Descubiertos restos de un mundo extinto de organismos

May 16, 2023

Las firmas de biomarcadores recién descubiertas apuntan a toda una gama de organismos previamente desconocidos que dominaron la vida compleja en la Tierra hace unos mil millones de años. Se diferenciaban de la vida eucariota compleja tal como la conocemos, como animales, plantas y algas en su estructura celular y probable metabolismo, que se adaptó a un mundo que tenía mucho menos oxígeno en la atmósfera que el actual. Un equipo internacional de investigadores, incluido el geoquímico de GFZ Christian Hallmann, ahorainformes sobre este avancepara el campo de la geobiología evolutiva en la revista Nature.

Se demostró que los "protoesteroides" previamente desconocidos eran sorprendentemente abundantes a lo largo de la Edad Media de la Tierra. Las moléculas primordiales se produjeron en una etapa anterior de complejidad eucariótica, extendiendo el registro actual de esteroides fósiles más allá de 800 y hasta hace 1600 millones de años. Eucariotas es el término para un reino de vida que incluye todos los animales, plantas y algas y se distingue de las bacterias por tener una estructura celular compleja que incluye un núcleo, así como una maquinaria molecular más compleja. "Lo más destacado de este hallazgo no es solo la extensión del registro molecular actual de los eucariotas", dice Hallmann: "Dado que el último ancestro común de todos los eucariotas modernos, incluidos los humanos, probablemente era capaz de producir esteroles modernos 'normales', hay muchas posibilidades de que los eucariotas responsables de estas raras firmas pertenecieran al tronco del árbol filogenético".

Este "tallo" representa el linaje ancestral común que fue un precursor de todas las ramas aún vivas de los eucariotas. Sus representantes se extinguieron hace mucho tiempo, pero los detalles de su naturaleza pueden arrojar más luz sobre las condiciones que rodean la evolución de la vida compleja. Aunque se necesita más investigación para evaluar qué porcentaje de protoesteroides puede haber tenido una fuente bacteriana poco común, el descubrimiento de estas nuevas moléculas no solo concilia el registro geológico de los fósiles tradicionales con el de las moléculas de lípidos fósiles, sino que brinda una visión rara y sin precedentes de un mundo perdido de la vida antigua. La desaparición competitiva de los eucariotas del grupo de tallos, marcada por la primera aparición de los esteroides fósiles modernos hace unos 800 millones de años, puede reflejar uno de los eventos más incisivos en la evolución de una vida cada vez más compleja.

"Casi todos los eucariotas biosintetizan esteroides, como el colesterol que producen los humanos y la mayoría de los otros animales", agrega Benjamin Nettersheim de la Universidad de Bremen, primer autor del estudio, "debido a los efectos potencialmente adversos para la salud de los niveles elevados de colesterol en humanos, el colesterol no tiene la mejor reputación desde una perspectiva médica. Sin embargo, estas moléculas de lípidos son partes integrales de las membranas de las células eucariotas donde ayudan en una variedad de funciones fisiológicas. Al buscar esteroides fosilizados en rocas antiguas, podemos rastrear la evolución de cada vez más vida compleja".

El premio Nobel Konrad Bloch ya había especulado sobre tal biomarcador en un ensayo hace casi 30 años. Bloch sugirió que los intermedios de corta duración en la biosíntesis moderna de esteroides pueden no haber sido siempre intermedios. Él creía que la biosíntesis de lípidos evolucionó en paralelo con las condiciones ambientales cambiantes a lo largo de la historia de la Tierra. A diferencia de Bloch, que no creía que estos antiguos intermediarios pudieran encontrarse alguna vez, Nettersheim comenzó a buscar protoesteroides en rocas antiguas que se depositaron en un momento en que esos intermediarios podrían haber sido el producto final.

Pero, ¿cómo encontrar tales moléculas en rocas antiguas? "Empleamos una combinación de técnicas para convertir primero varios esteroides modernos en su equivalente fosilizado; de lo contrario, ni siquiera hubiéramos sabido qué buscar", dice Jochen Brocks, profesor de la Universidad Nacional de Australia, quien comparte la primera autoría del estudio. nuevo estudio con Nettersheim. Los científicos habían pasado por alto estas moléculas durante décadas porque no se ajustaban a las típicas imágenes de búsqueda molecular. "Una vez que conocimos nuestro objetivo, descubrimos que docenas de otras rocas, tomadas de vías fluviales de miles de millones de años en todo el mundo, rezumaban moléculas fósiles similares".

Las muestras más antiguas con el biomarcador son de la Formación Barney Creek en Australia y tienen 1640 millones de años. El registro de rocas de los próximos 800 millones de años solo arroja moléculas fósiles de eucariotas primordiales antes de que aparezcan por primera vez las firmas moleculares de los eucariotas modernos en el período Tonian. Según Nettersheim, "la Transformación de Tonian emerge como uno de los puntos de inflexión ecológicos más profundos en la historia de nuestro planeta". Hallmann agrega que "tanto los grupos de tallos primordiales como los representantes eucariotas modernos, como las algas rojas, pueden haber vivido juntos durante muchos cientos de millones de años". Durante este tiempo, sin embargo, la atmósfera de la Tierra se enriqueció cada vez más con oxígeno, un producto metabólico de las cianobacterias y de las primeras algas eucariotas que habría sido tóxico para muchos otros organismos. Más tarde, se produjeron glaciaciones globales de "Tierra bola de nieve" y las comunidades de protosterol se extinguieron en gran medida. El último ancestro común de todos los eucariotas vivos pudo haber vivido hace 1200 a 1800 millones de años. Sus descendientes probablemente pudieron sobrevivir mejor al calor y al frío, así como a la radiación ultravioleta, y desplazaron a sus parientes primordiales.

Dado que todos los eucariotas del grupo de tallos se extinguieron hace mucho tiempo, nunca sabremos con certeza cómo eran la mayoría de nuestros primeros parientes, pero los esfuerzos artísticos han creado visualizaciones tentativas, mientras que los esteroides primordiales eventualmente pueden arrojar más luz sobre su bioquímica y estilo de vida. "La Tierra fue un mundo microbiano durante gran parte de su historia y dejó pocos rastros". Nettersheim concluye. La investigación en ANU, MARUM y GFZ continúa rastreando las raíces de nuestra existencia: el descubrimiento de los protoesteroles ahora nos acerca un paso más a la comprensión de cómo vivieron y evolucionaron nuestros primeros antepasados.

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