Estructuras arrugadas antiguas revelan vida quimiosintética marina

Boulder, Colorado, EE. UU.: La Dra. Rowan Martindale, paleoecóloga y geobióloga de la Universidad de Texas en Austin, se encontraba caminando por el valle del Dadès, en las montañas del Alto Atlas Central de Marruecos, cuando algo captó su atención de forma inmediata.

Martindale y sus colegas, incluyendo a Stéphane Bodin de la Universidad de Aarhus, recorrían el valle rocoso para estudiar la ecología de los antiguos sistemas de arrecifes que alguna vez estuvieron bajo el nivel del mar. Para llegar a los arrecifes, primero debían atravesar capas y capas de turbiditas, depósitos formados por densos flujos de detritos submarinos. Las marcas de rizos son comunes en las turbiditas, pero Martindale había detectado crenulaciones superpuestas a los rizos que parecían fuera de lugar.

“Mientras ascendíamos por estas turbiditas, mi mirada se posó en una superficie de estratificación bellamente rizada”, relata Martindale. “Le dije a Stéphane: ‘Tienes que volver aquí. ¡Son estructuras de arrugas!’”.

Las estructuras de arrugas son crestas y depresiones a escala milimétrica o centimétrica que pueden formarse en lechos arenosos cuando comunidades de algas y microorganismos forman esteras o agregados. Las arrugas suelen ser borradas por la actividad animal, por lo que son raras en rocas más jóvenes de 540 millones de años, cuando se produjo una explosión de evolución animal. Hoy en día, las estructuras de arrugas se encuentran comúnmente en áreas de marea poco profundas donde prosperan las algas fotosintéticas.

Sin embargo, las turbiditas que Martindale estaba atravesando se depositaron a una profundidad donde la luz no llegaba, al menos a 180 metros bajo la superficie, lo que significa que las arrugas no pudieron ser creadas por el mismo tipo de algas que las forman hoy en día. De hecho, los pocos estudios previos que proponían estructuras de arrugas en depósitos de turbiditas antiguos fueron objeto de debate. Además, las rocas tenían solo unos 180 millones de años, una época en la que los animales removían el delicado fondo marino por todas partes. Según todos los indicios, las estructuras de arrugas no deberían haber estado allí. Martindale se dio cuenta de que necesitaba investigar a fondo para confiar en su instinto.

“Analicemos cada pieza de evidencia que podamos encontrar para asegurarnos de que estas son estructuras de arrugas en turbiditas”, afirma Martindale, ya que las estructuras de arrugas, usualmente de origen fotosintético, “no deberían encontrarse en este entorno de aguas profundas”.

Cuando el equipo examinó de cerca la evidencia geológica y determinó que las capas de sedimentos eran efectivamente turbiditas, el siguiente paso fue asegurarse de que las texturas observadas fueran definitivamente arrugas bióticas. El análisis reveló que las capas justo debajo de las arrugas contenían niveles elevados de carbono, una firma de origen biótico. Además, los videos de sumergibles operados remotamente tomados del fondo marino, muy por debajo de la zona fótica, mostraron que las esteras microbianas podían formarse a partir de bacterias quimiosintéticas, bacterias que obtienen energía de las reacciones químicas en lugar de la luz.

La combinación de la evidencia del entorno geológico, la química y los análogos modernos convenció al equipo de que habían documentado estructuras de arrugas quimiosintéticas en el registro rocoso. Determinaron que las turbiditas aportan nutrientes y materia orgánica, reduciendo los niveles de oxígeno y creando condiciones propicias para la vida quimiosintética. Luego, en los períodos de calma entre las deposiciones de turbiditas, esas bacterias forman esteras sobre el sedimento que posteriormente se arrugan en la distintiva textura que Martindale observó en Marruecos. Por lo general, la siguiente turbidita erosiona la estera, pero de vez en cuando, las esteras y sus arrugas se conservan.

De cara al futuro, Martindale espera realizar experimentos de laboratorio para explorar cómo podrían formarse estas estructuras dentro de las turbiditas. También espera que estos hallazgos impulsen a otros investigadores a incorporar esteras quimiosintéticas en un paradigma que anteriormente incluía solo un origen fotosintético de las estructuras de arrugas. Esto permitiría a los geólogos buscar estructuras de arrugas en nuevos lugares que antes se descartaban como entornos infructuosos en la búsqueda de vida temprana en la Tierra.

“Las estructuras de arrugas son piezas de evidencia realmente importantes en la evolución temprana de la vida”, dice Martindale. Al ignorar su posible presencia en las turbiditas, “podríamos estar perdiendo una pieza clave de la historia de la vida microbiana”.

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