Por Plantilla de escritores sobre noticias Astrobiológicas

Los científicos han encontrado indicaciones de un tipo de bacterias que consumen sulfato y producen sulfuro como producto de desecho, posiblemente uno de las formas de vida más viejas conocidas en el planeta.|

Algunas de las piedras más viejas en la Tierra pueden encontrarse entre medio del césped y el polvo rojo-anaranjado del noroeste de Australia. Mientras que la mayoría de las piedras han sido alteradas a través del tiempo por los procesos geológicos, las piedras australianas han permanecido relativamente inalteradas desde su creación hace 3.47 mil millones de años. Anteriormente este año, Yanan Shen de la Universidad de Harvard, Donald Canfield de la Universidad de Odense en Dinamarca, y Roger Buick de la Universidad de Washington anunciaron que encontraron evidencia de vida en las piedras australianas más antiguas.

Los científicos encontraron indicaciones de un tipo de bacterias que consumen sulfato y producen sulfuro como un producto de desecho. Se sabía que la existencia de las bacterias sulfato reductoras tenían una antigüedad de por lo menos hace 2.72 mil millones de años, pero este hallazgo empuja la fecha de su existencia hacia atrás en unos 750 millones de años adicionales. Esto significaría que las bacterias sulfato reductor son una de las formas conocidas de vida más antiguas del planeta.

Los científicos no tienen muestras de las bacterias antiguas realmente, pero ellos creen que tienen la prueba de que las bacterias se habían encontrado activas. Después de medir la proporción de isótopos del azufre en las piedras, los científicos concluyeron que los sulfuros fueron producidos biológicamente.

Los isótopos son formas diferentes de un elemento que tiene el mismo número de protones en el núcleo pero diferente número de neutrones. Los diferentes isótopos de un mismo elemento tienen propiedades químicas y físicas ligeramente diferentes. Por ejemplo, la forma más común del azufre es el azufre-32 que contiene 16 protones y 16 neutrones en su núcleo. Azufre-32 es más ligero que el azufre-34 - una versión más pesada de azufre que tiene 2 neutrones extras.

Cuando abunda el sulfato, las bacterias prefieren comer el isótopo de azufre más ligero. Cuando las bacterias comen el sulfato más ligero, el sulfuro que eliminan como un producto de desecho también es más ligero.

En las piedras australianas, el sulfuro contiene 12 partes por mil menos de los isótopos del azufre pesado que los sulfatos. En otros términos, el producto desechado tenía más de los isótopos ligeros que lo que generalmente se encontró en el suministro de comida disponible. Esto parece indicar que el azufre del isótopo más ligero fue comido selectivamente por los organismos bacterianos.

Los científicos dicen que algunos procesos naturales químicos y geológicos pueden separar a los isótopos de azufre ligeros y pesados, pero esto requiere temperaturas por encima de los 300 grados Celsius (572 grados Fahrenheit). Según Buick, las piedras no han sido calentadas nunca hasta ese extremo.

'Nosotros podemos conocer su temperatura máxima por el ensamble asociado de los minerales metamórficos,” dice Buick. 'En este caso, pueden excluirse fácilmente los procesos de ensamble isotópico inorgánico.”

Es importante el determinar la exposición de las rocas a temperatura -- las temperaturas altas indicarían reducción del sulfato por los procesos inorgánicos o por una clase de organismos conocidos como Archaea. Los Archaea sulfato reductores viven en muchos lugares, incluyendo los lugares calientes como son las aberturas volcánicas bajo el mar.

Pero si las piedras australianas fueron solamente expuestas a bajas temperaturas, esto indicaría una reducción bacteriana del sulfato.

“Los sulfato reductores de baja temperatura están, hasta donde nosotros sabemos, restringidos a las bacterias', dice Buick. 'De ahí que, si nuestros reductores del sulfato del Polo Norte vivieron a temperaturas bajas, entonces lo más probablemente es que eran bacterias.'

Las piedras fueron encontradas, irónicamente, en una región caliente y árida de Australia denominada el “Polo Norte.” Pero las piedras se formaron originalmente en las pozas poco profundas de agua. Este nacimiento acuoso puede verse en los materiales sedimentarios de las rocas, en rasgos ondeados formados por olas, y en los minerales precipitados por la evaporación del agua de mar.

Buick dice que estas pozas antiguas de agua estaban frescas en lugar de cálidas. La piedra contiene barita, y Buick cree que esta barita era originalmente yeso. El yeso se separa químicamente, o 'precipita', del agua de mar a temperaturas más frías.

Si, sin embargo, la barita (óxido de bario) en la piedra siempre ha sido barita, esto implicaría altas temperaturas. La barita precipita de los fluidos hidrotérmicos a altas temperaturas.

Bruce Runnegar de UCLA cree que la barita en las piedras siempre ha sido barite. Él dice que la barita fue el resultado de la exposición de las rocas a las altas temperaturas de las aberturas hidrotérmicas.

Runnegar no cree que las bacterias redujeron el sulfato en las piedras. En cambio, él dice que el sulfato se redujo a través de exposición a fluidos hidrotérmicos emitidos por las aberturas volcánicas subterráneas. Runnegar dice que esta reducción inducida fotoquímicamente puede ocurrir a temperaturas que van entre 175 a 250 grados Celsius (347 a 482 grados Fahrenheit).

