NeoFronteras

Fotosíntesis antigua

Área: Paleontología — martes, 12 de julio de 2011

Hallan pruebas fósiles de la existencia de tapetes fotosintéticos hace más de 3300 millones de años.

Foto
Restos de filamentos fósiles de microbios fotosintéticos de hace 3300 millones de año. Fuente: Frances Westall.

Somos hijos de la luz. Prácticamente todos los seres que pueblan el planeta existen, directa o indirectamente, gracias a la fotosíntesis. Se cree que, muy al principio, los microorganismos que había sobre una Tierra que casi acababa de nacer vivían del hidrógeno residual que el planeta producía. Una vez que este gas empezó a escasear la vida tuvo que inventar otros sistemas para obtenerlo. Una de las fuentes de hidrógeno es el agua. Sólo hay que dividir su molécula en sus partes constituyentes para obtenerlo y expulsar el oxígeno como subproducto inútil. No se tardó mucho tiempo en inventar la fotosíntesis y usar la luz del Sol para ese menester.
Nuestros pensamientos, acciones o movimientos dependen de una energía que en última instancia procede del Sol y que nosotros hemos asimilado gracias a los seres fotosintéticos de los que nos hemos alimentado o de otros que lo hicieron previamente. Incluso gran parte de nuestra tecnología depende todavía de los combustibles fósiles. Cada vez que quemamos carbón o gastamos gasolina en nuestros automóviles estamos usando la energía que una vez captaron los seres fotosintéticos del pasado. Usamos energía solar en diferido.
Conforme estudiamos los restos fósiles vamos sabiendo más de tiempos pretéritos. Cada descubrimiento nos retrotrae un poco más en el pasado y nos dice, por ejemplo, que el primer ojo o el primer ser fotosintético se remontan aún más en el tiempo de lo que pensábamos.
Ahora Frances Westall, del CNRS francés, y sus colaboradores han analizado unos tapetes microbianos fósiles encontrados en el cinturón Barberton Greenstone sudafricano y llegado a la conclusión de que la fotosíntesis ya existía al menos hace 3300 millones de años.
Estas capas de microbios crecían en una Tierra en la que no había oxígeno libre, una Tierra muy distinta a la que conocemos ahora. Probablemente su hábitat era la línea costera a muy baja profundidad bajo la superficie. Un sitio en el que había agua y la luz del Sol llegaba sin dificultad. Esa tonalidad, probablemente verde-azulada, sería la que cambiaría el planeta gracias a la luz y la evolución.
Estos investigadores han usado microscopía electrónica y una fuente de luz sincrotrón para ver la estructura de estos restos fósiles y así analizar su estructura. Han encontrado pequeños filamentos de sólo 0,3 micras de longitud que son los remanentes de esos microbios fotosintéticos que una vez formaron esos tapetes. Debajo de esos filamentos han hallado partículas de aragonito, un mineral de carbonato cálcico. La formación de este mineral de debería a otros microorganismos que vivirían de los seres fotosintéticos de por encima.
Es la primera vez que se encuentran pruebas de calcificación in situ de sistemas de esa época. Se cree que no es posible que se produzca dicho fenómeno sin la existencia de la fotosíntesis. Uno de los misterios del registro fósil antiguos era la ausencia de restos microbianos calcificados y este hallazgo contribuye a eliminar esa falta.
Los microbios fotosintéticos iban produciendo capas celulares unas sobre otras, dejando las muertas abajo. De esas capas muertas se alimentarían otros microorganismos no autótrofos o no fotosintéticos, degradando esa sustancia orgánica en su propio beneficio (¿quizás a través de algún tipo de proceso fermentativo?). La excreción de metabolitos de ese proceso producirían un aumento del pH en el tapete y este pH más alto liberaría iones calcio del agua, lo que produciría finalmente esos precipitados de aragonito.
Como podemos ver, se trata de una de las primeras pruebas de existencia de un ecosistema en el que distintas especies formarían una comunidad relativamente compleja.
En los tapetes fotosintéticos microbianos actuales hay bacterias reductoras de sulfuro que también producen precipitados de carbonato cálcico. En estos restos fósiles se ha podido encontrar tiofeno, una molécula que contiene azufre. La cuantificación de este compuesto ha permitido a los investigadores calcular la cantidad total de azufre presente, en concreto un 1%. Debido a este resultado sugieren que en el tapete había también bacterias reductoras de azufre de manera similar a como se da en la actualidad.
Aunque se han estudiado otros tapetes de épocas remotas, las pruebas que se tienen de su formación fotosintética son más indirectas, como la relación entre isótopos de carbono. En concreto, un tapete fósil de hace 3400 millones de años analizado por Michael Tice, de Texas A&M University, y sus colaboradores contiene pruebas de ese tipo que sugieren que ya en esa época había tapetes fotosintéticos en las aguas someras de los océanos terrestres.
Según el propio Tice, este trabajo de Westall es una prueba importante, aunque no definitiva. Según él todavía no se está en posesión de la “pistola humeante” que definitivamente confirme la existencia de fotosíntesis al final del Paleoarcaico.
No deja de ser sorprendente y paradójico que estos humildes microorganismos (o al menos sus restos) hayan viajado durante 3300 o 3400 millones de años y ahora se sepa de su existencia y modo de vida. Su legado les confiere un “espíritu de inmortalidad” del que careceremos la mayoría de nosotros y al que nunca podremos aspirar.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3554

