Pequeños fósiles que han pasado casi 2 mil millones de años encerrados en pedazos de roca antigua nos brindan la primera evidencia hasta ahora de fotosíntesis en la Tierra.
En la Formación McDermott en el desierto del norte de Australia, pequeñas estructuras llamadas tilacoides han sido descubiertos en lo que se cree que están fosilizados cianobacterias que data de 1.750 millones de años.
Estas estructuras ahora se encuentran dentro de las células de los organismos fotosintéticos que contienen el pigmento clorofila, utilizado para absorber la luz durante la fotosíntesis.
Esto significa que los microfósiles representan la evidencia directa más antigua de la fotosíntesis, lo que nos brinda una nueva edad mínima para la aparición de cianobacterias portadoras de tilacoides y una nueva herramienta para comprender los ecosistemas primordiales de la Tierra y cómo surgió la vida en nuestro planeta.
«Nuestro estudio proporciona evidencia directa de la presencia de cianobacterias metabólicamente activas que realizan la fotosíntesis oxigénica». escribe un equipo dirigido por la paleomicrobióloga Catherine Demoulin de la Universidad de Lieja.
Los hallazgos implican que el análisis detallado de otros fósiles podría identificar estructuras más similares, señalando el momento en que las estructuras fotosintetizadoras fueron devoradas y puestas a trabajar por las primeras formas de células de algas complejas.
La fotosíntesis, que utiliza la luz solar para convertir agua y dióxido de carbono en glucosa y oxígeno, puede parecer algo que las plantas y las algas se están haciendo silenciosamente allí abajo, pero es la base para la supervivencia de casi todos los seres vivos.
Los organismos fotosintéticos no sólo forman la base de la mayoría de las redes alimentarias, sino que sus procesos metabólicos llenan la atmósfera con el oxígeno respirable que la mayoría de nosotros necesitamos para sobrevivir.
Sabemos que, al principio de la historia de la Tierra, no había mucho oxígeno flotando libremente en la atmósfera y los océanos. Sin embargo, varias pruebas geoquímicas revelan que los niveles de oxígeno se dispararon repentinamente hace aproximadamente 2.400 millones de años en lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación. No está claro qué causó esto, pero una posibilidad es la aparición de organismos fotosintéticos.
La primera evidencia microfósil indiscutible de cianobacterias es un organismo llamado Eoentophysalis belcherensisfechado hasta Hace 2.018 millones de años. Pero los fósiles suelen ser difíciles de interpretar y sus estructuras internas no siempre sobreviven intactas. Y no todas las especies de cianobacterias tienen tilacoides.
Demoulin y sus colegas utilizaron varias técnicas de microscopía de alta resolución para sondear las estructuras externas e internas de microfósiles de una especie conocida como Navifusa majensis, se cree que son cianobacterias. Y, dentro de los cuerpos de organismos unicelulares de dos depósitos fósiles, encontraron membranas tilacoides.
Estos fósiles provienen de la Formación Grassy Bay en Canadá, que datan de hace 1.010 millones de años; y la Formación McDermott, que data de hace 1.750 millones de años. Esto extiende el registro fósil de los tilacoides hasta hace 1.200 millones de años y significa que la fotosíntesis oxigenada debe haber evolucionado antes de esa época.
Pero lo que aún no sabemos es si evolucionó con el tiempo para contribuir al Gran Evento de Oxidación. Sólo encontrando y estudiando cuidadosamente fósiles aún más antiguos podremos darnos una respuesta a esta pregunta candente.
«El descubrimiento de los tilacoides conservados internamente N. majensis «Lo reportado aquí proporciona evidencia directa de una edad mínima de hace aproximadamente 1,750 millones de años para la divergencia entre las cianobacterias portadoras de tilacoides y las cianobacterias libres de tilacoides», los investigadores escriben.
«Anticipamos que análisis ultraestructurales similares de microfósiles bien conservados podrían ampliar el registro geológico de los fotosintetizadores oxigenados y los primeros ecosistemas débilmente oxigenados en los que se desarrollaron células complejas».
La investigación fue publicada en Naturaleza.
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