DOSSIER:
1. Presentan nueva teoría acerca de cómo la Tierra obtuvo su oxígeno
Ap y Europa Press
Microbios púrpuras, blancos y verdes cubren las rocas en el sumidero de Middle Island del lago Hurón, Estados Unidos. Foto Ap
Científicos tienen una nueva idea sobre cómo la Tierra obtuvo su oxígeno: el planeta redujo su velocidad y los días se hicieron más largos.
Un estudio publicado ayer propone y pone a prueba la teoría de que una luz diurna más prolongada y continua hizo que extrañas bacterias produjeran enormes cantidades de oxígeno, haciendo posible la mayor parte de la vida tal como la conocemos.
Un equipo internacional propone que el aumento de la duración del día en la Tierra primitiva –el giro del joven planeta se fue ralentizando de forma gradual con el tiempo, haciendo que los días fueran más largos– puede haber impulsado la cantidad de oxígeno liberado por las cianobacterias fotosintéticas, determinando así el momento de la oxigenación, según publican en Nature Geoscience.
Su conclusión se inspiró en un estudio de las comunidades microbianas actuales que crecen en condiciones extremas en el fondo de un sumidero de Middle Island en el lago Hurón, en Michigan, Estados Unidos, a 30 metros bajo la superficie del agua, la cual en ese sitio es rica en azufre y baja en oxígeno, y las bacterias de colores brillantes que prosperan allí se consideran buenos análogos de los organismos unicelulares que formaban colonias similares a alfombras hace miles de años, cubriendo las superficies del suelo terrestre y marino.
Los científicos sacaron bacterias púrpuras pegajosas del sumidero y manipularon la cantidad de luz que recibían en experimentos de laboratorio. Cuanta más luz continua recibían los microbios, más oxígeno producían.
Uno de los grandes misterios de la ciencia es cómo la Tierra pasó de ser un planeta con un mínimo de oxígeno al aire respirable que tenemos ahora. Desde hace tiempo, los científicos piensan que los microbios, llamados cianobacterias, estaban involucrados, pero no podían determinar qué fue lo que inició el gran evento de oxigenación.
Científicos dicen que la Tierra está girando más rápido de lo que lo ha hecho en décadas
De seis a 24 horas
Los científicos del estudio teorizaron que la lenta rotación de la Tierra, que gradualmente pasó de seis horas a las actuales 24, fue clave para que las cianobacterias generaran una mayor cantidad de aire respirable.
Hace unos 2 mil 400 millones de años había tan poco oxígeno en la atmósfera de la Tierra que apenas podía medirse, por lo que no existía vida animal o vegetal como la que conocemos. En lugar de ello, muchísimos microbios respiraban dióxido de carbono y en el caso de las cianobacterias producían oxígeno en la primera forma de la fotosíntesis.
Al principio no era mucho, pero en apenas 400 millones de años la atmósfera de la Tierra pasó de tener una décima parte de la cantidad de oxígeno que hay ahora, un enorme incremento, señaló la autora principal del estudio, Judith Klatt, bioquímica en el Instituto Max Planck de Alemania. El aumento en los niveles de ese elemento permitió que las plantas y animales evolucionaran, y otros vegetales se unieron para producirlo, añadió.
Pero ¿por qué las bacterias empezaron a producir oxígeno? Ahí es donde entra el oceanógrafo de la Universidad de Michigan, Brian Arbic, quien al escuchar la conferencia de un colega sobre las cianobacterias, se dio cuenta de que el evento de oxigenación coincidió con el momento en el que los días en el planeta se hicieron más largos. La rotación se ralentizó debido a la complicada física de la fricción de la marea y la interacción con la Luna.
Gregory Dick, del Departamento de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente de la Universidad de Michigan, en un comunicado enviado desde la cubierta del R/V Storm, un buque de investigación de la NOAA que transportó a científicos y buzos para recoger muestras desde la ciudad de Alpena, Michigan, hasta el sumidero de Middle Island, señala: “Nuestra investigación sugiere que la velocidad a la que gira la Tierra, en otras palabras, la duración del día, puede haber tenido un efecto importante en la pauta y el momento de la oxigenación”.
Ap y Europa Press
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Fuente:
2. Explicado el misterio del oxígeno en la Tierra: la Luna propició días más largos y la eclosión de la vida
Eduardo Martínez de la Fe
El paulatino aumento de luz solar que se produce cada día en la Tierra desde hace 4.500 millones de años por la influencia de la Luna, fue lo que permitió la eclosión de vida en el planeta después de la Gran Oxidación.
Desde hace unos 4.500 millones de años la rotación de la Tierra se ha ido ralentizando gradualmente porque la Luna ejerce una atracción gravitacional que se debilita a medida que se aleja de nuestro planeta.
Por los registros fósiles sabemos que los días terrestres llegaron a durar solo seis horas durante la infancia del planeta, que tenían solo 18 horas hace 1.400 millones de años y que hace 70 millones de años el día duraba 23,5 horas. Cada siglo, ganamos 1,8 milisegundos de luz solar.
