Evolución del concepto del artista de la vida temprana.

Varias formas de vida pueden haber evolucionado antes de lo que se pensaba.

Diversas formas de vida microbiana existieron en la Tierra hace al menos 3.750 millones de años, sugiere un nuevo estudio dirigido por investigadores del University College London (UCL) que desafía la visión convencional de cuándo comenzó la vida.

Diversa vida microbiana existió en la Tierra hace al menos 3.750 millones de años, sugiere un nuevo estudio dirigido por investigadores de la UCL que desafía la visión convencional de cuándo comenzó la vida.

Para el estudio, publicado en avances en la ciencia, el equipo de investigación analizó una roca del tamaño de un puño de Quebec, Canadá, que se estima tiene entre 3750 y 4280 millones de años. en un anterior Naturaleza papelel equipo encontró pequeños filamentos, botones y tubos en la roca que parecían haber sido producidos por bacterias.

Filamentos pectinizados y alineados en paralelo del tamaño de un centímetro compuestos de hematites rojos, algunos con torceduras, tubos y diferentes tipos de esferoides de hematites. Estos son los microfósiles más antiguos de la Tierra, que vivían en el lecho marino cerca de fuentes hidrotermales y metabolizaban hierro, azufre y dióxido de carbono. Cinturón supracrustal de Nuvvuagittuq, Quebec, Canadá. Crédito: Dominic Papineau

Sin embargo, no todos los científicos estuvieron de acuerdo en que estas estructuras, que datan de unos 300 millones de años antes de lo que comúnmente se acepta como el primer signo de vida antigua, fueran de origen biológico.

Ahora, después de un extenso análisis de la roca, el equipo ha descubierto una estructura mucho más grande y compleja, un tallo con ramas paralelas en un lado de casi un centímetro de largo, así como cientos de esferas distorsionadas o elipsoides a lo largo de la roca. tubos y filamentos.

Los investigadores dicen que, si bien algunas de las estructuras pueden haber sido creadas a través de reacciones químicas aleatorias, el tallo «en forma de árbol» con ramas paralelas probablemente sea de origen biológico, ya que no se ha encontrado ninguna estructura creada por la química sola.

Concreción de color rojo brillante que rodea la capa de pedernal hematítico (una roca rica en hierro y sílice), que contiene microfósiles tubulares y filamentosos. Este co-llamado jaspe está en contacto con una roca volcánica de color verde oscuro en la parte superior derecha y representa los precipitados de los respiraderos hidrotermales en el fondo marino. Cinturón supracrustal de Nuvvuagittuq, Quebec, Canadá. Cuarto canadiense para escala. Crédito: Dra. papineau

El equipo también proporciona evidencia de cómo las bacterias obtienen su energía de diferentes maneras. Encontraron subproductos químicos mineralizados en la roca que son consistentes con microbios antiguos que vivían de hierro, azufre y posiblemente también dióxido de carbono y luz a través de una forma de fotosíntesis que no involucra oxígeno.

Estos nuevos hallazgos, según los investigadores, sugieren que una variedad de vida microbiana pudo haber existido en la Tierra primitiva, potencialmente tan solo 300 millones de años después de la formación del planeta.

Reconstrucción tridimensional micro-CT de dos filamentos retorcidos alineados en paralelo hechos de hematita. (Los colores rojo y verde representan hematita en diferentes concentraciones). Esto proviene de un pilar fabricado a partir del nódulo de jaspe en la formación de hierro con bandas de Nuvvuagittuq. Crédito: Francesco Iacoviello

El autor principal Dr. Dominic Papineau (Ciencias de la Tierra de UCL, Centro de Nanotecnología de UCL Londres, Centro de Ciencias Planetarias y Universidad de Geociencias de China) dijo: «Usando muchas líneas de evidencia diferentes, nuestro estudio sugiere fuertemente que hubo varios tipos diferentes de bacterias en la Tierra entre 3.75 y Hace 4280 millones de años.

“Esto significa que la vida pudo haber comenzado apenas 300 millones de años después de que se formó la Tierra. En términos geológicos, esto es rápido: aproximadamente una revolución del Sol alrededor de la galaxia”.

“Estos hallazgos tienen implicaciones para la posibilidad de vida extraterrestre. Si la vida emerge relativamente rápido, dadas las condiciones adecuadas, eso aumenta la posibilidad de que exista vida en otros planetas”.

