Descubren los microorganismos más antiguos conservados en tres dimensiones

En una mina de cuarzo ucraniana, los paleontólogos han encontrado los fósiles reales más antiguos de microorganismos: tienen 1.500 millones de años y son anteriores a la aparición del oxígeno en la atmósfera. Están perfectamente conservados en tres dimensiones porque el silicato de aluminio disuelto rodeó a estos seres primitivos y luego se solidificó.

Los microorganismos son los seres vivos más simples y abundantes del planeta, pero también los más antiguos. Gracias a ellos, la vida se originó y evolucionó en la Tierra hace miles de millones de años. Sin embargo, conocer su historia y su diversidad es un gran desafío, ya que sus restos fósiles son muy escasos y difíciles de identificar.

Un equipo de investigadores de la Universidad Técnica de Berlín, la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania, el Museo de Historia Natural de Berlín y el Museo Nacional de Historia Natural de Luxemburgo ha logrado ahora un hallazgo extraordinario: los microfósiles tridimensionales más antiguos de la Tierra hasta la fecha.

Hace 1.500 millones de años

Se trata de microorganismos que se conservaron en su forma original hace unos 1.500 millones de años, en lo que se conoce como el "billón aburrido", cuando la vida era muy simple y no tenía esqueletos.

Los microfósiles se han encontrado en minerales procedentes de una mina de cuarzo en Volyn, cerca de la ciudad de Zhytomyr (Ucrania). Su forma original se ha conservado gracias a una capa micrométrica de silicato de aluminio, que solo pudo formarse por una combinación especial de circunstancias geológicas.

Primeros signos de vida en la Tierra

La mayoría de las evidencias previas de los microorganismos precámbricos se basaban en métodos indirectos, como huellas características en las rocas o la detección de productos biológicos. Estos métodos no permiten conocer la forma y la estructura de los microorganismos, sino solo inferir su presencia.

"Es fascinante que aquí, por primera vez, podamos estudiar los fósiles de los microorganismos primordiales bajo un microscopio electrónico de barrido. En realidad estábamos buscando estudiar el berilo y el topacio de la mina. Lo que hemos encontrado ahora es mucho más valioso que cualquier piedra preciosa", explica Gerhard Franz, profesor emérito del Instituto de Geociencias Aplicadas de la Universidad Técnica de Berlín y líder del estudio, en un comunicado.

Billón aburrido

Esto se debe a que los hallazgos son los primeros microfósiles que datan del "billón aburrido", que es como se llamó a los 1.000 millones de años previos a la revolución precámbrica.

"Solo entonces, hace unos 600 millones de años, la evolución produjo esqueletos hechos de carbonato cálcico o fosfato; surgieron invertebrados como almejas, corales o caracoles, y luego vertebrados con columna vertebral. Los fósiles reales con esqueletos conservables solo se hicieron posible como resultado de esta biomineralización", añade Franz.

Debido a que los organismos vivos no tenían esqueletos hace más de 600 millones de años, no podían conservar su forma, por lo que se sabe muy poco sobre este período.

Compuestos biológicos

Solo en algunas rocas sedimentarias, es decir, en antiguos depósitos en los fondos marinos, se conservaron restos carbonosos de los microorganismos, que luego fueron destruidos por millones de años de deformación mecánica. Y solo porque las formas vivas prefieren el isótopo ligero del carbono- 12 (12c) al variante pesado carbono-13 (13c), se ha podido especular que esto era material biológico.

Solo recientemente los investigadores encontraron por primera vez compuestos biológicos como el colesterol en rocas en Australia, que tienen 1.500 millones de años y que sugieren directamente formas vivas primordiales. En otras rocas, los primeros microorganismos solo han dejado huellas tenues, a partir de las cuales es difícil discernir su forma.

Formas raras y desconocidas

Los microfósiles encontrados en Ucrania tienen formas raras y desconocidas, como filamentos, esferas y tentáculos. Algunos se parecen a hongos, mientras que otros podrían ser bacterias o algas. La edad de los hallazgos se ha medido mediante un método especial de isótopos, que indica que son anteriores a la aparición del oxígeno en la atmósfera.

"Los microfósiles tienen una forma tridimensional y están cubiertos por una capa de silicato de aluminio. Esta capa se formó cuando el agua caliente y ácida disolvió el cuarzo y liberó el aluminio, que luego se combinó con el silicio para formar el silicato. Este proceso solo pudo ocurrir en condiciones muy específicas, como una alta presión y una baja temperatura", explica Franz.

Diferentes funciones

Los investigadores han podido estudiar los microfósiles con gran detalle y han observado que algunos tienen una pared celular, otros tienen una membrana interna y otros tienen una estructura ramificada. Estas características sugieren que los microorganismos tenían diferentes funciones y adaptaciones.

"Algunos de los microfósiles podrían ser organismos fotosintéticos, que usaban la luz solar para producir energía. Otros podrían ser organismos quimiosintéticos, que usaban sustancias químicas como el azufre o el hierro para producir energía. Estos organismos podrían haber vivido en ambientes extremos, como fuentes hidrotermales o lagos salados", explica Franz.

Implicaciones para la evolución de la vida

El descubrimiento de los microfósiles más antiguos conservados en su forma tiene implicaciones importantes para la evolución de la vida en la Tierra y en otros planetas. Los hallazgos muestran que la vida era más diversa y compleja de lo que se pensaba hace 1.500 millones de años, y que había diferentes tipos de microorganismos que podían sobrevivir en condiciones muy variadas.

"Estos microfósiles nos dan una idea de cómo era la vida en el "billón aburrido", cuando la vida era muy simple y no tenía esqueletos. Nos muestran que la vida era más dinámica y adaptable de lo que se creía, y que había diferentes estrategias para obtener energía y recursos", explica Franz.

Pista para la exobiología

Los hallazgos también podrían ayudar a buscar vida en otros planetas, ya que indican qué tipo de rocas y qué tipo de procesos geológicos podrían preservar los restos de los microorganismos más antiguos.

"Estos microfósiles son un tesoro para la astrobiología, ya que nos muestran cómo buscar vida en otros mundos. Nos muestran qué tipo de huellas podríamos encontrar en las rocas marcianas o en las lunas heladas, y qué tipo de instrumentos necesitaríamos para detectarlas", concluye Franz.

Referencia

The Volyn biota (Ukraine) – indications of 1.5 Gyr old eukaryotes in 3D preservation, a spotlight on the “boring billion”. Gerhard Franz et al. Biogeosciences,  20, 1901–1924, 2023. DOI: https://doi.org/10.5194/bg-20-1901-2023