Los datos del isótopo del oxígeno nos muestran que los fluidos hidrotérmicos encontrados en la muestra del Polo Norte, se calentaron a por lo menos 150 grados Celsius', dice Runnegar.

Runnegar y su equipo también hicieron un muestreo de un isótopo de azufre adicional en las piedras australianas. Mientras Buick y sus colegas midieron las proporciones de dos isótopos diferentes - azufre-34 y azufre-32 el equipo de Runnegar hizo un muestreo de azufre-32, azufre-33, y azufre-34. Los resultados del isótopo de azufre-33 llevaron al equipo de Runnegar a una conclusión diferente de la manera cómo el sulfato era reducido.

'La dimensión extra muestra unos efectos que no pueden explicarse por la química ordinaria del tipo que utilizan las bacterias,” dice Runnegar. 'La única explicación conocida para la química que nosotros observamos involucra reacciones en gases – de ahí la necesidad de involucrar a la química atmosférica en este asunto.'

Runnegar dice que se requiere menos energía para separar los átomos de oxígenos del azufre-32 que del azufre-34. Es por esto qué las bacterias escogen preferentemente consumir azufre-32, pero también por qué el azufre-32 tiende a ser reducido más a menudo que el azufre-34 en los procesos inorgánicos.

'Las bacterias solamente hacen uso de las reglas de la química', dice Runnegar. 'Por consiguiente, puede ser muy difícil de reconocer la diferencia entre la reducción del sulfato bacteriana y la reducción termoquímica no biológica del sulfato de los sulfuros en la pirita conservada en las rocas.”

Runnegar también señala que los sulfuros analizados por el equipo de Buick procedieron del interior de grandes cristales de sulfato de bario. Él dice que en este caso es improbable que estuviesen involucradas las bacterias.

Buick reconoce que esos procesos hidrotérmicos afectaron los minerales de azufre después de que fueron depositados. Él también dice que los procesos atmosféricos pudieran haber afectado a los isótopos de azufre antes de su deposición. Pero él defiende que estos dos procesos no pueden explicar los rasgos encontrados en las piedras totalmente.

'Por encima y más allá de estos eventos, hay rasgos mineralógicos e isotópicos que no pueden explicarse fácilmente ni por el uno o el otro o ambos', dice Buick. 'Estos rasgos se interpretan mejor como biológicos.'

Además, Buick dice que existen otras señales de actividad biológica en las piedras. Inmediatamente sobrepuestas en las piedras se encuentran los estromatolitos -- capas de sedimento que se construyeron por microbios en las pozas poco profundas de agua salada --. En los ambientes modernos, los estromatolitos están formados por bacterias de fotosíntesis.

'Como existen dos tipos de fotosíntesis microbiana, una productora de oxígeno por el proceso familiar de las plantas y el otro productor de sulfato, podría ser que los organismos responsables de construir estromatolitos fuesen los mismos bichos que llenaron el agua con sulfato', dice Buick.

Buick dice que la presencia de bacterias sulfato reductoras hace unos 3.5 mil millones de años atrás, nos sugiere que una amplia gama de microorganismos ya había colonizado la Tierra, formando una cadena alimenticia rudimentaria.

Los reductores de sulfato requieren de material orgánico muerto para ser capaces de reducir el sulfato, por lo tanto deben de haber existido otros organismos que fueron los productores primarios,” dice Buick. 'Ellos también necesitan una fuente de sulfato que puede haber venido de fotosintetizadores de anoxigenantes. Esto constituiría 'un ecosistema simple pero completo – sulfato productores fotosintéticos que alimentaron a otras bacterias que vivieron reduciendo el sulfato.'

Debido a que las piedras del “Polo Norte” son raras en su edad y en su estado de conservación, la oportunidad de empujar más atrás su antigüedad no es grande. Para encontrar evidencia de bacterias sulfato reductoras en piedras anteriores a 3.5 mil millones de años, Buick dice que nosotros debemos de ver más allá de Tierra.

'Por el análisis espectral, nosotros sabemos que hay gran cantidad de minerales de sulfato en la superficie de Marte', dice Buick. 'Si ese planeta hubiese sido más caluroso, más mojado y habitado hace 3.5 mil millones de años, nosotros podríamos ser capaces de encontrar señales más viejas de reducción biológica de sulfato allí, siempre y cuando, claro, la NASA envíase a un geólogo super bueno con mucha experiencia en piedras particularmente antiguas en lugares remotos'.

¿Qué sigue ahora?

Runnegar y sus colegas aún están escribiendo datos de sus pruebas en las piedras australianas. Ellos planean continuar su trabajo en Australia y en otras partes.

Buick y sus colegas están igualmente continuando sus estudios de las piedras australianas antiguas. Yanan Shen esta haciendo análisis adicionales de algunas nuevas muestras que Buick coleccionó en el “Polo Norte” mientras se encontraba en un viaje de investigación de Astrobiología de la NASA denominado 'Misión en la Tierra Primitiva'. Donald Canfield, entretanto, está estudiando muchos sulfato-reductores vivientes para probar su razonamiento de que los sulfato-reductores de baja temperatura sólo se encuentran en una parte del Árbol de la Vida.

'Éstos estudios agregarán, esperamos, aun más fuerza a nuestras conclusiones', dice Buick.' Me encantaría ir al Africa del Sur para ver algunos minerales de sulfato casi tan antiguos, para ver si tienen rasgos físicos y químicos similares a las piedras del “Polo Norte”. ¡Y a Marte, por supuesto!”