Fuentes y referencias:
Noticia en Nature.
Artículo original.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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9 Comentarios

  1. Toni:

    Hola,
    Soy informático en el Sincrotrón Alba en Cerdanyola del Vallès y lector asiduo de vuestra página, que disfruto a diario desde hace años.
    Una pequeña corrección ortográfica: “sincrotrón” lleva dos erres. Tal y como acabo de escribirlo. Os falta la segunda erre ;)
    Es un error común.

    Muchas gracias por vuestro trabajo: Hace que cada día tenga un aliciente más.

    Saludos

    Toni

  2. NeoFronteras:

    Gracias por señalar el error. Ya está corregido.

  3. tomás:

    En la fotografía parece como si las partes señaladas con M estuviesen más próximas. Por otra parte, no consigo dar significado a las flechas blanca y negra.
    Y me pregunto si estas alfombras a las que se refiere el artículo tendrán que ver con los estromatolitos, a los que se atribuye una antigüedad, quizá no probada como vida, aún mayor.
    Saludos.

  4. NeoFronteras:

    Pues como en la nota de Nature no especifican a qué señalan las flechas no lo podemos saber.
    En cuanto a los estromatolitos no son más que tapetes apilados. Lo malo es que en fósiles de esa edad no es fácil saber ciertas cosas, pues toda sustancia orgánica desapareció hace tiempo y quedan pocas estructuras. En este caso sí parece que el origen es biológico.

  5. tomás:

    Estimado Neo:
    No me parece muy acertado decir que los estromatolitos sean sólo tapetes apilados. Te remito al artículo “Encuentran estromatolitos en el lago Untersee” del 2-5-11 en cuyo resumen puede leerse: “Encuentran estromatolitos vivos …”
    Discuto en mi comentario 1 de ese artículo si es propio decir “estromatolito vivo”, pero lo que parece fuera de duda es que aunque sólo fueran tapetes de los restos de una actividad y no de los seres que los producían, esa actividad era fotosintética. Al menos allí se dice: “Son estructuras creadas por seres vivos, pero por un tipo de ser vivo muy simple: cianobacterias”. Y resulta que este artículo se titula “Fotosíntesis antigua” y trata de demostrar que la fotosíntesis ya existía “al menos hace 3300 millones de años”.
    A más abundamiento, remito a otro artículo “Los estromatolitos antiguos contuvieron vida” del 22-7-09 que resume: “Consiguen demostrar el origen biológico de estromatolitos fósiles de 3450 millones de años de edad”.
    Como dices “en este caso parece que el origen es biológico”. Estoy de acuerdo, pero también lo parece en los otros casos que aumentan la antigüedad en 150 Ma.
    En fin, que todo es cuestión de hasta donde extendemos nuestra credibilidad en las diferentes pruebas. Lo que parece cierto es que la fotosíntesis es muy -pero muy- antigua. ¿Será por quítame allá esos cientos de Ma? ¡Qué ganas de discutir!
    Un abrazo.

