Y en el principio fueron las esponjas…

Antiguos biomarcadores proporcionan evidencia sobre los primeros seres multicelulares, según informan los siguientes dos artículos que resultan complementarios y merecen ambos ser leídos.

1) - Indicios apuntan a las esponjas como primeras formas de vida animal
Noticia del MIT, por David Chandler

El mismo Charles Darwin se asombraba por la súbita aparición en el registro fósil de una gran variedad de criaturas multicelulares, un florecimiento rápido conocido como “explosión cámbrica”. Desde entonces, se descubrió que el origen de los animales de extendía a épocas anteriores, a través de un período conocido como “Ediacárico”. Ahora, la evidencia descubierta por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT = Massachusetts Institute of Technology), de la Universidad de California en Riverside, y de otros institutos, demuestra que las primeras formas complejas de vida podrían, de hecho, haber aparecido incluso mucho antes.

Evidencia de esponjas primitivas en sedimentos en Omán, en una roca de carbonato de calcio (de la era Marinoana, hace unos 635 millones de años) depositada sobre rocas de origen glacial. Los esteroides más antiguos detectados están debajo de este carbonato, de modo que anteceden el final de las glaciaciones marinoanas. © David Fick

Según parece, nuestros primeros ancestros animales fueron las esponjas, seres multicelulares que se alimentan haciendo pasar el agua del mar a través de un complejo sistema de canales internos. Y estas esponjas primitivas podrían anteceder al período ediacárico en hasta 80 millones de años, de acuerdo a lo que muestra esta nueva evidencia.

Los animales de cuerpo blando tales como las esponjas muy raramente se preservan como fósiles, de modo que encontrar evidencia de su aparición requirió un poco de trabajo detectivesco inteligente. La clave resultó ser el examen de productos químicos inusuales: esteroides de un tipo particular producidos abundantemente por las esponjas pero prácticamente nunca por organismos más simples.

Estudiando una inusualmente bien preservada secuencia de estratos descubierta en Omán, el equipo investigador pudo extraer estos “fósiles químicos” de un gran número de muestras que abarcaban decenas de millones de años, antes, durante y después del período ediacárico. Esto proporcionó una evidencia clara de que las esponjas debieron evolucionar mucho antes de la gran variedad de organismos multicelulares que proliferaron en los albores de ese período.

La nueva investigación fue realizada en Departamento de Ciencias Atmosféricas, Planetarias y de la Tierra (EAPS = Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences) del MIT, bajo la dirección del profesor de geología Roger Summons.

Según dice Summons, el estudio comenzó cuando se le pidió examinar muestras de petróleo de pozos de Omán que surgen los más antiguos campos de producción petrolera del mundo. Las muestras de petróleo de estos pozos “son únicas en la historia geológica a causa de su gran antigüedad y composición geoquímica, de modo que buscamos fósiles moleculares poco comunes”. Simultáneamente otro profesor del MIT, Samuel Bowring, y su estudiante post-doctoral Daniel Condon, pudieron asignar edades precisas a un número de capas de ceniza volcánica en los mismos pozos, utilizando técnicas de geocronología de uranio-plomo desarrolladas en su laboratorio. La combinación de edades precisas y de diagnóstico de fósiles químicos es un aspecto particularmente convincente de la investigación.

Después de trabajosos análisis químicos, descubrieron una abundancia de esteroides derivados de las esponjas, y con ellos, una fuerte y nueva evidencia de que las esponjas, que se encuentran entre las formas más simples de la vida multicelular, fueron de hecho los primeros organismos de ese tipo sobre la Tierra. En pocas palabras, habían encontrado signos claros de la base misma del árbol evolutivo de la vida animal.

“Nada de esto me sorprende”, dice Summons, porque ya otros habían hipotetizado, basados en la evidencia genómica, que las esponjas eran las formas más primitivas de vida animal. Pero esa evidencia había permanecido siendo algo controversial, mientras que con los nuevos hallazgos “la hemos confirmado, eliminando todas las ambigüedades”.

Summons agrega que “esto también podría representar el advenimiento de los primeros sistemas de barrera construidos por animales, en lugar de por microbios”. Y el establecimiento de ese nuevo nicho ecológico podría haber ayudado a allanar el camino para la posterior explosión de organismos complejos, hace unos 580 millones de años.

En esa época de la historia geológica, la Tierra recién estaba saliendo de la última de sus fases “Tierra Bola de Nieve”, cuando todo el planeta estaba cubierto de hielo. Como los nuevos hallazgos demuestran que la vida compleja parece haber comenzado decenas de millones de años antes de ese momento, eso significa que estos organismos pudieron sobrevivir a través de ese episodio extremo de glaciación, algo que muchos científicos consideraban imposible. Esto proporciona nueva evidencia de que el congelamiento no fue absoluto, sino que quedaron algunos puntos abiertos de agua.

“Hay muchísima evidencia en estas rocas que hubo lugares sobre la Tierra en los que la vida florecía”, durante este episodio conocido como Criogeniano, dice Summons. “Tiene que haber habido algunos refugios. Ciertamente, la vida no se apagó”.

El autor principal del artículo de Nature es Gordon D. Love, un estudiante post-doctoral en el MIT cuando la investigación fue realizada, y ahora profesor en la Universidad de California, Riverside. Entre otros autores se encuentran Emmanuelle Grosjean, ahora en Geoscience Australia, Charlotte Stalvies de la Universidad de Newcastle upon Tyne, en el Reino Unido, David A. Fike y John Grotzinger de Caltech, y los estudiantes graduados Alexander Bradley, Amy Kelly, Maya Bhatia, Browning y Condon, y William Meredith y Colin Snape de la Universidad de Nottingham, Reino Unido.

El trabajo fue financiado por Petroleum Development Oman, el Programa de Exobiología de la NASA, el Programa NSF EAR, el Instituto Agouron y el Instituto de Astrobiología de la NASA.

2) - Ancestros de los animales podrían haber sobrevivido a la “Tierra Bola de Nieve”
Artículo de Science News, por Rachel Eherenberg

Un nuevo análisis de antiguos fósiles químicos ha sacudido la cuna de la evolución animal, retrotrayendo la evidencia convincente de vida animal hasta hace al menos 635 millones de años.

El esteroide fósil Demosponge, conocido actualmente como proveniente de las demoesponjas, proporciona claves sobre animales primitivoas. © Jane Fromont, Western Australian Museum

Los hallazgos, publicados en el número del 5 de febrero de Nature, sugieren que el ancestro más antiguo de los animales ya completamente formados sobrevivió a una glaciación masiva que cubrió con hielo a la Tierra a fines del acertadamente denominado período Criogeniano. Se continúa debatiendo sobre cuánto del planeta se mantuvo congelado durante dos edades de hielo, cada una de ellas un posible evento “Tierra Bola de Nieve” que flanqueó a dicho período, que se extendió desde hace unas 790 millones de años hasta aproximadamente unos 630 millones de años atrás.

Los nuevos resultados sugieren que incluso si los glaciares alcanzaron el ecuador durante la segunda edad de hielo, es probable que algunos bolsillos cálidos, creados quizás por la actividad volcánica o por las chimeneas hidrotermales, pudieran haber persistido y albergado vida.

“La evidencia de vida animal antes del Marinoano”, la severa glaciación de hace 635 millones de años, “realmente significa mucho”, dice Jochen Brocks de la Universidad Nacional de Australia en Canberra. Brocks y Nicholas Butterfield de la Universidad de Cambridge en Inglaterra fueron co-autores de un comentario de Nature sobre el nuevo trabajo.

Antiguos Biomarcadores: Los científicos detectaron una huella química de vida animal que parece comenzar antes del final de una importante era glacial, la Marinoana. La señal (en color naranja) se estrecha hace unos 540 millones de años, quizás a causa de la llegada de otros animales. © Nature

Existe evidencia de vida eucariota (organismos con ADN guardado en un núcleo protector) desde hace unos 1 900 millones de años, dice Brocks. Pero los animales multicelulares mismos no aparecen en escena hasta mucho más tarde. La explosión cámbrica es a menudo citada como la danza inaugural de la evolución animal, un período de unos 20 millones de años que comenzó hace 520 millones de años, cuando se establecieron los representantes de muchos de los grandes grupos animales actuales.

