Vida arcaica hace 3.800 millones de años: ¿qué implica este descubrimiento?

Rocas de Nuvvuagittuq, donde se han encontrado las formaciones. imagen © Dominique PapineauUn equipo internacional de científicos ha publicado el hallazgo de vestigios fósiles de vida arcaica que podrían tener entre 3.700 y 4.200 millones de años de antigüedad en Quebec (Canadá). Este descubrimiento, que retrotrae el origen de la vida terrestre casi quinientos millones de años y prácticamente a una época en que la Tierra se estaba formando, resulta tan espectacular que ha sido publicado en la prensa por todo el mundo. Pero, ¡qué es lo que realmente se ha encontrado?

Matthew Dodd y sus colegas del University College de Londres analizaron muestras recogidas en una región llamada cinturón Nuvvuagittuq, en la costa de la Bahía de Hudson, al norte de Quebec. Las rocas tienen por lo menos 3750 millones de años de antigüedad, y algunos geólogos argumentan que tienen unos 4290 millones de años; lo que significaría que son apenas más jóvenes que el planeta. Hace muy pocos años creíamos que la Tierra era poco más que una bola de lava incandescente bombardeada por meteoritos, en esos tiempos.

¿Qué son estos fósiles?

Microtubos de hematitaEl descubrimiento en cuestión consiste en unos tubitos y filamentos de hematita incrustados en una masa de cuarzo. Las rocas Nuvvuagittuq contienen carbono isotópicamente ligero en forma de rosetas carbonatadas y gránulos de magnetita-hematita. Hablando claro: coincide con los restos que dejaría una bacteria como las que viven en las actuales chimeneas hidrotermales, oxidando hierro. La hematita es su, ejem, residuo digestivo; así como el carbono serían los restos de la propia bacteria.

Desde el Infierno

Los primeros restos incuestionables de vida orgánica de los que teníamos constancia se remontan a 3460 M.A. y son unas sulfobacterias halladas en Australia. Imaginemos el contexto: un planeta sin atmósfera, un océano sin oxígeno y lleno de minerales disueltos, calderas de agua hirviendo por todas partes y posiblemente zonas enteras evaporándose y siendo arrancadas de la corteza por el impacto de meteoritos enormes. Bueno, quinientos millones de años antes era peor.

No en vano se denomina a esta época el Hadeano, de Hades, el Infierno. Las rocas más antiguas del planeta, difíciles de encontrar, tienen esa antigüedad. Tengamos en cuenta que la Tierra es un mundo dinámico, y la corteza se va enterrando bajo capas de sedimentos para luego volver a asomar por la erosión; capas enteras simplemente se hunden en el manto para fundirse sin dejar rastro.

Dudas

Vida arcaica?Las rocas supervivientes de estos procesos suelen estar muy alteradas por la presión y el calor del subsuelo, llegando a cambiar sus características fundamentales. Esa es la pega que se le pone a este descubrimiento, ya que realmente sabemos poco de la dinámica de rocas tan antiguas. Estos tubitos podrían ser consecuencia de un proceso abiótico, es decir, sin presencia de vida.

Parece mucho escepticismo, pero recordemos hace no mucho la que se armó con el hallazgo de formas similares a bacterias en un meteorito marciano encontrado en la Antártida. La argumentación también se basaba en la presencia de microestructuras y firmas isotópicas consistentes con actividad biológica, pero al final fue una decepción.

En todo caso, de comprobarse esta nueva datación (mediante otros descubrimientos o pruebas más concluyentes) no sólo estaríamos hablando de una vida terrestre tremendamente antigua, sino de la posibilidad de que la vida orgánica tal como la conocemos, basada en el carbono, es mucho más resiliente y capaz de subsistir en entornos hostiles. Si ya tenemos un montón de mundos capaces de sustentar vida (algunos en nuestro propio sistema) esto ampliaría el rango de una forma importante.

Evidence for early life in Earth’s oldest hydrothermal vent precipitates, en Nature

Anfibios gigantes: mordían… o no?