Para el estudio, los investigadores examinaron rocas del Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) de Quebec que el Dr. Papineau lo recolectó en 2008. El NSB, que alguna vez fue un trozo del lecho marino, contiene algunas de las rocas sedimentarias conocidas más antiguas de la Tierra, que se cree que se depositaron cerca de un sistema de ventilación hidrotermal, donde las grietas en el lecho marino dejan pasar agua calentada rica en hierro. por magma.

Dr. Dominic Papineau sosteniendo una muestra de la roca, que se estima que tiene hasta 4280 millones de años. Crédito: UCL/FILMBRIGHT

El equipo de investigación cortó la roca en secciones tan gruesas como el papel (100 micras) para observar de cerca las diminutas estructuras similares a fósiles, que están hechas de hematita, una forma de óxido de hierro u óxido, y recubiertas de cuarzo. Estas rebanadas de roca, cortadas con una sierra con incrustaciones de diamantes, tenían el doble de grosor que las secciones anteriores que habían cortado los investigadores, lo que permitió al equipo ver estructuras de hematites más grandes en ellas.

Compararon las estructuras y composiciones con fósiles más recientes, así como con bacterias oxidantes de hierro ubicadas cerca de los sistemas de ventilación hidrotermal en la actualidad. Encontraron equivalentes modernos para los filamentos retorcidos, las estructuras de ramificación paralelas y las esferas distorsionadas (elipsoides irregulares), por ejemplo, cerca del volcán submarino Loihi cerca de Hawái, así como otros sistemas de ventilación en los océanos Ártico e Índico.

Además de analizar los especímenes de roca bajo varios microscopios ópticos y Raman (que miden la dispersión de la luz), el equipo de investigación también recreó digitalmente secciones de la roca usando una supercomputadora que procesó miles de imágenes de dos técnicas de imágenes de alta resolución. La primera técnica fue micro-CT, o microtomografía, que utiliza rayos X para observar la hematita dentro de las rocas. El segundo fue un haz de iones enfocado, que raspa pequeñas rebanadas de roca, de 200 nanómetros de espesor, con un microscopio electrónico integrado que toma una imagen entre cada rebanada.

Ambas técnicas produjeron pilas de imágenes utilizadas para crear modelos 3D de diferentes objetivos. Los modelos 3D permitieron a los investigadores confirmar que los filamentos de hematita eran ondulados y retorcidos y contenían carbono orgánico, que son rasgos compartidos con los microbios comedores de hierro modernos.

En su análisis, el equipo concluyó que las estructuras de hematites no podrían haberse creado comprimiendo y calentando la roca (metamorfismo) durante miles de millones de años, y señaló que las estructuras parecían estar mejor conservadas en cuarzo más fino (menos afectadas por la meteorización). metamorfismo). ) que en el cuarzo más grueso (que sufrió más metamorfismo).

Los investigadores también analizaron los niveles de elementos de tierras raras en la roca cargada de fósiles y descubrieron que tenían los mismos niveles que otros especímenes de rocas antiguas. Esto confirmó que los depósitos de aguas profundas eran tan antiguos como las rocas volcánicas circundantes, no filtraciones impostoras más jóvenes como algunos han propuesto.

Antes de este descubrimiento, los fósiles más antiguos informados anteriormente se encontraron en Australia Occidental y datan de hace 3460 millones de años, aunque algunos científicos también cuestionaron su condición de fósiles, argumentando que no tienen un origen biológico.

Referencia: «Comunidades microbianas primordiales metabólicamente diversas en el jaspe hidrotermal de aguas profundas más antiguo de la Tierra» por Dominic Papineau, Zhenbing She, Matthew S. Dodd, Francesco Iacoviello, John F. Slack, Erik Hauri, Paul Shearing y Crispin TS Little, 13 de diciembre abril 2022, avances en la ciencia.
DOI: 10.1126/sciadv.abm2296

El nuevo estudio involucró a investigadores de UCL Earth Sciences, UCL Chemical Engineering, UCL London Center for Nanotechnology y UCL Planetary Science Center y Birkbeck College London, así como el Servicio Geológico de EE. UU., la Universidad Memorial de Terranova en Canadá, la Institución Carnegie para la Ciencia , la Universidad de Leeds y la Universidad de Geociencias de China en Wuhan.

La investigación ha recibido el apoyo de UCL, Carnegie de Canadá, Carnegie Institution for Science, China University of Geoscience en Wuhan, National Science Foundation of China, Chinese Academy of Sciences y China’s Project 111.