Los fósiles del Ediacárico revelan los orígenes de la biomineralización que condujo a la expansión de la vida en la Tierra.

24 de septiembre de 2023 característica

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por Hannah Bird, Phys.org

La vida en la Tierra comenzó a partir de un microbio unicelular, mientras que el ascenso al mundo multicelular en el que vivimos surgió debido a un importante proceso químico conocido como biomineralización, durante el cual los organismos vivos producen tejido mineralizado endurecido, como esqueletos. Este fenómeno no solo dio origen a la gran cantidad de planes corporales que vemos hoy en día, sino que también tuvo un gran impacto en el ciclo del carbono del planeta.

Fósiles de esqueletos de cloudínidos (Cloudina), estructuras tubulares compuestas por conos de carbonato de hasta ~1,5 cm de longitud, se han encontrado en el Parque Nacional Tsau Khaeb, Namibia, con una antigüedad de 551-550 millones de años en el Ediacárico (~635-538 millones de años atrás). El Dr. Fred Bowyer, de la Universidad de Edimburgo, y sus colegas buscaron utilizar estos fósiles para definir la ubicación, el momento y la razón por la cual la biomineralización se inició en la Tierra y la magnitud de su impacto.

Nueva investigación publicada en Earth and Planetary Science Letters combina el análisis de sedimentos con datos geoquímicos en forma de isótopos de carbono y oxígeno (el mismo elemento con diferentes masas atómicas) de calizas en el Miembro Kliphoek, Grupo Nama. El equipo de investigación sugiere que esta roca se depositó una vez en un mar poco profundo durante un retroceso antes de un período de transición a condiciones marinas abiertas.

Los afloramientos de rocas del Grupo Nama se consideran algunos de los más importantes para comprender la radiación de la vida en la Tierra en el Cámbrico (~538-485 millones de años atrás), coloquialmente llamado el "Big Bang Biológico".

Durante el trabajo de campo en Namibia, los planes de estratificación entre unidades de roca sucesivas revelan las maravillas de la historia de la vida a través de icnofósiles, las huellas de antiguas actividades pero que no preservan expresamente los restos del organismo. El Dr. Bowyer sugiere que estas son estructuras creadas por microbios de cuerpo blando, que ocurren en la parte inferior del sitio de estudio (Miembro Mara) antes de la biocalcificación. Por encima de esto, el equipo de investigación comenzó a ver los primeros signos de Cloudina en el Miembro Kliphoek, fósiles cónicos distintivos con estructuras de cono anidadas entre sí.

Los análisis geoquímicos de las rocas de caliza de carbonato de calcio en las que ocurren los fósiles revelan la firma isotópica del carbono (la relación de 12C más ligero a 13C) y del oxígeno (16O a 18O) incorporado en la estructura molecular, y por lo tanto las condiciones del medio marino, así como del planeta en su conjunto.

Por ejemplo, las temperaturas globales más cálidas fomentan la evaporación del agua de mar, incluido el 16O isotópicamente más ligero, dejando el océano enriquecido en 18O más pesado para ser incorporado en los carbonatos y generando una señal positiva de 18O en el conjunto de datos.

Mientras tanto, los isótopos de carbono se ven afectados por la fotosíntesis, la respiración y las zonas de surgencia, lo que los hace algo más complejos, pero en general, una mayor productividad oceánica por parte de los organismos fotosintéticos utiliza el 12C más ligero, dejando el océano enriquecido en 13C (señal positiva).

El conjunto de datos de Namibia posee relaciones 12C/13C derivadas de carbonatos de -7.24‰ a +2.91‰ y relaciones 16O/18O de -12.14‰ a -0.78‰, aumentando en la sección estratigráfica, mientras que las unidades con Cloudina tienen una relación media 12C/13C relativamente más baja de -1.19‰ y relaciones 16O/18O oscilantes. El Dr. Bowyer y sus colegas sugieren que la relación 12C/13C más baja y la relación 16O/18O elevada son características de un ambiente semirestricto, conectado al océano pero más aislado de las condiciones marinas abiertas.

Por lo tanto, los datos geoquímicos indican que Cloudina se originó en un ambiente pobre en oxígeno con períodos de una oxigenación notablemente mayor y que no fue un caso de oxigenación sostenida lo que resultó en la aparición de la formación de esqueletos. Sin embargo, el equipo de investigación sugiere que fueron necesarias concentraciones especialmente altas de carbonato en el océano para sobresaturar el ambiente ambiente a partir del cual Cloudina formó su estructura calcificada.

Esto ocurrió durante un período de transgresión marina, cuando la línea de costa se movió hacia tierra, de modo que el sitio de estudio experimentó condiciones intermareales poco profundas en una cuenca evaporítica para el Miembro Mara, antes de que el nivel del mar volviera a subir con la deposición de areniscas y sedimentos calcíticos en las condiciones marinas abiertas poco profundas del Miembro Kliphoek.

During subsequent sea level fall, these open marine carbonates were deposited above a redoxcline, a layer which sees significant differences in water oxygenation above and below it, allowing for Cloudina biomineralization to occur.

Alongside previous research, this study supports the suggestion that Cloudina and similar microbiota were opportunistic colonizers of short-lived periods of respiration during oxygenation in otherwise relatively anoxic conditions, combined with oscillations in sea level. Consequently, the evolutionary novelty of skeletonization may have actually been driven by the instability of the marine environment.

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