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El clima de la Tierra y la vida primitiva
Alberto González Fairén
La primera identificación directa de vida microbiana habitando la Tierra hace más de 3.000 millones de años y los estudios de evolución de la temperatura de nuestro planeta ofrecen una nueva perspectiva sobre la evolución biológica.
os entornos de los manantiales hidrotermales submarinos modernos acogen una enorme variedad de vida microbiana. Normalmente, estos entornos no son preservados en el registro geológico, debido al efecto del desplazamiento tectónico y la alteración metamórfica. Como resultado, se conservan muy pocos depósitos de la Tierra primitiva que puedan ser estudiados para conocer mejor el origen de la vida microbiana. Sin embargo, la región australiana de Pilbara (figura 1) preserva restos de volcanes submarinos formados en márgenes de placas tectónicas, lugares en los que algunas hipótesis sitúan el origen de la vida.
Australia
Figura 1: La región de Pilbara en el noroeste de Australia.
(J. Daly)
El grupo de Miryam Glikson, de la Universidad de Queensland, ha identificado restos microbianos en la materia orgánica más antigua preservada de la Tierra, de 3.240 millones de años, en sedimentos de Pilbara (figura 2). Es la primera vez que se identifican visualmente restos de comunidades microbianas, ya que los métodos analíticos indirectos que se han usado hasta ahora sólo podían sugerir la presencia de los microorganismos, y por lo tanto este estudio representa la confirmación definitiva de la existencia de vida en esa época. La preservación de las características isotópicas y de las estructuras morfológicas es extraordinaria para rocas tan antiguas, exhibiendo formas filamentosas y tubulares
(figura 3). La presencia de precipitados minerales en el interior de las estructuras tubulares parece anterior a su compactación, como resultado de un rápido transporte de fluidos cargados de minerales en el interior de los sedimentos que contenían las comunidades microbianas. Los minerales parecen depositados a partir de soluciones saturadas, capaces de reemplazar el material celular. Las colonias bacterianas aparecen como bandas discontinuas en masas rocosas completas, por lo que no se puede asegurar que se trate específicamente de tapetes microbianos. Aunque es cierto que lo podrían ser en origen, y que fueran fragmentados posteriormente como resultado de la acción de corrientes de agua o por efecto de la sedimentación posterior a la muerte de la colonia.
Posibles estructuras biológicas...
Figura 2: Posibles estructuras biológicas fósiles en Pilbara. (ABC)
Estructuras filamentosas y tubulares...
Figura 3: Estructuras filamentosas y tubulares en Pilbara. (Duck et al., 2007)
Las estructuras microbianas fósiles fueron comparadas después con colonias microbianas vivas muy antiguas del fondo del océano. Se hicieron cultivos de estas colonias, sometiéndolos a las condiciones que definían los ambientes de la Tierra hace 3.500 millones de años. La degradación de tales colonias ofreció enormes similitudes con los restos de Pilbara. También son extraordinariamente similares a colonias tubulares del Ordovícico localizadas en el norte de Australia. El descubrimiento permite conocer mejor el pasado de nuestro planeta, así como entender las interacciones entre la vida y su entorno hace billones de años. En este sentido, el equipo de Eric Gaucher, de la FAME, ha estudiado las temperaturas de la Tierra hace 3.500 millones de años, mediante la técnica de la reconstrucción de proteínas.

La técnica de la reconstrucción proteica de bacterias se basa en estadística estándar para generar posibilidades a partir de una determinada secuencia de proteínas. Para cada posición de la secuencia inferida de proteínas en el organismo antiguo, se calculan los valores de probabilidad para cada uno de los 20 aminoácidos, obteniéndose así la probabilidad de que un aminoácido concreto ocupe un lugar determinado durante la historia evolutiva de la proteína. Como resultado final, se puede conocer la estructura de proteínas de bacterias que habitaron la Tierra hace miles de millones de años.

Con esta técnica, el equipo de Gaucher ha confirmado que el entorno donde surgió y se desarrolló la vida primitiva era cálido, ya que los microorganismos tenían proteínas estables a alta temperatura. Al extender su análisis desde hace 3.500 millones de años hasta hace sólo 500 millones, han estudiado la estabilidad frente a la temperatura de un grupo de proteínas muy especial, denominado “factor de elongación”. Este factor ayuda a las bacterias a formar otras proteínas a partir de los aminoácidos, y cada especie bacteriana posee un factor de elongación ligeramente distinto a las demás. Así, las bacterias que viven en ambientes cálidos tienen un factor de elongación fuerte y elástico, capaz de funcionar a altas temperaturas sin desnaturalizarse, mientras que las bacterias que viven en ambientes fríos tienen un factor de elongación más débil. Con la técnica de la reconstrucción proteica, el grupo de Gaucher ha reconstruido 32 factores de elongación de 16 bacterias, y ha estudiado su sensibilidad al calor, para deducir cómo ha cambiado la temperatura de la Tierra desde el Arcaico hasta el Cámbrico. Los resultados obtenidos demuestran que la temperatura del planeta, cálida en origen, ha descendido en 30 grados centígrados desde hace 3.500 millones de años hasta hace 500 millones de años (figura 4). Y, lo que resulta de suma importancia para confirmar la robustez de las conclusiones, estos resultados coinciden con los de estudios geológicos sobre paleotemperaturas llevados a cabo mediante el análisis de la deposición de isótopos de oxígeno.
Disminución de la temperatura de la Tierra...
Figura 4: Disminución de la temperatura de la Tierra con el transcurso del tiempo, según el análisis de Gaucher et al. (2008)
 
 
San Francisco (California), EEUU, 07 de Marzo de 2008.
 
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