Cuando la tierra se congeló, ¿dónde se refugió la vida? Los científicos del MIT dicen que un refugio puede haber sido piscinas de hielo derretido que salpicaban la superficie helada del planeta.
En un estudio que aparece hoy en Comunicaciones de la naturaleza, Los investigadores informan que hace 635 millones a 720 millones de años, durante los períodos conocidos como “Snowball Earth”, cuando gran parte del planeta estaba cubierto de hielo, algunos de nuestros antiguos antepasados celulares podrían haber esperado las cosas en los estanques de agua de fusión.
Los científicos descubrieron que los eucariotas, formas de vida celulares complejas que eventualmente evolucionaron en la diversa vida multicelular que vemos hoy, podrían haber sobrevivido a la congelación global al vivir en piscinas de agua poco profundas. Estos pequeños oases acuosos pueden haber persistido sobre las capas de hielo relativamente poco profundas presentes en las regiones ecuatoriales. Allí, la superficie del hielo podría acumular polvo y desechos de color oscuro desde abajo, lo que mejoró su capacidad para derretirse en piscinas. A temperaturas que rondan alrededor de 0 grados Celsius, los estanques de agua de masa de masa resultantes podrían haber servido como ambientes habitables para ciertas formas de vida compleja temprana.
El equipo sacó sus conclusiones basadas en un análisis de los estanques de agua de fusión modernos. Hoy en la Antártida, se pueden encontrar pequeñas piscinas de hielo derretido a lo largo de los márgenes de las capas de hielo. Las condiciones a lo largo de estas capas de hielo polar son similares a lo que probablemente existía a lo largo de las capas de hielo cerca del ecuador durante la bola de nieve.
Los investigadores analizaron muestras de una variedad de estanques de agua de fusión ubicados en el estante de hielo McMurdo en un área que fue descrita por primera vez por los miembros de la expedición de 1903 de Robert Falcon Scott como “hielo sucio”. Los investigadores del MIT descubrieron firmas claras de la vida eucariota en cada estanque. Las comunidades de eucariotas variaron desde el estanque hasta el estanque, revelando una sorprendente diversidad de vida en todo el entorno. El equipo también descubrió que la salinidad juega un papel clave en el tipo de vida que un estanque puede albergar: los estanques que eran más salobres o salados tenían comunidades eucariotas más similares, que diferían de las de los estanques con aguas más frescas.
“Hemos demostrado que los estanques de agua de fusión son candidatos válidos para donde los primeros eucariotas podrían haberse protegido durante estos eventos de glaciación de todo el planeta”, dice la autora principal Fatima Husain, una estudiante graduada en el Departamento de Ciencias de la Tierra, atmosférica y planetarias (EAPS) del MIT. “Esto nos muestra que la diversidad está presente y posible en este tipo de entornos. Es realmente una historia de la resistencia de la vida”.
Los coautores del MIT del estudio incluyen a la Profesora de Geobiología de Geobiología de Schlumberger y el ex Postdoc Thomas Evans, junto con Jasmin Millar de la Universidad de Cardiff, Anne Jungblut en el Museo de Historia Natural de Londres e Ian Hawes de la Universidad de Waikato en Nueva Zelanda.
Zunda polar
“Snowball Earth” es el término coloquial para períodos de tiempo en la historia de la tierra durante el cual el planeta se congeló. A menudo se usa como referencia a los dos eventos consecutivos de glaciación multimillonario que tuvieron lugar durante el período criogeniano, que los geólogos se refieren como el tiempo entre 635 y 720 millones de años hace. Si la Tierra era más una bola de nieve endurecida o una “bola de plumas” más suave todavía está en debate. Pero los científicos están seguros de una cosa: la mayoría del planeta se sumergió en una congelación profunda, con temperaturas globales promedio de menos 50 grados Celsius. La pregunta ha sido: ¿cómo y dónde sobrevivió la vida?
“Estamos interesados en comprender los fundamentos de la vida compleja en la Tierra. Vemos evidencia de eucariotas antes y después del criogeniano en el registro fósil, pero en gran medida carecemos de evidencia directa de dónde han vivido”, dice Husain. “La gran parte de este misterio es que sabemos que la vida sobrevivió. Solo estamos tratando de entender cómo y dónde”.