Pero también existe bastante evidencia de que los animales evolucionaron antes del Cámbrico, incluyendo una extraña aglomeración conocida como “fauna ediacárica”, que floreció durante el período Ediacárico que algunos estudios sugieren que duró desde hace 635 millones hasta hace 542 millones de años. Muchos científicos creen que los animales multicelulares del Ediacárico fueron un experimento temprano en la evolución animal que terminó mal y que tuvo pocos sobrevivientes.

Sin embargo, las esponjas podrían haber entrado en escena antes del Ediacárico y sobrevivido a través de él. El nuevo análisis, liderado por el geoquímico orgánico Gordon Love de la Universidad de California, Riverside, documenta los restos moleculares de un esteroide encontrado en roca sedimentaria depositada a 150 metros por debajo del final de la era de hielo marinoana (los investigadores debaten sobre la fecha exacta de comienzo de esta edad de hielo).

El esteroide fósil, conocido como 24-isopropilcolestano, o 24-ipc, es la forma geológicamente estable de un esteroide conocido actualmente en las membranas celulares de una de las tres clases de esponjas, las Demospongiae. La molécula es formada también por un pequeño grupo de algas, pero los porcentajes de 24-ipc con respecto a otros compuestos de las algas las descartan como su fuente.

Trabajando con núcleos provenientes de una cuenca salina en el sur de Omán, Love y su equipo documentaron la presencia de 24-ipc durante todo el Ediacárico, y en las capas debajo del mismo. Para asegurarse de que esta huella química no hubiera migrado desde rocas más jóvenes, los investigadores analizaron también la señal de una resistente matriz de materia orgánica conocida como querógeno, que no puede moverse a través de la roca.

Los descubrimientos no pueden indicar cuando aparecieron por primera vez los animales multicelulares, pero pueden decir que los animales multicelulares estuvieron por los alrededores hace al menos 635 millones de años y, según informan los investigadores, quizás incluso en fechas tan tempranas como 751 millones de años atrás.

“Estos son los fósiles animales bona fide más antiguos”, dice el paleobiólogo molecular Kevin Peterson del Colegio Dartmouth. Unos posibles embriones fósiles que datan de hace unos 580 millones de años eran previamente los fósiles inequívocos más antiguos que se consideraban ancestros de los animales actuales.

“El hallazgo de una molécula que fue creada por un organismo, significa que la capacidad biosintética para confeccionarla debe haber evolucionado previamente”, dice Brocks.

El período Criogeniano está marcado por una glaciación inicial, la Sturtiana, luego por un período de calentamiento, y más tarde una segunda glaciación, la Marinoana. Las moléculas fósiles sugieren que los animales que las crearon debieron estar allí a fines del Marinoano, y que debieron haber evolucionado en el período cálido entre el Sturtiano y el Marinoano, según Love.

Aún si las glaciaciones durante este período “Tierra Bola de Nieve” no congelaron los mares, como algunos han sugerido, debieron haber alterado para siempre la química oceánica, dice Love. El trastorno medioambiental podría haber abierto nuevos nichos y presentado una oportunidad para que las esponjas multicelulares se diseminaran por todos los mares.

El nuevo trabajo encaja perfectamente con el reloj molecular que se utiliza para fechar la evolución de la vida multicelular, dice Peterson. También se corresponde en buena forma con las ideas sobre la química oceánica y atmosférica. Estas esponjas primitivas podrían haber dado lugar a la oxigenación de los océanos profundos, lo que posteriormente facilitó el camino para más vida. Las esponjas son un animal fijo dominante en el Cámbrico, pero luego su presencia parece disminuir, quizás a causa del advenimiento de otros animales.

“Las esponjas son, esencialmente, como aspiradoras; absorben la materia orgánica que está en los océanos del mundo”, dice Peterson. Grandes cantidades de materia orgánica, la forma orgánica del carbono, se encuentran relacionadas con un ciclo complejo que incluye al oxígeno.

Brock concuerda con esto. “Las esponjas podrían haber filtrado toda el excremento, podrían haber sido las limpiadoras del los océanos”, dice. “Es una idea interesante. Resumiendo, es un hallazgo muy interesante, una tarea rigurosa, y un buen trabajo”.

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El árbol de la vida. © Gustav Klimt