Anfibios gigantes: mordían… o no?

eryops-y-platyhystrixAntiguamente en el colegio nos simplificaban la vida llamando a los períodos Triásico-jurásico-Cretácico la “edad de los Reptiles” y al tiempo que viene después la “edad de los Mamíferos”. Esto me llevaba a pensar dos cosas: ¿Qué vendrá después de los mamíferos, qué tipo de recubrimiento que no sea escamas, pelo o piel tendrán? y ¿hubo una edad de los Peces, de los Anfibios, de las Aves? Esto volvía locos a los maestros.

El caso es que el Carbonífero podría llamarse la Edad de los Anfibios, ya que eran los únicos vertebrados que poblaban la tierra firme y llegaron a diferenciarse en multitud de formas y tamaños, adaptándose a los nuevos nichos ecológicos que estaban conquistando. Los primeros anfibios son conocidos como laberintodontos, debido a la complicada estructura de sus dientes (heredada de los peces ripidistios); hay dos grupos, uno de los cuales –Anthracosauria– acabaría originando a los reptiles. El otro, los temnospóndilos, es el protagonista de esta época de la Tierra.

AphanerammaHabía temnospóndilos con forma de culebra, otros aplastados que vivían en la hojarasca; enormes, con aspecto de gordos cocodrilos de boca desmesurada (Eryops, Cacops); alargados pescadores de hocico de delfín (Aphaneramma); arbóreos, marinos y de agua dulce. Lo único que no llegaron a conquistar fue el aire y la tierra seca -porque no nos consta en el registro fósil, aunque ¿quién sabe?

La pregunta que surge al ver estos anfibios gigantes, un sapo-cocodrilo de cabeza blindada y diez metros de largo es: ¿este bicho era lento o rápido? ¿Su metabolismo le permitía perseguir presas o simplemente esperaba con la boca abierta? Este enigma se plantea en la ilustración clásica de Zdenek Burian de un Mastodonsaurus tomando el sol a orillas de un bosque pantanoso. Impone, pero no sabemos si se nos echaría encima o se limitaría a bostezar.

Mastodonsaurus-BurianNo es una cuestión baladí, y se puede aplicar a cualquier depredador paleozoico desde los escorpiones marinos a los dinosaurios. Recordemos que durante muchísimos años la ciencia imaginó a los grandes saurios como lagartijas gigantes, con alosaurios comiendo carroña y tiranosaurios arrastrando su cola lentamente tras alguna presa pequeña, un velociraptor aún más lento. Una carrera de paralíticos, porque “eran monstruos de sangre fría y metabolismo muy primitivo”.

Se puede achacar a la falta de conocimientos en biomecánica el no saber que un T. rex corría al menos tanto como un humano y un Velociraptor hacía sprints a 40 kilómetros por hora, pero desde la antigüedad se conocen los cocodrilos, y estos animales -cuando están motivados y calentitos- son terroríficamente ágiles, aunque no durante mucho rato.

Los temnospóndilos vivieron de polo a polo (literalmente: se han encontrado sus restos en Groenlandia y la Antártida) hasta el Cretácico, aunque ya sin ser protagonistas: eran fósiles vivientes en un mundo ocupado por reptiles. Así que es raro que hasta ahora nadie lo hubiera planteado. Ahora, una investigación -basada en biomecánica computacional- liderada por Josep Fortuny, investigador del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont, ha intentado dilucidar el enigma. La respuesta es… ambigua.

El estudio del stress craneal y la fuerza de mordida comparando algunas especies con un reptil tipo (Alligator actual) así como de la estructura de los dientes, parece concluir que aquellos anfibios gigantes con aspecto de cocodrilo realmente eran capaces de realizar una caza activa, aunque con algunas diferencias; y que otros, con cabezas anchas y chatas, se alimentaban succionando al estilo de las salamandras.

Claro que un cocodrilo tiene mejoras “tecnológicas” como un paladar que le permite respirar incluso con la boca llena, mejores refuerzos internos y articulación mejorada de la mandíbula y cuello. No es extraño que el incremento de estos reptiles (Archosauria) en los ecosistemas del Triásico coincida con la desaparición de la mayoría de temnospóndilos, superados en capacidades de caza.

