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Oct 20, 2023

Un 'mundo perdido' de los primeros microbios prosperó hace mil millones de años

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Los océanos estaban repletos de microorganismos eucariotas (células eucariotas modernas en la foto; coloreadas artificialmente) hace más de mil millones de años. Crédito: Dennis Kunkel Microscopy/Science Photo Library

Las rocas a cientos de metros debajo del interior de Australia han arrojado pistas sobre un mundo perdido de microbios primitivos que una vez poblaron los océanos del mundo y que eventualmente podrían haber dado lugar a plantas y animales modernos.

El análisis de moléculas parecidas a la grasa aisladas de las rocas sugiere que fueron hechas por una antigua población de organismos no descubierta previamente llamada eucariotas, el grupo de seres vivos cuyas células normalmente contienen un núcleo y otros compartimentos internos. Las moléculas tienen 1.600 millones de años e insinúan que los eucariotas eran abundantes y estaban muy extendidos hace mucho más tiempo de lo que sugería la evidencia bioquímica anterior.

"La historia anterior era que los eucariotas eran extremadamente raros hasta hace 800 millones de años", dice Phoebe Cohen, paleobióloga del Williams College en Williamstown, Massachusetts, que no participó en la investigación. "Los paleontólogos realmente se enfurecieron por eso, porque eso no es lo que estábamos viendo en el registro fósil". Los hallazgos, dice, ayudan a cerrar la brecha entre los dos tipos de evidencia.

Los nuevos resultados se publicaron el 7 de junio en Nature1.

La mayoría de los eucariotas modernos dependen de compuestos similares a las grasas llamados esteroles, como el colesterol, para construir las membranas celulares y llevar a cabo otras funciones celulares. Debido a que los esteroles se encuentran en todo el árbol genealógico de los eucariotas, se cree que estuvieron presentes en el último ancestro común de todos los eucariotas modernos. Por esa razón, los paleontólogos han utilizado los compuestos como biomarcadores de la presencia de eucariotas en rocas antiguas.

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Pero mire más atrás en el tiempo que hace 800 millones de años, y el rastro de esteroles se seca. Los investigadores no han podido encontrar rastros de los compuestos en rocas más antiguas que esa, a pesar de la existencia de fósiles de un alga roja y una verde, ambas eucariotas, que datan de unos mil millones de años.

Esta ausencia ha llevado a especular que antes de hace 800 millones de años, los eucariotas no eran lo suficientemente abundantes como para dejar un rastro detectable de esteroles.

Sin embargo, otra posibilidad era que los investigadores estuvieran buscando las moléculas equivocadas. Benjamin Nettersheim, geobiólogo de la Universidad de Bremen en Alemania, Jochen Brocks, paleobiogeoquímico de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, y sus colegas decidieron centrarse en las moléculas de vida corta que producen los eucariotas modernos al sintetizar esteroles. Estos intermedios modernos podrían haber sido el producto final de los eucariotas primitivos.

El equipo peinó rocas de todo el mundo y encontró rastros generalizados de estos 'protoesteroles', evidencia de que los eucariotas que los produjeron abundaban en ambientes acuáticos hace entre 800 millones y 1.600 millones de años.

Esto contradice el pensamiento previo, dice Nettersheim. Una posibilidad es que los eucariotas que fabrican esteroles más modernos obtuvieran una ventaja selectiva hace entre mil millones y 800 millones de años, eventualmente desplazando a sus contrapartes productoras de protoesteroles.

El trabajo podría mostrar por qué los científicos no pudieron encontrar rastros bioquímicos para confirmar el registro fósil, dice Laura Katz, bióloga que estudia eucariotas microbianos en el Smith College en Northampton, Massachusetts. "Estábamos buscando algo equivocado".

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Pero Andrew Roger, que estudia la genómica comparativa y la evolución de los eucariotas en la Universidad de Dalhousie en Halifax, Canadá, señala que las algas rojas y verdes fosilizadas que datan de mil millones de años se parecen notablemente a las algas vivas y probablemente produjeron esteroles modernos. Eso sugeriría que los esteroles modernos, no solo sus precursores, también deberían estar presentes en rocas que tienen más de 800 millones de años. "El hallazgo plantea tantas preguntas como respuestas", dice.

Y aunque hay razones para sospechar que los protoesteroles fueron producidos por eucariotas, los investigadores aún no han podido descartar la posibilidad de que fueran producidos por bacterias antiguas, dice Susannah Porter, paleontóloga que se enfoca en la evolución temprana de eucariotas en la Universidad. de California, Santa Bárbara.

Pero el enfoque del equipo, utilizando hipótesis sobre la evolución de las vías biosintéticas para guiar la búsqueda de vida antigua, podría revelar más sobre la vida temprana, agrega. "Es pensar en el registro de biomarcadores desde una perspectiva evolutiva", dice Porter. "Y creo que eso es necesario".

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01847-8

Lea las noticias y opiniones relacionadas: 'La larga infancia de la biosíntesis de esteroles'

Brocks JJ et al. Naturaleza https://doi.org/10.1038/s41586-023-06170-w (2023).

Artículo Google Académico

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