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» » » » » ¿Cuándo surgió el primer aliento de oxígeno en la Tierra?

Referencia: LiveScience.com .
por Becky Oskin, 23 de marzo 2014

El cambio climático de hoy no es nada comparado con la guerra química librada en la Tierra hace más de 2 mil millones de años.

Marcas onduladas fosilizadas de hace 2,9 mil millones de años en las rocas supergrupo Pongola en Sudáfrica. Estas marcas onduladas registran la interferencia de la vida microbiana en las corrientes de agua. Los estudios demuestran que este tipo de ondas se forman en el curso de un año, en una zona de clima moderado dominado por tormentas. Crédito: Nora Noffke.

Antes de que las plantas descubrieran el poder de la fotosíntesis, la vida unicelular sobrevivió a la química, sin luz solar, a la quema de hidrógeno, metano y azufre, entre otros deliciosos compuestos. Estos "anaerobios" que vivían sin oxígeno fueron envenenados cuando las algas verdiazules, llamadas cianobacterias, desarrollaron la fotosíntesis y comenzaron a exhalar oxígeno. Este gas, altamente reactivo, se fue combinando con los metales y las proteínas de las células anaeróbicas hasta matarlas. Entonces, las cianobacterias prosperaron, convirtiendo la luz solar en azúcar y excretando el oxígeno como desecho.

De repente, los niveles de oxígeno en las rocas comenzó a subir hace 2,5 mil millones años (un pico llamado la "Gran Oxidación". Este salto nos deja grandes evidencias de cuando las cianobacterias desarrollaron la fotosíntesis. Sin embargo, un estudio publicado el 23 de marzo en la revista Nature Geoscience auna un creciente cuerpo de datos que sugieren que los primeros amantes de la luz solar aparecieron mucho antes que este pico de oxígeno. [7 Teorías sobre el Origen de la Vida.]

 Muchos investigadores piensan ahora que los primeros organismos fotosintéticos vivieron en la Tierra hace 3 mil millones de años. Es como cuando unos restauradores de arte se encuentran una imagen oculta debajo de la pintura de un viejo maestro, estos científicos están descubriendo una nueva imagen de la primera respiración en la Tierra.

Metales pesados

En el nuevo estudio, el geoquímico Noah Planavsky, de la Universidad de Yale, y sus colegas, analizaron los niveles de molibdeno e hierro de 2,95 mil millones de años de antigüedad de rocas procedentes de Sudáfrica. Las rocas estaban en el agua, en un ambiente marino poco profundo cerca de la orilla. Los metales sirven como marcadores de fotosíntesis . Los isótopos de molibdeno, que son elementos con el mismo número de protones pero diferente número de neutrones, siguieron a la oxidación del manganeso, un proceso que requiere de altos niveles de oxígeno, reseñaba Planavsky .

Los rastros químicos de las rocas, desde el supergrupo Pongola, indican que las cianobacterias producían oxígeno en las aguas superficiales del océano, añadía Planavsky. "Nuestro estudio nos está diciendo que había una producción localizada de cianobacterias en los océanos.”

En otro estudio reciente, también en la rocas Pongola de Sudáfrica, los científicos analizaron los isótopos de cromo con el fin de estimar los niveles de oxígeno atmosférico de hace 3 millones de años. Los resultados sugieren que el oxígeno atmosférico era alrededor de 100.000 veces más alto de lo que se podría explicarse por las reacciones químicas no biológicas, según esta investigación, publicada el 26 de septiembre 2013 en la revista Nature.

"Ambos estudios son bastante complementarios", dijo Planavsky. "Estamos proporcionando evidencias, independiente de la presencia de las cianobacterias, siguiendo los procesos de la superficie del océano y de los procesos terrestres."

 Sin embargo, Woodward Fischer, geobióloga en Caltech, en Pasadena, California, advierte que las técnicas de rastrear metales necesitan una validación adicional. Ambos métodos analíticos son de hace casi una década y se están probando en rocas extremadamente antiguas. "La calidad de nuestras interpretaciones, derivadas de ellos, son una tanto inciertas", dijo Fischer, que no participó en ninguno de estos estudios." Para ser justos, en la actualidad aún no entendemos el ciclo del molibdeno ni de cromo."

¿Qué fue primero?

De igual forma que las técnicas más sensibles surgen de escudriñar el tiempo profundo, un nuevo debate ha surgido: ¿Fueron los microbios los que bombearon el primer aliento de nuestro planeta, o qué cambios ambientales empujaron la riqueza de oxígeno al planeta?

La evidencia emergente sugiere que los niveles de oxígeno tomaron un camino ascendente en los 500 millones de años transcurridos entre las primeras cianobacterias que desarrollaron la fotosíntesis y la Gran Oxidación. Eso es mucho tiempo para la vida, aproximadamente el mismo que el tiempo transcurrido entre el primer trilobites y los seres humanos.

Algunos investigadores piensan que la Tierra misma jugó un papel en el impulso de los niveles de oxígeno cuando los continentes crecieron de tamaño. La erosión de la corteza y la naturaleza cambiante de los volcanes, continentes más grandes significa más erupciones terrestres arrojando gases a la atmósfera en vez de explosiones submarinas. Estos cambios geológicos podrían haber empujado a la atmósfera de la Tierra hacia el oxígeno, en concierto con las cianobacterias .

"Lo realmente interesante de esto es el papel relativo de la evolución biológica en comparación con la evolución geológica en determinados puntos cruciales de la historia de la Tierra", observó Planavsky. "Eso es lo que está dirigiendo nuestra investigación."


- Artículo original en Live Science's Our Amazing Planet.
- Imagen: (fósiles de cianobacterias) Marcas onduladas fosilizadas de hace 2,9 mil millones de años en las rocas supergrupo Pongola en Sudáfrica. Estas marcas onduladas registran la interferencia de la vida microbiana en las corrientes de agua. Los estudios demuestran que este tipo de ondas se forman en el curso de un año, en una zona de clima moderado dominado por tormentas. Crédito: Nora Noffke.
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