La oxigenación de la atmósfera terrestre fue gracias, en parte, a partículas de hierro y sílice en agua de mar antigua, según un nuevo estudio realizado por geomicrobiólogos de la Universidad de Alberta. Pero estos resultados resuelven solo una parte de este antiguo misterio.

Los primeros organismos llamados cianobacterias producían oxígeno a través de la fotosíntesis oxigenada, resultando en la oxigenación de la atmósfera terrestre. Pero las cianobacterias necesitaban protección contra la radiación ultravioleta del sol para poder evolucionar. Ahí es donde entran las partículas de hierro y sílice en el agua de mar antigua, según Aleksandra Mloszewska, un ex Ph.D. estudiante que realizó la investigación bajo la supervisión de los profesores Kurt Konhauser y George Owttrim.

El equipo de investigación caracterizó el efecto del estrés ultravioleta en las cianobacterias y el grado de radiación a través del medio de agua de mar mediante una combinación de factores microbiológicos, espectroscópico Técnicas geoquímicas y de modelado. Descubrieron que la presencia de altas concentraciones de sílice y hierro en el agua de mar temprana permitió la formación de partículas de hierro y sílice que permanecieron suspendidas en el océano durante períodos prolongados de tiempo.

"En efecto, las partículas de hierro-sílice actuaron como un antiguo protector solar para las cianobacterias, protegerlos de los efectos letales de la exposición directa a los rayos UV, ", explicó Konhauser." Esto fue crítico en la Tierra primitiva antes de que se estableciera una capa de ozono lo suficientemente gruesa que podría permitir que el plancton marino se extendiera por todo el mundo, como es el caso hoy ".

Pero eso es solo una parte de la historia.

Owttrim dijo que la acumulación de oxígeno atmosférico de las cianobacterias facilitó la evolución de la respiración basada en oxígeno y los organismos multicelulares. lo que sigue siendo un misterio es por qué tomó tanto tiempo para que el oxígeno libre se acumulara permanentemente en la atmósfera después de la evolución inicial de las cianobacterias.

Si bien las partículas de hierro y sílice habrían permitido que sobrevivieran las primeras cianobacterias, La radiación ultravioleta todavía habría impedido su crecimiento generalizado.

"Es probable que las primeras cianobacterias no hubieran sido tan productivas como lo son hoy debido a los efectos del estrés ultravioleta. Hasta que la acumulación de suficiente oxígeno derivado de las cianobacterias permitió que se desarrollara un medio de protección más permanente, como una capa de ozono, El estrés UV puede haber jugado un papel aún más importante en la configuración de la estructura de los primeros ecosistemas, "explicó Mloszewska.

Los nuevos hallazgos están ayudando a los investigadores a comprender cómo las primeras cianobacterias se vieron afectadas por el alto nivel de radiación en la Tierra primitiva, así como la dinámica ambiental que afectó la historia de oxigenación de nuestra atmósfera.

"Estos hallazgos también podrían usarse como un estudio de caso para ayudarnos a comprender el potencial de aparición de vida en otros planetas que se ven afectados por niveles elevados de radiación ultravioleta". por ejemplo, planetas rocosos del tamaño de la Tierra dentro de las zonas habitables de sistemas estelares enanos M cercanos como TRAPPIST-1, Proxima Centauri, LHS 1140 y Ross 128 entre otros, "dijo Mloszewska.

La investigación se realizó en colaboración con colegas de la Universidad de Tuebingen y la Universidad de Yale y fue apoyada por el Consejo Nacional de Ciencia e Investigación de Canadá. y por el Instituto de Astrobiología de Tierras Alternativas de la NASA.

El papel, "La radiación ultravioleta limitó la expansión de las cianobacterias en los primeros entornos fóticos marinos" se publica en Comunicaciones de la naturaleza .