31/Mar/08

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Una pista sobre la demora en aparecer la vida sobre la Tierra

Han descubierto que una deficiencia de oxígeno y de molibdeno, un metal pesado, en el antiguo océano profundo podría haber demorado la evolución de la vida animal sobre la Tierra durante casi 2.000 millones de años

Los científicos de todo el mundo han reconstruido los cambios en la química del antiguo océano de la Tierra durante un amplio periodo de tiempo geológico, desde unos 2.500 hasta unos 500 millones de años atrás.

Las conclusiones, que aparecen en el número del 27 de marzo de Nature, no sorprenden a Ariel Anbar, uno de los autores del estudio y profesor adjunto en la Arizona State University, con cargo en el Departamento de Química y Bioquímica y en la Escuela de Tierra y Exploración Espacial en la Facultad de Artes Liberales y Ciencias. El estudio fue conducido por Clint Scott, un estudiante postgraduado en la University of California Riverside. Scott trabaja con Timothy Lyons, profesor de bio-geo-química en la UCR que es colaborador de Anbar desde hace mucho tiempo y también autor del trabajo.

"Los datos de Clint son una pieza nueva e importante en un rompecabezas que hemos estado tratando de resolver durante años", dice Anbar. "Tim y yo hemos sospechado durante un tiempo que si los océanos de ese entonces tenían oxígeno insuficiente, también deben haber tenido molibdeno insuficiente. Antes ya hemos encontrado evidencia de esas deficiencias, en un par de momentos en particular. Los nuevos datos son importantes porque confirman que esos puntos eran típicos para su era".

El molibdeno interesa a Anbar y a otros porque es utilizado por algunas bacterias para convertir el elemento nitrógeno de ser un gas en la atmósfera a ser una forma útil para las cosas vivientes, un proceso conocido como "fijación de nitrógeno". Las bacterias no pueden fijar el nitrógeno de manera eficiente cuando les falta el molibdeno. Y si bacterias no pueden fijar el nitrógeno con la rapidez suficiente entonces los eucariotas, un tipo de organismo que incluye plantas, paquidermos y personas, están en problemas porque ellos mismos no pueden fijar el nitrógeno en absoluto.

"Si el molibdeno era escaso, las bacterias habrían tenido la ventaja", continúa Anbar. "Los eucariotas dependen de que las bacterias tengan un tiempo suficiente fijando el nitrógeno que hay alrededor. De modo que si las bacterias estaban luchando por conseguir suficiente molibdeno, probablemente no había suficiente nitrógeno fijado para que prosperen los eucariotas".

"Estas deficiencias de molibdeno pueden haber demorado el desarrollo de la vida compleja, como la de los animales, por casi 2.000 millones de años de historia de la Tierra", dice Lyons. "La cantidad de molibdeno en el océano probablemente jugó un papel muy importante en el desarrollo de la vida temprana".

Esta investigación fue motivada por un artículo publicado en Science en 2002 por Anbar y Andy Knoll, un colega de la Harvard University. Knoll estaba desconcertado por el hecho de que los eucariotas no dominaron el mundo hasta hace unos 700 millones de años, aunque parecen haberse desarrollado unos 2.700 millones de años antes. Juntos, Anbar y Knoll, postularon que la deficiencia del molibdeno era la clave, argumentando que el metal debe haber sido escaso en los antiguos océanos, porque había muy poco oxígeno en la atmósfera en ese tiempo.

En el mundo de hoy, de alto contenido de oxígeno, el molibdeno es el metal de transición más abundante en los océanos. Se debe a que la fuente primaria de molibdeno en el océano es la reacción del oxígeno con los minerales que contienen molibdeno en forma de rocas. De modo que las hipótesis descansaban en la idea de que la cantidad de molibdeno en los océanos debía seguir la huella de la cantidad de oxígeno. Para probar esa idea, Scott, Lyons y Anbar examinaron muestras de roca de antiguos fondos marinos, y las disolvieron en un cóctel de ácidos; para analizar el contenido de molibdeno en la roca utilizaron un espectrómetro de masa. Muchos de estos análisis fueron llevados a cabo usando instrumentos de última generación del Laboratorio de Bio-geo-química Ambiental de la Fundación W. M. Keck en la Arizona State University. Los científicos encontraron evidencias importantes de un océano escaso de molibdeno en comparación con los altos niveles medidos en el agua de mar actual, rica en oxígeno.

Al estudiar los antiguos océanos, la atmósfera y la biología de la Tierra podemos probar qué tan bien comprendemos el ambiente actual, de acuerdo con Anbar. "Nuestra hipótesis del molibdeno estuvo inspirada por la teoría de que la biología de los océanos actuales es a menudo privada de un metal diferente, hierro, y que la falta de hierro en algunas partes de los océanos afecta la transferencia del dióxido de carbono -gas de invernadero- desde la atmósfera hacia el océano", dice. "La idea de que la deficiencia de metales en los océanos puede afectar al planeta entero es muy fuerte. Aquí, estamos explorando los límites de esa idea, viendo si puede resolver antiguos rompecabezas. Estos nuevos hallazgos refuerzan nuestra confianza en que sí se puede".

Anbar, Lyons y Scott fueron reunidos para la investigación por A. Bekker de la Carnegie Institution de Washington D.C.; Y. Shen de la Universidad de Quebec en Montreal; S. W. Poulton de la Universidad de Newcastle, Newcastle upon Tyne, Reino Unido; y X. Chu de la Academia China de Ciencias, Beijing, China. La investigación fue financiada con fondos de División Ciencias de la Tierra de la National Science Foundation, y el programa de Astrobiología de la NASA.

Esta nueva publicación en Nature sigue a dos trabajos relacionados y publicados en Science el pasado septiembre por Anbar, Lyons, Scott y otros colegas.

Fuente: ASU. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard