Antigua vida en la Tierra: Eucariotas de 1.64 billones de años de edad rompen suposiciones científicas.

Una investigación pionera encabezada por UC Santa Barbara y la Universidad McGill ha desacreditado creencias anteriores sobre la evolución de organismos eucariotas, incluidos animales, plantas y hongos. El estudio encontró que estos organismos se remontan a hace 1.640 millones de años y que ya entonces eran diversos. Esta evidencia revolucionaria se descubrió a través de hallazgos recientes de microfósiles. Como tal, esto ha ampliado significativamente las condiciones ambientales y la línea de tiempo en las que se cree que se produjo la diversificación de los eucariotas, brindando una nueva perspectiva sobre los orígenes y el progreso de la vida compleja en la Tierra.

Imagine una serena tarde de finales de verano en la era Paleoproterozoica, inspirándose en la representación de DALL-E. El Territorio del Norte de Australia descansa después del atardecer, todo está en silencio y quieto sin señales de fauna ni flora. Los únicos signos de vida son escasos residuos biológicos en unos pocos estanques y charcos que albergan una rica comunidad microbiana, una ventana a nuestro antiguo linaje.

Un informe reciente con descripciones de microfósiles magníficamente conservados ha confirmado que existían diversas formas de organismos eucariotas ya hace 1.640 millones de años. El informe fue publicado en la revista Papers in Paleontology e ilustra el relato de una variedad de fósiles eucariotas de una fase temprana de la historia evolutiva del linaje. Los científicos han definido cuatro nuevos taxones y hay pruebas que demuestran la presencia de rasgos avanzados en estos primeros eucariotas.

Leigh Anne Riedman, autora principal e investigadora asistente del Departamento de Ciencias de la Tierra de la UCSB, destacó que “estos se encuentran entre los eucariotas más antiguos que jamás se hayan descubierto. En el momento de los descubrimientos iniciales, ya observamos una cantidad significativa de diversidad”.

El dominio Eukarya es uno de los dominios de vida primarios y alberga hongos, animales, plantas y otros grupos cuyas células contienen un núcleo rodeado de membranas, como los protistas y las algas marinas. Las teorías existentes proponían que la diversificación se produjo hace unos 800 millones de años, ya que creían que los primeros eucariotas de finales de la era Paleoproterozoica tenían características algo similares. Sin embargo, el estudio condujo al hallazgo de una colección diversa de fósiles complejos e interesantes en rocas casi dos veces más antiguas.

Estudios anteriores insinuaron que los eucariotas evolucionaron durante esta era, sin embargo, la diversidad se comprendía vagamente. Riedman estudió esto con mayor detalle cuando se dirigió al interior a finales de 2019 y recopiló aproximadamente 430 muestras de ocho núcleos subcontratados por una empresa de prospección. Estas muestras pasaron a formar parte de la biblioteca del Servicio Geológico del Territorio del Norte. En este estudio se utilizaron dos núcleos con aproximadamente 15 millones de años de deposición significativa, que cubrieron aproximadamente 500 metros de estratigrafía o 133 millones de años.

Después de regresar a los EE.UU. con esquisto y lutita, restos de un antiguo ecosistema costero con entornos variables entre marismas submareales poco profundas y lagunas costeras, Riedman examinó los microfósiles conservados bajo un microscopio. Riedman esperaba descubrir características celulares distintivas que pudieran arrojar luz sobre los desarrollos celulares de la época.

Los investigadores quedaron asombrados por la variedad y complejidad de los fósiles. En total, registraron 26 taxones, incluidas 10 especies hasta ahora desconocidas. El equipo también encontró inesperadamente evidencia de características similares a citoesqueletos complejos y paredes celulares producidas a partir de fibras unidas en ciertos microbios. También hubo evidencia que sugiere la presencia de vesículas internas donde se formaron las placas, potencialmente ancestros de los cuerpos de Golgi de las células eucariotas modernas.

Algunas celdas mostraban complejidad con una trampilla en miniatura. Ciertos microbios son capaces de formar quistes para soportar condiciones ambientales adversas y necesitan crear una abertura en sus escudos para emerger, lo que indica un nivel de sofisticación. Esta funcionalidad excepcional es un testimonio de la impresionante complejidad observada en estos primeros eucariotas.

Muchas personas en el campo habían pensado que esta capacidad surgió más tarde, y la evidencia de ello en este conjunto enfatiza aún más cuán diversos y avanzados eran los eucariotas incluso en esta coyuntura temprana. "Siempre se ha supuesto que esto ocurrió en la época en que aparecieron los eucariotas. Y ahora pensamos que la gente simplemente no ha explorado rocas más antiguas", dijo la coautora Susannah Porter, profesora de ciencias de la Tierra en la Universidad de California en Santa Bárbara.

Este artículo es parte de un proyecto más amplio que investiga la evolución temprana de los eucariotas. Riedman y Porter quieren saber en qué entornos se diversificaron los primeros eucariotas, por qué estaban allí, cuándo migraron a otros lugares y qué adaptaciones necesitaron para llenar esos nuevos nichos.

Una gran parte de este esfuerzo implica comprender cuándo surgieron por primera vez las diferentes características de los eucariotas. Por ejemplo, los autores están muy interesados ​​en saber si estos organismos se adaptaron a ambientes oxigenados o anóxicos. Lo primero sugeriría que tenían un metabolismo aeróbico y posiblemente mitocondrias. Cada eucariota moderno que se ha encontrado desciende de ancestros que poseían mitocondrias. Esto sugiere que los eucariotas adquirieron el orgánulo muy temprano y que les proporcionó una ventaja significativa.

Riedman y Porter están trabajando actualmente en una nueva explicación de la diversidad de eucariotas a través del tiempo. También recolectaron muestras aún más antiguas de Australia Occidental y Minnesota. Mientras tanto, sus colaboradores geoquímicos en McGill lideran un estudio sobre los niveles de oxígeno y los hábitats preferidos de los eucariotas, aspectos que podrían arrojar luz sobre su evolución.

"Estos resultados son una directiva para buscar material más antiguo, eucariotas más antiguos, porque claramente este no es el comienzo de los eucariotas en la Tierra", dijo Riedman.