Comparative 3D analyses and palaeoecology of giant early amphibians (Temnospondyli: Stereospondyli), en Scientific Reports

Visto en SINC

Hatzegopteryx, un pterosaurio transilvano gigante

Hatzegopteryx, un pterosaurio transilvano gigante

Reconstrucción de Hatzegopteryx. Imagen © Mark WittonA pesar de lo que se suele ver en las películas, la mayoría de los pterosaurios -entiéndase como tal el conjunto de reptiles voladores que no son dinosaurios– eran chiquitinos y frágiles. Sin embargo, a finales del Cretácico algunos grupos desarrollaron tamaños descomunales: los Pteranodon, posiblemente pescadores, con sus 6 metros de envergadura, mandíbula sin dientes y cresta, son los más populares en el cine.

Los azhdárquidos son menos conocidos, pero representan a las criaturas voladoras más grandes de la Tierra. Hasta hace poco Quetzalcoatlus era el más grande con sus 10-11 metros de envergadura. Criaturas extrañas, de enormes crestas y cuello largo, no está muy claro de qué vivían: posiblemente, de forma parecida a las cigüeñas y otros grandes pájaros, serían depredadores terrestres y pescadores.

El caso es que de las especies de azhdárquidos se conocen solamente dos más o menos completos –QuetzalcoatlusZhejiangopterus- ; el resto son restos fragmentarios, vértebras sobre todo. Se daba por hecho que todas las especies compartían la misma arquitectura corporal, cabezones, de largos miembros, una especie de jirafas voladoras.

Comparación de Arambourgiana y Hatzegopteryx. Imagen © Mark WittonEl nuevo espécimen, Hatzegopteryx thambema, procede del Cretácico tardío de Transilvania (Rumania) y tiene (aparte de unos 12 metros de envergadura) unas vértebras del cuello especialmente robustas, lo cual difiere mucho del esquema azhdárquido: el cuello corto y musculoso, el cráneo pesado y con una mandíbula de apertura amplia, parecía capaz de ser un depredador activo de piezas grandes.

La inusual estructura ósea del cráneo es muy llamativa: llena de alvéolos, se parece al poliestireno expandido, aportando ligereza y resistencia. Hatzegopteryx carecía de dientes, pero sin duda su tamaño y robustez lo convertían en una temible fiera. Esto abre un camino de descubrimiento para nuevas variedades morfológicas en la -hasta ahora- supuestamente homogénea familia Azhdarchidae.

El entorno donde se encontraron sus restos era, hace 66 millones de años, una isla: la isla de Hateg, un entorno subtropical en el mar de Tetys. No se conocen grandes depredadores en el sitio, así que es posible que estos azhdárquidos fueran el tope de la cadena alimenticia en la región.

Neck biomechanics indicate that giant Transylvanian azhdarchid pterosaurs were short-necked arch predators, en PeerJ

Chimeneas hidrotermales en Marte

Chimeneas hidrotermales en Marte

Marias PassEl robot Curiosity lleva un buen tiempo investigando la superficie de Marte, concretamente las cercanías del cráter Gale. Este cráter de impacto, con 3,5-3,8 mil millones de años de antigüedad, fue escogido por la presencia de formaciones visibles desde el espacio, formaciones geológicas que indicaban la posible presencia de agua en tiempos pasados. Y, de hecho, se han encontrado gran cantidad de muestras: estratificaciones de sedimentos, escorrentías fósiles, cantos rodados… aunque, como no tenemos idea de la mecánica geológica de otros mundos, podría tener otras causas. Pero las evidencias son ya aplastantes.

Agua caliente

Chimeneas hidrotermalesLo último es aún más interesante, porque consiste en unos accidentes demasiado pequeños para ser vistos desde la órbita. Son restos de lo que parecen ser antiguas chimeneas hidrotermales, esas surgencias de agua mineral casi hirviendo que en la Tierra ocurren en las profundidades del océano y que se consideran uno de los posibles puntos de aparición de la vida orgánica.

El agua caliente cargada de minerales es no solamente un lugar químicamente activo, donde reacciones complejas pudieron dar lugar a aminoácidos y finalmente a moléculas autorreplicantes, sino que es un punto de reunión de todo tipo de organismos debido a la temperatura y los nutrientes que allí se encuentran.

Bichos

La base de la cadena alimenticia la constituyen las arqueas quimiosintéticas, que obtienen su energía oxidando compuestos ferrosos, sulfuro de hidrógeno o amoníaco que sale por las chimeneas. A partir de ahí se alimentan otros microbios, organismos filtradores, pequeños depredadores… claro, todo esto en la Tierra. En Marte, no tenemos ni idea: pudieron ser fuentes totalmente estériles.

