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Investigadores descubren cómo la greenalita alteró los nutrientes marinos, impactando la evolución de la vida temprana en el océano Arcaico.
Científicos saben muy poco sobre las condiciones en el océano cuando la vida comenzó a evolucionar, pero una nueva investigación publicada en Nature Geoscience ha revelado cómo los procesos geológicos controlaban qué nutrientes estaban disponibles para alimentar su desarrollo.
Toda la vida utiliza nutrientes como el zinc y el cobre para formar proteínas. Las formas de vida más antiguas evolucionaron en el Eón Arcaico, tres mil quinientos millones de años antes de que aparecieran los dinosaurios. Estos microbios mostraban una preferencia por metales como el molibdeno y el manganeso en comparación con sus contrapartes más recientes. Se cree que esta preferencia refleja la disponibilidad de metales en el océano en ese momento.
Investigadores de la Universidad de Ciudad del Cabo (UCT) y la Universidad de Oxford recrearon agua de mar antigua en el laboratorio. Encontraron que la greenalita, un mineral común en las rocas arcaicas, se forma rápidamente y elimina zinc, cobre y vanadio en el proceso.
A medida que la greenalita se formaba en los océanos primitivos, estos metales habrían sido eliminados del agua de mar, dejándola rica en otros metales, como el manganeso, el molibdeno y el cadmio. Curiosamente, los metales que predicen que habrían sido más abundantes en el agua de mar arcaica coinciden con los elegidos por las formas de vida tempranas, explicando por qué fueron favorecidos durante la evolución temprana.
La investigadora principal, la Dra. Rosalie Tostevin (de la Universidad de Oxford en el momento del estudio, ahora Profesora Titular en el Departamento de Ciencias Geológicas de la UCT), dijo: "Nos emocionamos mucho cuando notamos que nuestros resultados coinciden con las predicciones de biólogos que usan un enfoque completamente diferente. Siempre es reconfortante cuando especialistas en otros campos están haciendo hallazgos similares".
Los científicos coinciden en que el agua de mar arcaica era muy diferente a la de hoy, con más hierro y sílice disueltos y poco o nada de oxígeno. Sin embargo, hay poco acuerdo sobre otros aspectos de la química del agua de mar, como la concentración de nutrientes.
"No podemos retroceder en el tiempo para tomar muestras de agua de mar y analizarla, por lo que reconstruir las condiciones arcaicas es todo un desafío. Un enfoque es mirar la composición química de las rocas sedimentarias, pero la química de las rocas muy antiguas a veces ha sido alterada. En cambio, decidimos crear una versión en miniatura del agua de mar antigua en el laboratorio, donde podríamos observar directamente lo que estaba sucediendo", dijo Tostevin.
Tostevin y su colega Imad Ahmed recrearon agua de mar arcaica dentro de una cámara especial libre de oxígeno y observaron cómo comenzaba a formarse la greenalita. Observaron cambios dramáticos en las concentraciones de metales en el agua de mar a medida que se formaban los minerales. Utilizaron espectroscopía de absorción de rayos X en el sincrotrón Diamond Light Source para demostrar que los metales estaban ingresando en los minerales. En contraste, otros metales no se vieron afectados por este proceso y se mantuvieron en niveles altos en el agua de mar.
Tostevin dijo: "Sabemos que la greenalita fue importante en la Tierra primitiva porque la seguimos encontrando en rocas antiguas, como el mineral de hierro en el Cabo Norte, Sudáfrica, y rocas similares en Australia. Creemos que esta pudo haber sido uno de los minerales más importantes en el Arcaico. Pero no sabemos exactamente cómo se formaba la greenalita en la naturaleza. Una posibilidad es que la greenalita se formara en lo profundo del océano en los respiraderos hidrotermales. Pero también podría haberse formado en aguas poco profundas, dondequiera que hubiera un pequeño cambio en el pH".
Tostevin y Ahmed decidieron realizar sus experimentos bajo ambos tipos de condiciones y encontraron que, independientemente de cómo se forme la greenalita, elimina los metales de manera similar.
Una pregunta que preocupaba a los investigadores era si los metales quedarían atrapados durante mucho tiempo o se liberarían de nuevo en el agua de mar después de varios meses o años. Para probar esto, calentaron los minerales para emular lo que sucede en la naturaleza cuando son enterrados y sufren cristalización. Los metales permanecieron atrapados en el mineral, sugiriendo que esto fue un sumidero permanente para los metales que habría impactado profundamente en el agua de mar temprana.
Traducido de: phys.org
Más información: Nature
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