Descubren rastros de vida microbiana compleja en un ecosistema de hace 3.400 millones de años

Los científicos han descubierto en Sudáfrica constancia de un ciclo biológico diverso del carbono sin precedentes establecido hace 3.420 millones de años. Esto demuestra que ya en aquella época los ecosistemas albergaban comunidades microbianas complejas.

La vida microbiana en la Tierra estaba bien establecida en el Paleoarcaico, pero la comprensión de la diversidad de los ecosistemas tempranos y, por lo tanto, de la complejidad del ciclo biológico temprano del carbono es limitada.

Concretan la primera detección de carbono en el Universo primitivo

El ciclo del carbono comprende una secuencia de eventos que es clave para hacer a la Tierra capaz de sostener vida: describe el movimiento de carbono al ser reciclado y reusado por la biosfera, incluidos los sumideros de carbono.

Una nueva investigación ha desvelado ahora importantes hallazgos clave sobre las primeras formas de vida en la Tierra: en muestras de rocas procedentes de Buck Reef Chert, en el cinturón de piedras verdes de Barberton, en Sudáfrica, los investigadores pudieron encontrar evidencias de un ciclo biológico del carbono, diverso y sin precedentes, establecido hace 3.420 millones de años.

Este descubrimiento demuestra que ya en estos tiempos antiguos, los ecosistemas albergaban comunidades microbianas complejas.

Primeras formas de vida

Los microorganismos representan las primeras formas de vida en nuestro planeta. Las evidencias para reconstruir la vida temprana en la Tierra son escasas y a menudo muy discutidas. Todavía no está claro cuándo y dónde surgió la vida y cuándo se diversificaron las primeras comunidades microbianas.

Un equipo internacional de investigación dirigido por la Universidad Linnaeus, Suecia y la Universidad de Göttingen, Alemania, ha establecido nuevas piezas del rompecabezas para evaluar la diversidad de los ecosistemas primitivos, al desentrañar diferentes metabolismos implicados en un antiguo ciclo biológico del carbono.

Huellas geoquímicas

Los análisis de la materia carbonosa bien conservada y de las fases minerales asociadas, realizados en el curso de esta investigación, revelaron huellas geoquímicas de fotoautótrofos, reductores autótrofos de sulfato y microbios productores y/o consumidores de metano y/o acetato.

Este hallazgo espectacular pone de relieve que los ecosistemas albergaban comunidades microbianas complejas ya en estos tiempos, enfatizan los investigadores.

"Nuestro estudio abre una insólita ventana a los primeros ecosistemas de la Tierra. No esperábamos encontrar rastros de tantos metabolismos diferentes. Fue como encontrar una aguja en el pajar", dice el Dr. Manuel Reinhardt, primer autor del estudio, en un comunicado.

Evidencias de apoyo

Un aspecto destacado del estudio es la combinación de técnicas a escala macro y micro para identificar de forma robusta las biosignaturas indígenas en las rocas.

"En la ciencia de la vida temprana, es crucial tener evidencias de apoyo desde varios ángulos para identificar claramente los rastros biológicos indígenas", añade Reinhardt.

"La identificación de partículas carbonosas en cristales de pirita primaria y el análisis directo de isótopos de carbono y azufre en estos materiales, nos proporcionó una rara oportunidad de identificar diferentes metabolismos microbianos en estos sistemas antiguos", añade el Dr. Henrik Drake, autor principal del estudio, cuyos resultados se publican en la revista Precambrian Research.

Resultados clave

El análisis del estudio a múltiples escalas reveló materia carbonosa excepcionalmente bien conservada, incluidos hidrocarburos alifáticos y aromáticos, que se atribuye a la rápida silicificación, destacan los investigadores.

La evidencia geoquímica de carbono estable y múltiples isótopos de azufre respalda la existencia de varios metabolismos microbianos en el ecosistema Paleoarqueano, añaden.

El ciclo biológico local del carbono estuvo dominado principalmente por fotoautótrofos, pero también incluyó reductores de sulfato autótrofos y microbios que producían metano o acetato, explican.

En áreas donde se liberó metano o acetato microbiano, los metanótrofos o acetótrofos contribuyeron a la biomasa. Estos hallazgos subrayan la diversidad metabólica en el entorno de la plataforma inferior del Buck Reef Chert e indican que ya existía un complejo ciclo biológico del carbono en el Arcaico temprano, concluyen.

Visión poco común

Este descubrimiento se alinea con el conocimiento de que la vida microbiana estaba bien establecida en la Tierra hace más de 3.500 millones de años.

Los hallazgos del estudio contribuyen a la narrativa científica más amplia de que la vida microbiana ha desempeñado un papel crucial en la configuración de los ciclos biogeoquímicos de la Tierra desde la historia temprana del planeta, consideran los investigadores.

La presencia de materia orgánica bien conservada en Buck Reef Chert proporciona asimismo una visión poco común de la vida temprana en la Tierra y ofrece datos valiosos para comprender la evolución de la biosfera.

Los resultados del estudio, además, son consistentes con el origen sedimentario de los pedernales con bandas blancas y negras del cinturón de piedras verdes de Barberton.

Importancia científica

Desde el punto de vista científico, estos hallazgos son importantes porque proporcionan evidencia directa de los procesos biológicos que estuvieron activos hace miles de millones de años, ofreciendo información inédita sobre la evolución temprana de la vida en la Tierra.

Además, la identificación de diversos metabolismos microbianos durante la era Paleoarqueana ayuda a llenar los vacíos en la comprensión del ciclo biológico temprano del carbono y de los tipos de organismos que pueden haber existido durante ese tiempo.

Por último, la nueva investigación contribuye a los esfuerzos en curso para reconstruir la historia de la vida en la Tierra y las condiciones ambientales del Arcaico temprano. También destaca la importancia de los pedernales como objetivos para investigar la vida antigua y el potencial para descubrir firmas biológicas bien conservadas.

Referencia

Aspects of the biological carbon cycle in a ca. 3.42-billion-year-old marine ecosystem. M. Reinhardt et al. Precambrian Research, Volume 402, March 2024, 107289. DOI:https://doi.org/10.1016/j.precamres.2024.107289