Se localizan en tres zonas diferentes del cráter Gale: Yellowknife Bay, Dingo Gap y Marias Pass. Todas ellas tienen un diámetro máximo de unos 70 cm, con bordes de cementación (por la huella de los fluidos) y capas concéntricas o irregulares. Su composición consiste en minerales de la arcilla y basálticos, pero existen variaciones de los contenidos en sílice, magnesio, titanio, hierro y en los niveles de hidratación.

En realidad, podrían incluso ser otra cosa totalmente distinta: lo único que nos indican es que por dentro fluían sedimentos licuados. Pudieron ser simplemente fumarolas de lodo, bastante inhóspitas para cualquier cosa que no sea un organismo extremófilo.

En Almería, también (claro)

Hay algunos puntos de la Tierra donde, aparte de chimeneas activas, existen restos fósiles similares a los marcianos: Australia, Colorado, Santa Cruz (USA) y Las Herrerías (Almería). De este último sitio procede el mineral llamado jarosita, por el Barranco Jaroso, en Sierra Almagrera, posiblemente originado durante la actividad de las placas tectónicas durante el Mioceno superior. En este caso la actividad está conectada al flujo de aguas termales.

No es la primera señal de actividad hidrotermal en Marte: la Spirit encontró, en el entorno del cráter Gusev, una especie de “coliflores” silíceos que se parecen mucho a los estromatolitos terrestres causados por tapetes microbianos que precipitan sílice en formas caprichosas.

Puede que no veamos vida en Marte durante un tiempo, pero cada vez estamos más cerca de descubrir su presencia en de épocas pasadas.

La tardía autopsia de Lucy

La tardía autopsia de Lucy

Lucy (esqueleto)Uno de los fósiles más emblemáticos de la paleontología humana es el esqueleto AL 288-1, conocido como Lucy*: los restos de un Australopihecus afarensis hembra descubiertos por Donald Johanson en 1974 en Etiopía. El esqueleto, de 3.2 millones de años, está lejos de estar completo; pero en su momento aportó muchísima información sobre los australopitecos.

Los Monos del Sur

Estos primates de momento representan la frontera de lo que consideramos como humano -dentro de lo difusos y móviles que son estos conceptos en evolución-: andaba en posición erecta, pero su cráneo y complexión general era parecida a la de los chimpancés. De Lucy no conocemos el esqueleto de pies y manos, pero por otros ejemplares sabemos que tenían dedos prensiles aunque los pies eran mucho más parecidos a los nuestros que los de cualquier otro simio, o como se les llamaba antes, cuadrumanos: el pulgar no está pensado para agarrarse a ramas sino para hacer palanca y desplazarse por el suelo.

No hay muchos restos mejores de A. afarensis. Una mandíbula, una rodilla, el único comparable es Selam: restos de una cría de la cual nos ha quedado la calavera, dedos, pie y tórax. En los lodos petrificados de Laetoli (Tanzania) quedan algunas huellas de sus pasos, sorprendentemente parecidos a los nuestros.

La autopsia

Lucy, reconstrucción (con árbol)Los 52 fragmentos óseos de Lucy no están en un museo: se guardan en una caja fuerte en Etiopía. Pero en 2008, durante una gira por EEUU,fueron escaneados en la Universidad de Texas con tomografía de rayos X de alta resolución, un proceso no destructivo que generó más de 35.000 imágenes detalladas de la estructura interna de los huesos; imágenes que fueron analizadas poco a poco. Durante el proceso John Kappelman, profesor de ciencias geológicas y autor principal del estudio, notó ciertas fracturas en el húmero que indicaban una lesión seria.

Después de compartir estos datos con Stephen Pearce, un cirujano ortopédico, identificaron fracturas similares en el hombro izquierdo y otras a lo largo de todo el esqueleto, incluidas roturas en el tobillo derecho, en la rodilla izquierda, en la pelvis y en una costilla. Como ninguna de estas lesiones había cicatrizado, se deduce que Lucy tuvo algún accidente a consecuencias del cual murió.