Aunque esa desaceleración es imperceptible a escalas de tiempo humanas, no deja indiferente a la vida del planeta porque provoca cambios a lo largo de eones.
Una nueva investigación ha determinado ahora que ese imperceptible alargamiento de los días está relacionado con la oxigenación de la atmósfera terrestre y la subsiguiente eclosión de la vida.
El aumento de los niveles de oxígeno al principio de la historia de la Tierra allanó el camino para la espectacular diversidad de la vida animal en nuestro planeta.
Ese proceso de oxigenación se prolongó durante casi 2.000 millones de años, pero cómo se desarrolló nunca ha sido totalmente comprendido por la ciencia.
Más luz, más oxígeno
La nueva investigación sugiere que el aumento de la duración del día en la Tierra primitiva fue lo que aumentó la cantidad de oxígeno liberado por las cianobacterias fotosintéticas.
Se trataría, específicamente, de las algas verdiazules que emergieron y proliferaron hace unos 2.400 millones de años: habrían podido producir más oxígeno porque los días de la Tierra se alargaron.
A lo largo de la mayor parte de la historia de la Tierra, el oxígeno atmosférico escaseó durante mucho tiempo y se cree que aumentó en dos grandes momentos.
En primer lugar, durante la Gran Oxidación, que ocurrió hace unos 2.400 millones de años, debido a las primeras cianobacterias fotosintetizadoras. Casi 2 mil millones de años después, ocurrió una segunda oleada de oxígeno, conocida como Evento de Oxigenación Neoproterozoica.
En aquellos tiempos se produjo una eclosión tan grande de cianobacterias que provocó un aumento considerable de la cantidad de oxígeno disponible en la atmósfera con consecuencias catastróficas: una extinción masiva en la biodiversidad de la época porque para los microorganismos anaerobios dominantes entonces el oxígeno era tóxico.
Nueva oportunidad para la vida
La otra cara de esta tragedia ecológica fue que proporcionó una nueva oportunidad para la diversificación geológica, porque aumentó el suministro de energía para los organismos vivos, produciendo un impacto ambiental global.
La nueva investigación, de la que son autores principales Judith Klatt, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, y Arjun Chennu, del Centro Leibniz de Investigación Marina Tropical, considera que los cambios en la rotación de la Tierra propiciaron la eclosión de vida subsiguiente a la Gran Oxidación.
Su conclusión se inspiró en el estudio de las comunidades microbianas actuales que crecen en condiciones extremas en el fondo del lago Huron, el segundo en tamaño de los cinco conocidos como Grandes Lagos, que se halla en la zona central de Norteamérica, entre Estados Unidos y Canadá.
A unos 25 metros de profundidad, el agua en ese lago es rica en azufre y baja en oxígeno, y las bacterias de colores brillantes que prosperan allí se consideran buenos análogos de los organismos unicelulares que formaron colonias en forma de alfombra hace miles de millones de años, porque el ambiente extremo de su fondo se asemeja a las duras condiciones que prevalecían en los mares poco profundos de la Tierra primitiva.
Simulación reveladora
Los investigadores simularon la desaceleración gradual de la velocidad de rotación de la Tierra y demostraron que los días más largos habrían aumentado la cantidad de oxígeno liberado por las primeras esteras de cianobacterias de una manera que ayuda a explicar los dos grandes eventos de oxigenación del planeta.
Descubrieron que en el fondo de ese lago se produce una danza microbiana que se repite a diario: láminas transparentes de microbios púrpuras y blancos luchan por posicionarse a medida que avanza el día y las condiciones ambientales cambian lentamente.
Las bacterias blancas que comen azufre cubren físicamente a las cianobacterias púrpuras por la mañana y por la noche, bloqueando su acceso a la luz solar y evitando que realicen la fotosíntesis productora de oxígeno.
Pero cuando los niveles de luz solar aumentan a un umbral crítico, las bacterias oxidantes de azufre migran de regreso por debajo de las cianobacterias fotosintéticas, lo que les permite comenzar a producir oxígeno. Los investigadores consideran que algo similar ocurrió al principio de la historia de la Tierra.
El atardecer, clave
Aunque la migración vertical de bacterias oxidantes de azufre se ha observado con anterioridad, esta investigación, publicada en Nature Geoscience, es la primera en vincular estos movimientos microbianos y las tasas resultantes de producción de oxígeno, con el aumento de la duración del día a lo largo de la historia de la Tierra.
Una clave para comprender el vínculo propuesto entre el cambio de la duración del día y la oxigenación de la Tierra, es que los días más largos extienden el período de luz alta durante la tarde, lo que permite que las cianobacterias fotosintéticas produzcan más oxígeno, explican los investigadores en un comunicado.
Referencia
Possible link between Earth’s rotation rate and oxygenation. J. M. Klatt, et al. Nature Geoscience (2021). DOI:https://doi.org/10.1038/s41561-021-00784-3
Foto superior: La Luna, tal como fue registrada el 21 de junio de 2016 por el comandante Jeff Williams de la NASA durante la Expedición 48 en la Estación Espacial Internacional. NASA.
Martínez de la Fe
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Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.
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