Un nuevo estudio realizado por geocientíficos de Virginia Tech arroja luz sobre la evolución de la vida hace 800 millones de años’.
Los hallazgos del equipo revelan un aumento del nitrógeno biológicamente disponible durante la época en que los eucariotas marinos –organismos cuyas células tienen un núcleo– se convirtieron en dominantes. Las células eucariotas complejas evolucionaron hasta convertirse en organismos pluricelulares y se les atribuye el inicio de una nueva era para la vida en la Tierra, incluidos los animales, las plantas y los hongos.
«Donde nos encontramos hoy, con la vida tal como es en el planeta, es la suma total de todos los acontecimientos que sucedieron en el pasado –explica en un comunicado Ben Gill, profesor asociado de geoquímica sedimentaria y coautor del estudio–. Y éste es un acontecimiento clave en el que pasamos de ecosistemas dominantemente procariotas a eucariotas. Si eso no hubiera ocurrido, hoy no estaríamos aquí», asegura.
Las investigaciones anteriores se centraron en el papel del fósforo en el surgimiento de los eucariotas, pero Junyao Kang, estudiante de doctorado del Departamento de Geociencias y autor principal del artículo, sentía curiosidad por saber qué papel desempeñó el nitrógeno en este acontecimiento.
«Estos datos son únicos porque prácticamente no existen datos sobre los isótopos del nitrógeno en el Neoproterozoico temprano, es decir, hace entre mil millones y 800 millones de años», explica Kang.
En colaboración con la Universidad de Nanjing (China), Kang lleva dos años trabajando para comprender qué impulsó el surgimiento de los eucariotas mediante el análisis de isótopos de nitrógeno de muestras de rocas del Cratón del Norte de China. Esta región, que alberga rocas de hace 3.800 millones de años, estuvo antaño cubierta por un océano.
«Teníamos una idea aproximada de cuándo los eucariotas alcanzaron el éxito ecológico –explica Shuhai Xiao, catedrático de Geobiología y coautor del artículo–. Llevaban allí mucho tiempo en un estado discreto hasta hace unos 820 millones de años, cuando se hicieron abundantes».
Para investigar por qué, Kang tomó los datos de las muestras de roca, los introdujo en una base de datos más amplia y los analizó a través de una escala temporal más larga que abarcaba diferentes ubicaciones geográficas. «Una vez que hicimos este tipo de integración y lo pusimos en una imagen global, vimos el aumento de los nitratos a través del tiempo, que ocurrió hace unos 800 millones de años», recuerda.
La colaboración internacional fue clave para relacionar estos nuevos datos con acontecimientos biológicos, sobre todo con la aparición de los eucariotas. Gill y Rachel Reid, también geoquímica de la Facultad de Ciencias y coautora del artículo, aportaron análisis críticos mediante recursos como el espectrómetro de masas del Laboratorio de Isótopos Estables de Geociencias de Virginia Tech. Un analizador elemental acoplado al espectrómetro de masas permitió a los investigadores extraer gas nitrógeno puro de las muestras para su análisis.
Gill está especializado en la reconstrucción de los ciclos químicos presentes y pasados de nuestro planeta. Colabora con paleontólogos para estudiar el registro de la vida conservado en el registro geológico y examina qué posibles factores ambientales podrían haber permitido cambios en la vida a lo largo de la historia.
Reid, que suele centrar sus investigaciones en los acontecimientos más recientes de la Tierra, tuvo la oportunidad especial de ofrecer sus conocimientos sobre los isótopos del nitrógeno a estos fósiles antiguos. Por su parte, Feifei Zhang, geoquímica de la Universidad de Nanjing y cuarta coautora del artículo, aportó información sobre la cantidad de oxígeno disponible en los océanos durante la época en que aumentó la abundancia de nitrato.
Xiao, que ha ayudado a excavar y estudiar algunos de los fósiles más antiguos de todo el mundo, dijo que este tipo de estudio le da esperanzas para futuros descubrimientos. Los miembros del equipo esperan colaborar con la NASA en futuras subvenciones, como el programa de exobiología que apoya su investigación actual.
«Podemos unir los puntos de las composiciones isotópicas de nitrógeno en el pasado antiguo y luego ir al siguiente paso e inferir cuánto nitrato estaba disponible para los organismos –afirma Xiao–. Y luego vinculamos eso con los datos fósiles para demostrar que hay una relación».
Aunque los antiguos océanos desaparecieron hace tiempo, lo que ocurrió en ellos está registrado en las rocas, y su estudio proporciona un vínculo entre la historia de la Tierra, el presente y el futuro.
«Los geólogos miran las rocas por la misma razón que los operadores bursátiles miran la curva del Dow Jones cuando toman la decisión de vender o comprar acciones. La historia geológica escrita en las rocas nos proporciona un contexto importante sobre los cambios globales en el futuro», concluye Xiao.
