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Científicos revelan los misterios del origen de la fotosíntesis eucariota


Los fósiles de algas más antiguos tienen mil millones de años, según un nuevo análisis realizado por científicos de estudios terrestres en la Universidad McGill. En base a este hallazgo, los investigadores también estiman que la base de la fotosíntesis en las plantas de hoy en día se estableció hace 1,25 mil millones de años.

El estudio, publicado en la revista Geology, podría resolver un antiguo misterio sobre la edad de las algas fosilizadas, Bangiomorpha pubescens, que se descubrieron por primera vez en rocas en el Ártico canadiense en 1990. Se cree que el organismo microscópico es el más antiguo conocido antepasado de las plantas y los animales modernos, pero su edad apenas estaba fechada, con estimaciones que la sitúan en algún lugar entre 720 millones y 1.200 millones de años.

Los nuevos hallazgos también se suman a la evidencia reciente de que un intervalo de la historia de la Tierra, a menudo denominado "el billón del aburrimiento" (Boring Billion), puede no haber sido tan aburrido, después de todo.

Hace entre 1.800 y 0.800 millones de años, arqueas, bacterias y un puñado de organismos complejos se arrastraron alrededor de los océanos del planeta, con pocos cambios biológicos o ambientales que pudieran mostrarse. O eso parecía. De hecho, esa era puede haber preparado el escenario para la proliferación de formas de vida más complejas que culminaron hace 541 millones de años con la llamada Explosión Cámbrica.

"La evidencia está comenzando a sugerir que la biosfera de la Tierra y su entorno en la última parte del 'Billón del aburrimiento' en realidad podría haber sido más dinámica de lo que se pensaba anteriormente", dice el estudiante de McGill PhD Timothy Gibson, autor principal del nuevo estudio.


Identificando la edad de los fósiles

Para determinar la edad de los fósiles, los investigadores acamparon en una zona escarpada de la remota isla de Baffin, donde se encontraron fósiles de Bangiomorpha pubescens. A pesar de la ventisca de agosto y los grandes vientos que azotaron el campamento, los científicos recolectaron muestras de pizarra negra de las capas de roca que cubrían la unidad de roca que contiene los fósiles de alga.

Usando la técnica de datación de renio-osmio (o Re-Os), aplicada cada vez más a las rocas sedimentarias en los últimos años, determinaron que las rocas tienen 1.047 mil millones de años.

"Eso es 150 millones de años más joven que las estimaciones comunes, y confirma que este fósil es algo espectacular", dice Galen Halverson, autor principal del estudio y profesor asociado en el Departamento de Ciencias Planetarias de McGill. "Esto permitirá a los científicos hacer evaluaciones más precisas de la evolución temprana de eucariotas", los organismos celulares que incluyen plantas y animales.

Debido a que Bangiomorpha pubescens es casi idéntica a las algas rojas modernas, los científicos han determinado previamente que las algas antiguas, al igual que las plantas verdes, utilizan la luz solar para sintetizar nutrientes del dióxido de carbono y el agua.

Los científicos también han establecido que el cloroplasto, la estructura en las células vegetales que es el sitio de la fotosíntesis, se creó cuando un eucariota engulló una bacteria simple que era fotosintética. El eucariota logró transmitir ese ADN a sus descendientes, incluidas las plantas y los árboles que producen la mayor parte de la biomasa mundial en la actualidad.


Orígenes del cloroplasto

Una vez que los investigadores calcularon la edad de los fósiles en 1.047 millones de años, conectaron esa cifra en un "reloj molecular", un modelo de computadora utilizado para calcular eventos evolutivos basados en las tasas de mutaciones genéticas. Su conclusión: el cloroplasto debe haberse incorporado en eucariotas hace aproximadamente 1,25 mil millones de años.

"Esperamos que otros científicos conecten esta edad con Bangiomorpha pubescens en sus propios relojes moleculares para calcular el momento de los eventos evolutivos importantes y probar nuestros resultados", dice Gibson. "Si otros científicos imaginan una mejor manera de calcular cuándo surgió el cloroplasto, la comunidad científica finalmente decidirá qué estimación parece más razonable y encontrará nuevas formas de probarla".

Referencia del documento científico:
La edad exacta de Bangiomorpha pubescens fecha el origen de la fotosíntesis eucariota. Geology, 2017; DOI: 10.1130/G39829.1

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