Descubriendo microfósiles que redefinen la evolución de la vida

Los microfósiles encontrados en Australia Occidental sugieren un salto significativo en la complejidad de la vida durante el Gran Evento de Oxidación, lo que sugiere la evolución temprana de organismos complejos como las algas.

Los microfósiles de Australia Occidental pueden representar un salto en la complejidad de la vida que coincidió con aumentos de oxígeno en la atmósfera y los océanos de la Tierra, según un equipo internacional de científicos.

Los resultados, publicados en la revista Geobiología, proporcionan una rara ventana al Gran Evento de Oxidación, un período hace unos 2.400 millones de años en el que las concentraciones de oxígeno aumentaron en la Tierra, cambiando radicalmente la superficie del planeta. Se cree que el evento desencadenó una extinción masiva y abrió la puerta al desarrollo de vida más compleja, pero existía poca evidencia directa en el registro fósil antes del descubrimiento de los nuevos microfósiles, dijeron los científicos.

Los microfósiles están contenidos en pedernal negro como los que se ven aquí. Crédito: Erica Barlow

Primera evidencia directa que vincula el cambio ambiental y la vida compleja

«Lo que mostramos es la primera evidencia directa que vincula el entorno cambiante durante el Gran Evento de Oxidación con un aumento en la complejidad de la vida», dijo la autora correspondiente Erica Barlow, profesora de investigación afiliada en el Departamento de Geociencias de Penn. «Esto es algo que se ha planteado como hipótesis, pero el registro fósil es tan escaso que no hemos podido probarlo».

Comparación con organismos y algas modernos.

En comparación con los organismos modernos, los microfósiles se parecían más a un tipo de alga que a formas de vida procarióticas más simples (organismos como bacterias, por ejemplo) que existían antes del Gran Evento de Oxidación, dijeron los científicos. Las algas, junto con todas las demás plantas y animales, son eucariotas, formas de vida más complejas cuyas células tienen un núcleo rodeado de membranas.

Se necesita más trabajo para determinar si los microfósiles fueron dejados por organismos eucariotas, pero esta posibilidad tendría implicaciones significativas, dijeron los científicos. Haría retroceder 750 millones de años el registro de microfósiles eucariotas conocidos.

La Cordillera Hamersley, una región montañosa en Australia Occidental, donde los investigadores llevaron a cabo su trabajo. Crédito: Erica Barlow

«Los microfósiles tienen un parecido notable con una familia moderna llamada Volvocaceae», dijo Barlow. “Esto sugiere que el fósil podría ser uno de los primeros fósiles eucariotas. Esta es una gran declaración y algo en lo que se necesita más trabajo, pero plantea una pregunta interesante que la comunidad puede desarrollar y probar”.

Barlow descubrió la roca que contiene los fósiles mientras realizaba su investigación universitaria en la Universidad de Nueva Gales del Sur (USNW) en Australia, y realizó el trabajo actual como parte de su trabajo doctoral en la UNSW y luego mientras era investigador postdoctoral en Penn State.

Implicaciones e investigaciones futuras.

«Estos fósiles específicos están notablemente bien conservados, lo que ha permitido el estudio combinado de su morfología, composición y complejidad», dijo Christopher House, profesor de geociencias en Penn State y coautor del estudio. «Los hallazgos proporcionan una gran ventana a una biosfera cambiante que ocurrió hace miles de millones de años».

Los científicos analizaron la composición química y la composición isotópica del carbono de los microfósiles y determinaron que el carbono fue creado por organismos vivos, confirmando que las estructuras eran efectivamente fósiles biológicos. También descubrieron información sobre el hábitat, la reproducción y el metabolismo de los microorganismos.

Barlow comparó las muestras con microfósiles anteriores al Gran Evento de Oxidación y no pudo encontrar organismos comparables. Los microfósiles que encontró eran más grandes y tenían disposiciones celulares más complejas, dijo.

«Los datos parecen revelar una explosión de vida: hay un aumento en la diversidad y complejidad de esta vida fosilizada que estamos encontrando», dijo Barlow.

En comparación con los organismos modernos, dijo Barlow, los microfósiles tienen similitudes explícitas con las colonias de algas, incluso en la forma, el tamaño y la distribución tanto de la colonia como de las células y membranas individuales que rodean tanto la célula como la colonia.

«Tienen una similitud notable y, por lo tanto, a partir de esta forma de comparación, podríamos decir que estos fósiles eran relativamente complejos», dijo Barlow. «No hay nada parecido en el registro fósil, pero tienen similitudes bastante sorprendentes con las algas modernas».

Implicaciones más amplias para comprender la vida en la Tierra y más allá

Los hallazgos tienen implicaciones tanto para el tiempo que tardó en formarse vida compleja en la Tierra primitiva (la evidencia incontrovertible más temprana de vida se remonta a 3.500 millones de años) como para lo que podría revelar la búsqueda de vida en otras partes del sistema solar, dijeron los investigadores. .

«Creo que encontrar un fósil tan grande y complejo, relativamente temprano en la historia de la vida en la Tierra, hace que uno se pregunte: si encontramos vida en otro lugar, podría no ser solo vida bacteriana procariótica», dijo Barlow. . «Tal vez existe la posibilidad de que se pueda preservar algo más complejo: aunque todavía sea microscópico, podría ser algo de un orden ligeramente superior».

Referencia: “Distinctive microfossilsupportsearlyPaleoproterozoic rise in complex cell Organization” por Erica V. Barlow, Christopher H. House, Ming-Chang Liu, Maxwell T. Wetherington y Martin J. Van Kranendonk, 6 de octubre de 2023, Geobiología.
DOI: 10.1111/gbi.12576

También contribuyeron el científico del personal de Penn State, Maxwell Wetherington; Ming-Chang Liu, científico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore; y Martin Van Kranendonk, profesor de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia.

El Consejo Australiano de Investigación, NASA y la Fundación Nacional de Ciencias proporcionó fondos para este trabajo.