La vida microbiana en la cuenca del géiser inferior de Yellowstone puede tener pistas sobre la evolución de la explotación de oxígeno por parte de la vida, según un análisis reciente de investigadores de la Universidad Estatal de Montana.
TLos habitantes de los resortes de pulpo y concha de la cuenca viven en estructuras de ‘streamer’ gelatinales similares a algas marinas que se mueven furiosamente en corrientes sobrecalentadas, que rondan los 88 grados Celsius (190 grados Farenheit). Genéticamente similar a las bacterias y arqueas antiguas, tLa existencia heredera es una ventana a la sopa primordial de la que surgió la vida.
Si bien estas comunidades microbianas comparten muchos rasgos, los entornos de los resortes son diferentes en algunas maneras fundamentales.
Octopus Spring tiene niveles mucho más altos (sobre 20 micromolar) de oxígeno disuelto que la vecina Spring de concha, que con menos de 1 micromolar de oxígeno disuelto no tiene casi ninguno.
Mientras tanto, el Spring de Conch tiene mucho más sulfuro disuelto altamente tóxico (más de 120 micromolar) que la primavera de pulpo (menos de 2-3 micromolar).
Estas diferencias en la química significa que las comparaciones entre las comunidades en cada primavera pueden ayudarnos a comprender cómo sobrevivió la vida antes, y en todo Gran evento de oxidación (Goe) que inundó la atmósfera casi sin oxígeno de la Tierra con nuestro gas favorito hace unos 2.5 mil millones de años.
Los primeros microbios de la Tierra sin duda desarrollaron formas de tejer rastros de oxígeno en su bioquímica antes, sin embargo, la aparición de oxígeno molecular altamente reactivo hubiera exigido La evolución de las nuevas tácticas de defensa.
Además, en altas concentraciones, los sulfuros pueden bloquear la maquinaria de respiración en los organismos aeróbicos de hoy, planteando más preguntas sobre cómo la vida antigua en las aguas termales puede haber evolucionado para combatir y hacer uso de niveles de oxígeno en aumento.
Con sus niveles drásticamente diferentes de oxígeno y sulfuro, los resortes pueden considerarse proxies de vida a ambos lados del GOE, lo que brinda a los investigadores los terrenos perfectos para buscar pistas sobre esta transición vital.
El estudio fue dirigido por el geomicrobiólogo Bill Inskeep, quien ha estado estudiando los microbios amantes del calor de Yellowstone desde 1999.
“Sería muy difícil reproducir este tipo de experimento en el laboratorio; imagine tratar de crear corrientes de agua caliente con las cantidades justas de oxígeno y sulfuro”, dice.
“Y eso es lo bueno de estudiar estos entornos. Podemos hacer estas observaciones en las condiciones geoquímicas exactas que estos organismos necesitan para prosperar”.
Al analizar los genes de las muestras de microbios y sus productos, el equipo podría comparar la diversidad microbiana y la actividad respiratoria en los dos resortes.
“Las comunidades de los streamer son estructuras lo suficientemente grandes como para ser visibles a simple vista “, escribió Inskeep. NaturalezaComunidades de investigación.
“TSu realidad física nos informa que el intercambio de gases es necesario para un crecimiento óptimo, lo que también está influenciado aún más por la rápida oscilación de grandes estructuras filamentosas que crean turbulencia y probablemente aumentan las tasas de intercambio de gases con la atmósfera “.
En el entorno de mayor oxígeno de la primavera de pulpo, hubo una mayor diversidad de los microbios hambrientos de oxígeno que deben comer otros organismos para sobrevivir (en lugar de hacer su propio alimento a través de reacciones químicas, como a veces otros microbios a veces).
De hecho, la vida en Octopus Spring fue más diversa en general. Y casi todos los microorganismos allí tenían genes activos para la respiración de oxígeno.
Pero incluso en el sulfídico y asfixiador de la caracola, que tenía una diversidad microbiana mucho más baja dentro de su “muy mocoso“Streamers, el potencial para el uso de oxígeno parece estar latente.
Se encontraron una variedad de enzimas que desactivaron el oxígeno al agregar hidrógeno entre las poblaciones más comunes, y se produjeron en ambos resortes. Significativamente, las enzimas con la mayor afinidad por el oxígeno solo se expresaron en el hábitat con altas concentraciones de sulfuro.
“Estas oxigenasas de alta afinidad son activas a niveles nanomolares de oxígeno y explican la alta transcripción observada en condiciones sulfídicas de Conch Spring ” Inspeccionar escribió.
Sus resultados mostraron que estos microbios genéticamente antiguos y amantes del calor se respiran a niveles de oxígeno generalmente considerados demasiado bajos para apoyar una tarea de este tipo en las condiciones que hoy consideramos demasiado tóxicas. Y si pueden hacerlo, ¿por qué no las formas de vida que surgieron antes del gran evento de oxidación?
Puede que no haya habido mucho con qué trabajar en los primeros días de la Tierra, pero algunos metabolismos aeróbicos tempranos pueden haber raspado con el oxígeno suficiente para pasar los genes que algún día prosperarían en una atmósfera rica en oxígeno.
Así que la próxima vez que disfrutes de un respiro profundo, recuerda que no siempre fue tan fácil.
El estudio fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza.