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¿Bacterias que se alimentan de vidrio?
Astrobio.net
Ventanas de coloridos vidrios decoran a las catedrales más bellas del mundo, y los paneles, vistosos como joyas, a menudo cuentan historias religiosas. De acuerdo a una investigación en curso, la vida puede tener en los vidrios antiguos sus propios cuentos para contar.
os microbios pueden haber vivido en vidrios volcánicos que se remontan a la era Arqueana (3.800 a 2.500 millones de años atrás). Estos organismos colonizan el vidrio para extraer energía, “comiendo” metales tales como el hierro o el manganeso contenidos dentro. Al hacer esto, los microorganismos quimiolitoautotrofos pueden crear grabados en los vidrios volcánicos que permanecen mucho tiempo después de que sus cuerpos, tras degradarse, hayan desaparecido.

El vidrio volcánico se forma cuando la lava caliente es rápidamente templada por aguas frías. Una capa de vidrio de centímetros de espesor se forma en el exterior de las lavas almohadilladas (o pillow lavas en inglés), y cuando éstas se enfrían aún más y son enterradas, el vidrio del exterior se fractura.
Santa Catalina de Alejandría
Una vida relatada en coloridos vidrios. Esta ventana de la Iglesia de Santa María en Deerhurst, Inglaterra, muestra a Santa Catalina de Alejandría. El Emperador Romano Maxentius la condenó a morir en la rueda despedazadora (un instrumento de tortura), pero según se cuenta la rueda se rompió cuando ella la tocó. De todos modos la orden del Emperador se cumplió, y fue decapitada.
“Es como hacer manzanas encarameladas”, dice Nicola McLoughlin, una investigadora de la Universidad de Bergen en Noruega. “Es quebradizo, y cuando el vidrio caliente entra en contacto con el agua, se hace pedazos”. Estas fracturas pueden proporcionar una vía para que los microbios entren y se establezcan en el vidrio.

La conexión entre los microbios y el vidrio volcánico fue descubierta por Ingunn Thorseth y Harald Furnes de la Universidad de Bergen, quienes informaron de la presencia de hoyuelos y depresiones en la superficie de brechas volcánicas provenientes de Islandia. Los tamaños y las formas de estos huecos eran similares a los microbios que encontraron en las mismas piezas de vidrio, por lo que dedujeron que los microbios de alguna manera estaban disolviendo el vidrio.

Sin embargo algunos científicos cuestionan si estas marcas dejadas en el vidrio son de hecho “rastros fosilizados” creados por los microbios. El agua que circula por las fracturas del vidrio puede transportar hacia adentro microbios, pero los científicos quieren saber exactamente cómo los organismos sobreviven en el interior del vidrio, o cómo los mismos hacen para disolverlo. Los críticos sugieren que los huecos, surcos y canales tubulares observados bien podrían ser creados por procesos tales como la fractura del vidrio, la circulación de fluidos a través del vidrio, o quizás hasta cristales creciendo en el interior del vidrio. En otras palabras, los microbios viven en casas de vidrio, pero quizás ellos no las construyen.
Vista microscópica de estructuras tubulares
Ésta es una vista microscópica de las estructuras tubulares en una lámina pulida de 25 micrones de espesor de vidrio volcánico marrón. Se piensa que éstas son perforaciones hechas por microbios autolitotrofos en el interior de la corteza oceánica. (Scripps Institution of Oceanography)
Para McLoughlin, casi no hay duda que las estructuras observadas en los vidrios volcánicos son creadas por microbios. “Las morfologías son tan intrincadas -- algunos ejemplos modernos bien preservados muestran formas en espiral y ramificadas -- que pienso podemos descartar la idea de burbujas o cristales moviéndose a través del vidrio haciendo canales”, dice ella. Me he convencido que éstas son de origen biológico”.

En vidrios formados recientemente en el lecho marino, los restos orgánicos de microbios se pueden encontrar recubriendo las paredes de las pequeñas estructuras de vidrio, y aún quedan trazas de ADN. El análisis de este ADN ha determinado la presencia de bacterias y arqueas las cuales son de 1.000 a 10.000 veces más abundantes que las células microbianas halladas en el agua de las profundidades que se encuentra justo por encima del lecho marino. Los microorganismos del vidrio incluyen a aquellos que usan la oxidación del hierro y del manganeso como un medio para producir energía (el vidrio basáltico es rico en esta fuente de alimento).

Al estudiar los microbios de los vidrios modernos, los científicos pueden comparar las estructuras que ellos pueden crear, con aquellas encontradas en rocas más antiguas, donde todos los rastros físicos de los organismos hace mucho tiempo que han desaparecido. Texturas granulares y tubulares de similar forma que se esparcen desde los filos de bordes y fracturas, se preservan en vidrios volcánicos que tienen millones de años de antigüedad.
Estructuras halladas en muestras basálticas del Océano Índico
Estructuras halladas en muestras basálticas del Océano Índico. Se cree que estas estructuras han sido creadas por bacterias, las cuales disuelven el vidrio para extraer minerales.
En el caso que las estructuras descubiertas en el interior de los vidrios fueran hechas por organismos, ¿cómo pueden saber los científicos si fueron creadas por microbios antiguos o modernos? El vidrio más antiguo que McLoughlin ha estudiado proviene del cinturón de rocas verdes de Barberton, en Sudáfrica, y tiene una antigüedad de unos 3.480 millones de años. Pero que las rocas sean antiguas, no implica necesariamente que los microbios que se alimentaron de ellas hayan vivido hace tanto tiempo atrás.

McLoughlin dice que los minerales ricos en titanio en el vidrio ayudan a preservar las estructuras, y también pueden indicar cuándo los microbios estuvieron presentes. A medida que el vidrio era alterado en el antiguo lecho marino, un mineral llamado titanita iba precipitando fuera del vidrio y llenando los canales tubulares dejados por los microbios, preservando de este modo las estructuras.

“Hace un molde, como verter yeso en una pisada”, dice McLoughlin.

El antiguo vidrio sufrió cambios de cristalización a medida que era enterrado en el lecho marino, transformándose, y eventualmente convirtiéndose en clorita (la clorita es de color verde, por eso las capas de estos vidrios transformados se conocen como cinturones de rocas verdes). Si la titanita no hubiera rellenado las estructuras antes de que el vidrio fuera alterado, éstas también se habrían convertido en clorita. “Así la titanita preserva a las estructuras, y no sólo eso, sino que además contiene cantidades menores de uranio radioactivo, por lo que puede ser datada”, dice McLoughlin.

La datación radiométrica de la titanita encontrada en las lavas almohadilladas arqueanas por Neil Banerjee y Antonio Simonetti, confirmó que las estructuras también se formaron en la era Arqueana. Si los microbios hicieron estas estructuras, tuvieron que ser aproximadamente tan antiguos como las lavas de vidrio en las que alguna vez ellos vivieron.

Estas investigaciones de estructuras creadas por vida microbiana en el vidrio volcánico, tienen implicaciones en los estudios sobre los orígenes de la vida en la Tierra, y quizás en otros mundos. Tradicionalmente, los científicos que buscan vida en rocas antiguas se centran en las cherts, las cuales pueden preservar los detalles a escala fina de delicados organismos. Las cherts son rocas sedimentarias, silíceas, formadas en lugares como la zona de mareas de una playa soleada o en el lecho marino antiguo -- justo el tipo de lugar donde se piensa que la vida primitiva gustaba aglutinarse. Pero si los fósiles también se pueden encontrar en las rocas volcánicas, entonces esto incrementa enormemente la cantidad de descubrimientos potenciales de vida antigua que se podrían hacer, en especial si se considera el hecho que en algunas partes del mundo, aproximadamente el 60% de las rocas arqueanas son de origen volcánico.
Lavas almohadilladas
Una barranca conteniendo lavas almohadilladas arqueanas, en el cinturón de rocas verdes de Barberton, Sudáfrica.
(Nicola McLoughlin)
“La idea de los respiraderos hidrotermales como cuna de la vida ha estado rondando por algún tiempo, pero cuando se considera a las lavas volcánicas, la mayoría de la gente piensa que éstas eran muy calientes e inhabitables”, dice McLoughlin. “Tradicionalmente los rastros fosilizados se han encontrado en fangos y sedimentos, de modo que ahora estamos abriendo un nuevo campo de búsqueda de rastros fosilizados en entornos volcánicos”.

McLoughlin y sus colegas continúan analizando las estructuras halladas en vidrios volcánicos, tratando de saber dónde y cómo están distribuidas en el lecho marino más antiguo. También están tratando de refinar las edades de algunas de las estructuras más antiguas, y de entender precisamente cómo se formaron. “Esperamos ver más claramente a través de esta ventana de vidrio a la Tierra primitiva”, concluye McLoughlin.

Fuente: Leslie Mullen / Astrobio.net
Versión en español: Wilfredo Orozco

 
Mendoza, Argentina, 24 de Febrero de 2009.
 
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