La búsqueda de signos de vida microbiana antigua en el registro geológico es un desafío debido a la degradación del material orgánico primario. Por lo tanto, la prueba de origen biogénico a menudo se basa en las firmas químicas que dejan los microorganismos. Un nuevo estudio de minerales en grietas de rocas presenta firmas químicas que son pruebas definitivas de procesos de vida antiguos generalizados en la corteza continental pobre en energía. Más importante, el estudio amplía enormemente la variación química conocida del azufre, uno de los elementos clave en el metabolismo microbiano. Esto da nuevas pistas sobre qué tipo de firmas químicas esperar de la vida en entornos extremos. incluida la búsqueda de vida en otros planetas.

Una parte importante de la actividad biológica en la Tierra se esconde debajo del suelo hasta profundidades de varios kilómetros en un entorno denominado "biosfera profunda". Los estudios de formas de vida en este oscuro sistema anóxico tienen implicaciones sobre cómo ha evolucionado la vida en condiciones que consideramos extremas. También da una pista de cómo la vida pudo haber evolucionado en otros planetas donde las condiciones hostiles inhiben la colonización del medio ambiente superficial. El conocimiento sobre la vida antigua en este entorno profundo bajo nuestros pies aún es extremadamente escaso.

La búsqueda de signos de vida antigua en la Tierra en el registro geológico a menudo es un desafío porque el material orgánico primario se ha degradado parcial o completamente. En estas situaciones, la prueba del origen biogénico se basa en las firmas geoquímicas que dejan los microorganismos, oa formas morfológicas de restos microbianos mineralizados. En busca de vida en otros planetas, como en Marte, se pueden esperar los mismos desafíos y, por lo tanto, es importante saber qué tipo de firmas químicas esperar de la vida en entornos extremos.

En numerosas grietas de hasta 1700 metros de profundidad que han sido parcialmente selladas por cristales que crecen en ellas, un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Henrik Drake de la Universidad de Linnaeus, Suecia, ha rastreado procesos microbianos antiguos, centrándose predominantemente en los microbios que transforman el sulfato en sulfuro en su metabolismo. El enfoque multidisciplinario incluyó la medición a microescala y la obtención de imágenes de azufre junto con la geocronología dentro de los minerales formados en respuesta a la actividad microbiana en varios sitios de rocas graníticas suecas. Este es el estudio más extenso de este proceso en la corteza continental hasta el momento y los hallazgos sugieren que el proceso se ha extendido en el tiempo y el espacio en el lecho rocoso.

Henrik Drake explica cómo aprovecharon el archivo químico de minerales para descifrar antiguos procesos microbianos:

"Es bien sabido en otros ambientes que cuando los microorganismos usan sulfato en su metabolismo producen minerales que tienen una composición de azufre característica. De hecho, La abundancia relativa de diferentes átomos de azufre (isótopos) es una de las herramientas geoquímicas más utilizadas para rastrear procesos microbianos en el registro geológico. Nuestros microanálisis dentro de los cristales del mineral de sulfuro pirita mostraron la composición de isótopos de azufre más extrema jamás registrada en la Tierra ".

"Estas firmas son pruebas definitivas de procesos de vida antiguos en la corteza continental, pero, lo que es más importante, amplían en gran medida la variación isotópica conocida de los minerales de sulfuro producidos tras los metabolismos microbianos. Con más detalle, el intervalo de la relación de isótopos de azufre ³⁴ S a ³² S fue tan grande como -54 a +132 por mil (normalizado al estándar CDT). Adaptación a condiciones de escasez energética, el metabolismo lento y el agotamiento completo del sulfato disuelto disponible a medida que se movía a través del sistema de fractura son explicaciones de los valores excepcionales ".

Christine Heim de la Universidad de Göttingen, Alemania, un coautor del estudio, dice:

"Además de las firmas de isótopos, encontramos biomarcadores de restos orgánicos antiguos de origen superficial (por ejemplo, plantas terrestres) conservados dentro de los recubrimientos minerales a gran profundidad. Por lo tanto, es evidente una conexión con la biosfera de la superficie y puede explicar por qué las marcas de actividad microbiana de forma abrupta desaparecen a unos 1000 m de profundidad ".

Las limitaciones de tiempo directo facilitadas por las técnicas de datación recientemente desarrolladas revelaron cuándo comenzaron las actividades biológicas, hace 360-400 millones de años. La vida profunda en la corteza continental pobre en energía evidentemente ha prosperado durante eones, que es información relevante cuando se busca vida en entornos subsuperficiales similares de otros planetas. Henrik Drake resume:

"Nuestro enfoque de múltiples métodos nos ha hecho conscientes de que las firmas biológicas en entornos extremos pueden ser diferentes de lo que esperábamos antes, y por lo tanto sería muy adecuado para la investigación de entornos extraterrestres ".

El coautor Martin Whitehouse del Museo Sueco de Historia Natural agrega:

"La capacidad de medir rápidamente isótopos de azufre a alta resolución espacial mediante microsonda de iones permite una mejor apreciación tanto del rango como de la distribución dentro de los cristales de pirita individuales. Es intrigante que nuestros estudios previos del mismo sistema de fractura encontraron las composiciones de isótopos de carbono más variables en minerales de carbonato aún registrados en la Tierra. Por lo tanto, podemos concluir que nuestra exploración de la vida antigua en las grietas de las rocas magmáticas terrestres cambiará la forma en que miramos los proxies geoquímicos de la actividad microbiana en ambientes extremos ".

Los resultados se presentan en el artículo "Sin precedentes ³⁴ S-enriquecimiento de pirita formado después de la reducción de sulfato microbiano en rocas cristalinas fracturadas "en la revista Geobiología (publicado en línea el 26 de junio de 2018).