El triste final

El estudio llega a la conclusión de que la causa de la muerte debió ser una caída (posiblemente de un árbol**) de unos doce metros de altura. Cayó de pie, pero intentando apoyar las manos para protegerse (de ahí las fracturas en los brazos) y seguramente el impacto la mató, espero que rápidamente. La adaptación de los afarensis a andar los hizo (nos hizo) más torpes para movernos entre las ramas de los árboles, y Lucy -madre de algunas crías, con unos veinte años y las muelas del juicio recién salidas- pagó caro este avance. Seguramente ya no la veis como unos huesos con una etiqueta, cierto?

 

Perimortem fractures in Lucy suggest mortality from fall out of tall tree, en Nature

visto en SINC.

* sí, es porque estaba sonando Lucy In The Sky With Diamonds en la radio cuando la encontraron.

** por favor, aquí los chistes de tipo el hombre desciende del mono y el mono del árbol -violentamente están fuera de lugar. Que es nuestra abuela, jolines.

Un origen de la vida en el frío

Un origen de la vida en el frío

tierra enfriadaDentro de las teorías sobre el origen de la vida terrestre, habitualmente el panorama de la “sopa primigenia” se plantea así literalmente, es decir, un mar caliente lleno de sustancias químicas cada vez más complejas hasta que al fin aparece una molécula autorreplicante. Tiene sentido: los compuestos de química orgánica requieren para su ensamblaje una cierta cantidad de energía presente, y además de los rayos cósmicos y otras radiaciones, ¿qué mejor que un disolvente calentito?

La Tierra antigua sin duda podía prestarse a esta situación. Recordemos: en el período que llamamos Hadeico, hace cuatro mil millones de años, la tierra era un mundo recién formado, bombardeado continuamente por fragmentos protoplanetarios del Sistema Solar que aún es una nube de partículas arremolinada; el agua -procedente de los minerales terrestres y del hielo que forma parte de ese bombardeo meteórico- se evapora y precipita una y otra vez sobre los flujos de magma que empiezan a formar la corteza. Los restos rocosos que nos quedan de esta época, que aparecen en Canadá, demuestran que había una violenta actividad volcánica, pero también actividad de erosión y arrastre de masas de agua líquida.

Se especula con la posibilidad de que la molécula replicante apareciera y se extinguiera en múltiples ocasiones en aquellos eones misteriosos, surgiendo en océanos, esterilizada por volcanes y meteoritos, arrojada al espacio y devuelta a la Tierra. Millones de experimentos químicos mezclados y recombinados hasta que el sistema solar se estabilizó y el planeta entró en un estado de calma.

¿Glaciares?

barbertonLas rocas procedentes del Cinturón de Diorita de Barberton (Sudáfrica) que se formaron en el océano de hace 3.500 millones de años, nos hablan de un mar bastante caliente, sobre los 85º. Esto se deduce de las proporciones de isótopos de oxígeno almacenados en las rocas. Pero según Maarten de Wit, de la  Nelson Mandela Metropolitan University en Port Elizabeth, estas lecturas estarían malinterpretadas por el hecho de proceder de materiales cercanos a fuentes hidrotermales. Otras pistas, como la formación de cristales de yeso* o la presencia de limolitas con cantos rodados, indicaría más bien la existencia de un mar muy frío e incluso con hielo.

Vida en el frío

hadeano-fríoAunque la idea de de Wit no es más que una teoría, cabe plantearse si realmente la vida podría desarrollarse en un medio helado. Investigando la posibilidad de vida en Europa (la luna de Júpiter), científicos de la Universidad de California han demostrado que algunos compuestos clave prebióticos –aminoácidos como guanina o adenina- se forman en cantidades substanciales a temperaturas bajo cero. De hecho, se concentran más, y la temperatura preserva de la descomposición a estas frágiles moléculas. ¿Significa esto que la vida surgió en el hielo? No lo sabemos, pero la combinación de unos fondos fríos rodeados de chimeneas hidrotermales saturadas de moléculas complejas resulta ser un interesante punto de vista nuevo.

Prebiotic Synthesis of Adenine and Amino Acids Under Europa-like Conditions

visto en New Scientist.

* el yeso puede cristalizar a temperaturas altas pero sólo en aguas superficiales, como ocurre con las abundantes rocas evaporíticas del Mioceno, cuando el Mediterráneo se secó.