Un estromatolito del norte de Wisconsin en el patio de Weeks Hall en el campus de UW – Madison. Crédito:David Tenenbaum
Un estudio que utilizó una nueva biblioteca digital y un sistema de lectura automática para extraer la médula de millones de publicaciones geológicas que se remontan a décadas ha desentrañado un antiguo misterio de la vida antigua:¿Por qué cesaron esencialmente las estructuras fáciles de ver y que alguna vez fueron comunes llamadas estromatolitos? formando a lo largo del largo arco de la historia de la tierra?
Los estromatolitos son capas retorcidas de sedimento formadas por microbios, ya menudo se encuentran en piedra caliza y otras rocas sedimentarias antiguas depositadas debajo de los océanos.
"Los geólogos saben desde hace mucho tiempo que los estromatolitos eran abundantes en ambientes marinos poco profundos durante el Precámbrico, antes de la aparición de la vida multicelular "hace más de 560 millones de años, dice Jon Husson, un investigador postdoctoral y coautor de un estudio ahora en línea en la revista Geología . "Pero, los estromatolitos son raros en el océano hoy ".
El nuevo estudio mide el deslizamiento en la prevalencia de estromatolitos basándose en descripciones de rocas tamizadas de más de 3 millones de publicaciones científicas.
"Los paleontólogos han atribuido en gran medida la disminución de los estromatolitos a la evolución de los animales, comenzando hace unos 560 millones de años, "dice Shanan Peters, profesor de geociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison y primer autor del estudio. "Muchos animales multicelulares, como caracoles, comer microbios. La evolución de estos grandes animales que pastan con microbios "reinició" en el mundo del estromatolito. O eso se ha ido la historia ".
El nuevo estudio encontró una correlación débil entre la aparición de estromatolitos y la diversidad de animales. pero un vínculo más fuerte con la química del agua de mar.
"El mejor predictor de la prevalencia de estromatolitos, tanto antes como después de la evolución de los animales, es la abundancia de dolomita en sedimentos marinos poco profundos, "dice Husson. La dolomita es una variedad de carbonato con alto contenido de magnesio, el tipo de sedimento que forma la piedra caliza. La dolomita es más difícil de fabricar que el carbonato con bajo contenido de magnesio y hoy se forma solo en una gama limitada de entornos marinos.
Cuando el agua del océano está sobresaturada de carbonato, "que puede facilitar la formación de elementos como estromatolitos, "dice Husson." En el lago Tanganica [África], se están formando estromatolitos hoy, aunque hay animales por todas partes, caracoles y peces. El lago está sobresaturado de carbonato, y está pidiendo que se precipite. Los microbios vienen y lo ayudan a precipitarse, y el resultado es una abundancia de estromatolitos ". La saturación elevada de carbonato también puede ayudar a la formación de dolomita, impulsando así la correlación con los estromatolitos encontrados en este estudio.
Medir la prevalencia de estromatolitos a lo largo de toda la historia de la Tierra es difícil porque contar el número de estromatolitos por sí solo no es suficiente. También debe saber cuántas rocas podrían tener estromatolitos, pero no.
Jon Husson, un investigador postdoctoral que trabaja con Shanan Peters, sostiene un estromatolito, una estructura de base biológica que era mucho más común al principio de la historia de la Tierra. Crédito:David Tenenbaum
La gran innovación de este estudio es la interacción de un nuevo tipo de biblioteca digital y sistema de lectura de máquina llamado GeoDeepDive con una base de datos geológica llamada Macrostrat. Ambos fueron encabezados por Peters en UW-Madison.
La enorme capacidad de computación en el Centro de Computación de Alto Rendimiento de UW-Madison y el sistema HTCondor, la creación del científico informático de UW-Madison Miron Livny, impulsa GeoDeepDive. La combinación de la biblioteca digital con la base de datos geológica permitió a los investigadores estimar, en diferentes períodos de tiempo, el porcentaje de rocas marinas poco profundas que realmente tienen estromatolitos.
El estudio comenzó en el verano de 2015, cuando el tercer autor, Julia Wilcots, un nativo de Madison que entonces era un estudiante universitario en Princeton, le pidió a Peters un proyecto de verano. "A mi manera típica, le di a Julia algunas opciones, Peters dice. Ella escogió estromatolitos, Y yo dije, 'Okey, ¡ve hazlo!' Con una mínima ayuda de nuestra parte, desarrolló una aplicación funcional para descubrir y extraer cada mención de estromatolitos de nuestra biblioteca ".
Entre 10, 200 papeles que mencionaban estromatolitos, "nuestro programa pudo extraer 1, 013 con el nombre de una unidad de roca, lo que nos permitió vincular las ocurrencias de estromatolitos a Macrostrat, "dice Husson.
Wilcots no tuvo que viajar para ver estromatolitos, Peters dice. "En Madison, estamos sentados en la cima de las rocas registrando uno de los mayores aumentos en la abundancia de estromatolitos, al menos durante la edad de los animales ".
Los científicos observaron hace mucho tiempo que los estromatolitos comenzaron un largo declive justo antes del comienzo de la era Cámbrica, pero ese declive representó una "cuestión fundamental de la paleobiología, "Dice Husson." Los estromatolitos son los fósiles más antiguos que son visibles a simple vista. Si miras una roca que tiene mil millones de años, la posibilidad de ver evidencia de vida es igual a la posibilidad de ver estromatolitos ".
Más allá de responder una pregunta fundamental sobre la historia de la Tierra, el nuevo estudio "nos permite hacer el tipo de análisis con los que los científicos solían soñar, Peters dice:"¡Si pudiéramos recopilar toda la información publicada sobre ... cualquier cosa!"
"Hacer este estudio sin GeoDeepDive sería casi imposible, Peters añade. Al leer miles de artículos para seleccionar referencias a estromatolitos, y luego vincularlos a una determinada unidad de roca y período geológico, tomaría toda una carrera, incluso con Google Scholar. Aquí comenzamos con un estudiante universitario talentoso que trabaja en un proyecto de verano. GeoDeepDive ha reducido en gran medida la barrera a la recopilación de datos de la literatura con el fin de responder a muchas preguntas ".
Otra belleza de los macrodatos El enfoque de lectura automática es la capacidad incorporada para la replicación y la mejora. "Ahora que se ha realizado este estudio, podemos ejecutar la aplicación de estromatolito una y otra vez. Podemos refinar las búsquedas, y evaluarán los nuevos datos que se están publicando todo el tiempo, ", Dice Peters." Por lo tanto, una repetición podría hacer un mejor estudio, con un mínimo esfuerzo ".
Por siglos, "Los geólogos han transferido información difícil de obtener del campo a información difícil de obtener en la literatura, Peters dice. Para lograr una síntesis a gran escala, tienes que examinar todo el conocimiento publicado. Hay nuevos descubrimientos esperando en la literatura científica, si puede ver el panorama general y obtener todos los datos en un solo lugar ".
