Esta muestra de roca fue tomada del Apex Chert, una formación rocosa en el oeste de Australia que se encuentra entre los depósitos rocosos más antiguos y mejor conservados del mundo, en 1982 y pronto se descubrió que contenía evidencia de vida temprana en la Tierra. Un estudio publicado por científicos de UCLA y UW-Madison en 2017 utilizó un análisis químico sofisticado para confirmar que las estructuras microscópicas encontradas en la roca son de hecho biológicas. convirtiéndolos, a 3.500 millones de años, en los fósiles más antiguos encontrados hasta ahora. Esta es la roca después del análisis en el Laboratorio WiscSIMS. Crédito:John Valley, UW-Madison
Investigadores de UCLA y la Universidad de Wisconsin-Madison han confirmado que los fósiles microscópicos descubiertos en una roca de casi 3.500 millones de años en Australia Occidental son los fósiles más antiguos jamás encontrados y, de hecho, la evidencia directa más temprana de vida en la Tierra.
El estudio, publicado hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , fue dirigido por J. William Schopf, profesor de paleobiología en UCLA, y John W. Valley, profesor de geociencias en la Universidad de Wisconsin-Madison. La investigación se basó en nueva tecnología y experiencia científica desarrollada por investigadores del Laboratorio WiscSIMS de UW-Madison.
El estudio describe 11 muestras microbianas de cinco taxones separados, vinculando sus morfologías con firmas químicas características de la vida. Algunos representan bacterias y microbios ahora extintos de un dominio de la vida llamado Archaea, mientras que otros son similares a las especies microbianas que todavía se encuentran en la actualidad. Los hallazgos también sugieren cómo cada uno pudo haber sobrevivido en un planeta sin oxígeno.
Los microfósiles, llamados así porque no son evidentes a simple vista, fueron descritos por primera vez en la revista Science en 1993 por Schopf y su equipo. que los identificó basándose en gran medida en la singularidad de los fósiles, formas cilíndricas y filamentosas. Schopf, director del Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida de UCLA, publicó más pruebas de apoyo de sus identidades biológicas en 2002.
Recogió la roca en la que se encontraron los fósiles en 1982 del depósito de sílex de Apex en Australia Occidental. uno de los pocos lugares del planeta donde se ha conservado evidencia geológica de la Tierra primitiva, en gran parte porque no ha sido sometido a procesos geológicos que lo hubieran alterado, como entierro y calentamiento extremo debido a la actividad tectónica de placas.
Pero las primeras interpretaciones de Schopf han sido cuestionadas. Los críticos argumentaron que son solo minerales extraños que solo parecen especímenes biológicos. Sin embargo, Valley dice, los nuevos hallazgos eliminan estas dudas; los microfósiles son de hecho biológicos.
"Creo que está resuelto, " él dice.
Un ejemplo de uno de los microfósiles descubierto en una muestra de roca recuperada del Apex Chert, una formación rocosa en el oeste de Australia que se encuentra entre los depósitos rocosos más antiguos y mejor conservados del mundo. Los fósiles se describieron por primera vez en 1993, pero un estudio de 2017 publicado por científicos de UCLA y UW-Madison utilizó análisis químicos sofisticados para confirmar que las estructuras microscópicas encontradas en la roca son de hecho biológicas. convirtiéndolos, a 3.500 millones de años, en los fósiles más antiguos encontrados hasta ahora. Crédito:J. William Schopf, UCLA
Usando un espectrómetro de masas de iones secundarios (SIMS) en UW-Madison llamado IMS 1280, uno de los pocos instrumentos de este tipo en el mundo, Valley y su equipo, incluidos los geocientíficos del departamento Kouki Kitajima y Michael Spicuzza, pudieron separar el carbono que compone cada fósil en sus isótopos constituyentes y medir sus proporciones.
Los isótopos son diferentes versiones del mismo elemento químico que varían en sus masas. Diferentes sustancias orgánicas, ya sea en roca, microbio o animal:contienen proporciones características de sus isótopos de carbono estables.
Usando SIMS, El equipo de Valley pudo separar el carbono-12 del carbono-13 dentro de cada fósil y medir la proporción de los dos en comparación con un estándar de isótopos de carbono conocido y una sección sin fósiles de la roca en la que se encontraron.