  6. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    La edad de estas rocas no se puede calcular con precisión perfecta, así que siempre hay margen para el error.
    Los resultados que menciona pertenecen a equipos distintos, y como especies que compiten por los mismos recursos, necesitan apuntarse éxitos de alguna manera. Por tanto, la pruebas (que no “evidencias” como ahora se propaga por los medios) pueden ser mejores o diferentes y justificar el envío de un artículo científico.
    En este caso en concreto hay una ventaja al poderse ver microestructuras que normalmente están ausentes en otros casos. En los estromatolitos fósiles esas microestructuras suelen estar ausentes. Y estos se forman gracias a que un tapete microbiano forma capas de precipitados que se van apilando. Un estromatolito vivo lo está sólo en la capa más externa.
    Por cierto, lo tapetes microbianos vivos son bastante comunes, y generalmente no forman estromatolitos.

  7. tomás:

    Estimado Neo:
    Resultaría difícil no compartir tu comentario.
    En lo que respecta al artículo, me parece que su aportación más novedosa está en haber encontrado que bajo el tapete fotosintético el aragonito hallado hace sospechar la existencia de otros organismos que vivían quizá como comensales -o en otra simbiosis- a expensas de los que tenían encima. Pero supongo que eso podrá ser comprobado en alguno de los tapetes vivos actuales que menciona. Quizá también pueda añadírsele el mérito de acotar los 3300 Ma como mínimo.
    Algo similar ha de suceder con los estromatolitos. Estos también tienen bajo ellos carbonato cálcico, aunque parece ser que está formado sólo por los restos de los fotosintéticos. Tenemos la suerte de que todavía los haya vivos aunque escaseen.
    Por eso me resulta extraño el párrafo: “Es la primera vez que se encuentran pruebas de calcificación in situ… y este hallazgo contribuye a eliminar esa falta”.
    Creo que aquellos que formaron los estromatolitos fósiles fueron los primeros fotosintéticos, porque están datados con mayor antigüedad y porque hacían fotosíntesis, lo que puede ser comprobado en la actualidad y porque el que aparezca una simbiosis ha de ser posterior al origen del organismo primero e imprescindible. Naturalmente con las debidas reservas en cuanto a las edades atribuidas, dado el margen de error que mencionas en tu primera frase.
    Saludos cordiales.

  8. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Gracias por compartir la fascinación por unos restos de lo que una vez estuvieron vivos y que ya tienen nada menos que 3300 millones de años. Unas rocas que nos hablan de otro mundo que una vez fue este, del origen de la atmósfera que respiramos, de los atisbos de lo que fueron los primeros ecosistemas.
    Esos fósiles, como casi cualquier otro, conmueven y nos cuentan historias pretéritas de mundos perdidos para siempre, pero que dejaron escritos en piedra las peripecias de los seres que los poblaron. Esas rocas nos hablan de tiempos tan remotos que toda la Historia de los hombres es un pestañeo en comparación. Producen vértigo temporal.
    No está claro que el ser humano moderno pueda dejar un legado que dure tanto. Probablemente, cuando desaparezcamos, y se oxiden todos nuestros artilugios, las carreteras sean colonizadas por las raíces de los árboles supervivientes y nuestros edificios se transformen en polvo, no nos quede ningún mensaje en piedra tan bonito y perfecto como éste que enviar a la criatura inteligente que surja de las cenizas de lo que una vez fue nuestro mundo o al ser imposible que pueda visitar este planeta.
    La Paleontología no tiene mucho éxito (a no ser que hable de Neandertales), pero no sólo de éxito de público vive la ciencia.
    Si gracias a las notas sobre el tema que salen por aquí hay alguien que se interesa un poco más por este campo, entonces habrá merecido la pena.

  9. Miguel Angel:

    La noticia es estupenda, y mas aún las bellísimas formas con las que Neo nos la dibuja.

    He podido disfrutar de la sensación que producen estos seres de otros tiempos tan remotos, parientes nuestros de hace 3300 millones de años, cuando La Tierra era tan distinta y el cielo no era de color azul. Y me ha recordado otro delicioso momento de “hechizo” al venirme a la memoría la imagen del “Trichoplax adherens”, una ameba muy simple y antigua que descubrí gracias a esta web: había unos 600 millones de años de evolución que nos separaban y allí estaba yo, contemplando a la amebita, bellísima en su simplicidad…cuando una lágrima corrió, muy libre, hasta la mitad de mi rostro.

    Gracias

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