Hay una serie de ideas sobre dónde los organismos podrían haberse protegido durante la Tierra de la Bola de nieve, incluso en ciertos parches del océano abierto (si tales entornos existieran), en y alrededor de respiraderos hidrotérmicos de aguas profundas y debajo de las capas de hielo. Al considerar los estanques de agua de fusión, Husain y sus colegas persiguieron la hipótesis de que las maderas de hielo superficial también pueden haber sido capaces de apoyar la vida eucariota temprana en ese momento.
“Hay muchas hipótesis para donde la vida podría haber sobrevivido y protegido durante el criogeniano, pero no tenemos excelentes análogos para todos ellos”, señala Husain. “Los estanques de agua de fusión superior a hielo ocurren en la Tierra hoy y son accesibles, lo que nos da la oportunidad de centrarnos realmente en los eucariotas que viven en estos entornos”.
Pequeño estanque, gran vida
Para su nuevo estudio, los investigadores analizaron muestras tomadas de estanques de agua de fusión en la Antártida. En 2018, la citación y los colegas de Nueva Zelanda viajaron a una región de la plataforma de hielo McMurdo en la Antártida Oriental, conocida por albergar pequeños estanques de hielo derretido, cada uno de unos pocos pies de profundidad y unos pocos metros de ancho. Allí, el agua se congela hasta el fondo marino, en el proceso que atrapa sedimentos de color oscuro y organismos marinos. La pérdida de hielo impulsada por el viento de la superficie crea una especie de cinta transportadora que lleva estos escombros atrapados a la superficie con el tiempo, donde absorbe la calidez del sol, haciendo que el hielo se derrita, mientras que el hielo libre de escombros circundante refleja la luz solar entrante, lo que resulta en la formación de los estanques de agua fundido poco bajo.
El fondo de cada estanque está revestido con esteras de microbios que se han acumulado durante años para formar capas de comunidades celulares pegajosas.
“Estas esteras pueden tener unos pocos centímetros de espesor, coloridos, y pueden estar muy claramente en capas”, dice Husain.
Estas alfombras microbianas están compuestas de cianobacterias, organismos fotosintéticos procariotas, de células individuales que carecen de un núcleo celular u otros orgánulos. Si bien se sabe que estos microbios antiguos sobreviven dentro de algunos de los entornos más duros de la Tierra, incluidos los estanques de agua de fusión, los investigadores querían saber si los eucariotas, organismos complejos que desarrollaban un núcleo celular y otros orgánulos unidos a la membrana, también podrían resistir las circunstancias similares. Responder esta pregunta tomaría más que un microscopio, ya que las características definitorias de los eucariotas microscópicos presentes entre las alfombras microbianas son demasiado sutiles para distinguir a los ojos.
Para caracterizar los eucariotas, el equipo analizó las esteras para los lípidos específicos que hacen los esteroles, así como los componentes genéticos llamados ácido ribonucleico ribosómico (rRNA), los cuales pueden usarse para identificar organismos con diversos grados de especificidad. Estos dos conjuntos independientes de análisis proporcionaron huellas digitales complementarias para ciertos grupos eucariotas. Como parte de la investigación de lípidos del equipo, encontraron muchos esteroles y genes de rRNA estrechamente asociados con tipos específicos de algas, protistas y animales microscópicos entre las alfombrillas microbianas. Los investigadores pudieron evaluar los tipos y la abundancia relativa de lípidos y los genes de ARNr desde el estanque hasta el estanque, y descubrieron que los estanques organizaron una sorprendente diversidad de vida eucariota.
“No eran dos estanques iguales”, dice Husain. “Hay reparaciones repetitivas de personajes, pero están presentes en diferentes abundancias. Y encontramos diversos ensamblajes de eucariotas de todos los grupos principales en todos los estanques estudiados. Estos eucariotas son los descendientes de los eucariotas que sobrevivieron a la bola de nieve. de una vida compleja, incluidos nosotros, más tarde “.
Esta investigación fue apoyada, en parte, por el programa de exobiología de la NASA, la colaboración de Simons sobre los orígenes de la vida y una subvención Misti de MIT-New Zealand.