"Las diferencias en las proporciones de isótopos de carbono se correlacionan con sus formas, "Dice Valley." Si no son biológicos, no hay razón para tal correlación. Sus proporciones de C-13 a C-12 son características de la biología y la función metabólica ".
Basado en esta información, los investigadores también pudieron asignar identidades y comportamientos fisiológicos probables a los fósiles encerrados dentro de la roca, Dice Valley. Los resultados muestran que "estos son primitivos, pero diverso grupo de organismos, "dice Schopf.
El equipo identificó un grupo complejo de microbios:bacterias fototróficas que habrían dependido del sol para producir energía, Archaea que produjo metano, y gammaproteobacterias que consumían metano, un gas que se cree que es un componente importante de la atmósfera primitiva de la Tierra antes de que el oxígeno estuviera presente.
El equipo de Valley tardó casi 10 años en desarrollar los procesos para analizar con precisión los microfósiles; fósiles tan antiguos y raros nunca antes habían sido sometidos a análisis SIMS. El estudio se basa en logros anteriores en WiscSIMS para modificar el instrumento SIMS, desarrollar protocolos para la preparación y análisis de muestras, y calibrar los estándares necesarios para hacer coincidir lo más posible el contenido de hidrocarburos con las muestras de interés.
El pedernal ápice, una formación rocosa en el oeste de Australia que se encuentra entre los depósitos rocosos más antiguos y mejor conservados del mundo. En 1982, en el sitio que se muestra aquí, un equipo de geólogos tomó muestras de rocas que finalmente se descubrió que contenían microfósiles de la vida más antigua descrita hasta ahora en la Tierra. En la foto aparecen investigadores de geociencias de UW-Madison en un viaje de campo al sitio en 2010. Crédito:John Valley, UW-Madison
En preparación para el análisis SIMS, el equipo necesitaba triturar minuciosamente la muestra original lo más lentamente posible para exponer los delicados fósiles en sí, todos suspendidos a diferentes niveles dentro de la roca y encerrados en una capa dura de cuarzo, sin destruirlos realmente. Spicuzza describe hacer innumerables viajes por las escaleras del departamento mientras el técnico en geociencias Brian Hess molía y pulía cada microfósil de la muestra. un micrómetro a la vez.
Cada microfósil tiene aproximadamente 10 micrómetros de ancho; ocho de ellos podrían caber a lo largo del ancho de un cabello humano.
Valley y Schopf son parte del Consorcio de Investigación de Astrobiología de Wisconsin, financiado por el Instituto de Astrobiología de la NASA, que existe para estudiar y comprender los orígenes, el futuro y la naturaleza de la vida en la Tierra y en todo el universo.
Estudios como este, Schopf dice:indican que la vida podría ser común en todo el universo. Pero lo más importante aquí en la tierra, porque hace 3.500 millones de años ya se demostró que varios tipos diferentes de microbios estaban presentes, nos dice que "la vida tuvo que haber comenzado sustancialmente antes —nadie sabe cuánto antes— y confirma que no es difícil que la vida primitiva se forme y evolucione hacia microorganismos más avanzados". "dice Schopf.
Estudios anteriores de Valley y su equipo, que data de 2001, han demostrado que los océanos de agua líquida existían en la Tierra desde hace 4.300 millones de años, más de 800 millones de años antes de que los fósiles del presente estudio estuvieran vivos, y solo 250 millones de años después de la formación de la Tierra.
"No tenemos evidencia directa de que la vida existiera hace 4,3 mil millones de años, pero no hay ninguna razón por la que no podría haber existido, ", dice Valley." Esto es algo que a todos nos gustaría saber ".
UW-Madison tiene el legado de retrasar las fechas aceptadas de la vida temprana en la Tierra. En 1953, el difunto Stanley Tyler, un geólogo de la universidad que falleció en 1963 a la edad de 57 años, fue la primera persona en descubrir microfósiles en rocas precámbricas. Esto hizo retroceder los orígenes de la vida más de mil millones de años, de 540 millones a 1.800 millones de años.
"La gente está realmente interesada en cuándo surgió la vida en la Tierra, ", Dice Valley." Este estudio requirió diez veces más tiempo y fue más difícil de lo que imaginé. pero se materializó gracias a muchas personas dedicadas que han estado entusiasmadas con esto desde el primer día ... Creo que se harán muchos más análisis de microfósiles en muestras de la Tierra y posiblemente de otros cuerpos planetarios ".
