Cuando los hongos dominaban el mundo

Hace unos 420 millones de años, una extraña forma cilíndrica de vida llamada prototaxites se convirtió en un elemente prominente del paisaje terrestre. Con hasta 8 metros de alto y 1 metro de diámetro, prototaxites ha confundido a los paleobotánicos durante casi un siglo y medio. “Es grande y extraño, y se ha discutido por mucho tiempo qué es lo que era”, dice C. Kevin Boyce de la Universidad de Chicago, autor principal de un nuevo artículo sobre prototaxites en la revista Geology (mayo de 2007).

Visión artística de prototaxites, tal como debió verse durante el Devónico temprano, hace algo más de 400 millones de años. © Mary Parrish, National Museum of Natural History.

Después de largo tiempo, un profesor asistente de paleontología, y sus colaboradores, dicen haber resuelto el rompecabezas taxonómico del prototaxites. A partir de un análisis de isótopos de carbono atrapados en estos antiguos fósiles, llegan a la conclusión de que el prototaxites era un hongo.

Su estudio también arroja luz sobre la complejidad biológica de la antiquísima época devónica (que transcurrió entre 416 y 359 millones de años atrás), y ofrece una nueva guía para los astrobiólogos mientras se preparan para explorar el universo.

El Devónico fue un período transicional, el en cual la evolución estaba resolviendo rápidamente los problemas de vivir en tierra firme. “En el comienzo del Devónico había plantas vasculares, pero tenían una altura máxima de 60 centímetros, sin hojas y sin madera”, dice Boyce. “Hacia fines del Devónico, ya había grandes árboles y helechos con hojas. Todo eso ocurrió en un lapso de 60 millones de años”.

El descubridor de prototaxites pensó que era una planta vascular, y escogió un nombre que significaba “tejo primigenio” (NOTA: tejo = Taxus baccata). Pero algunas secciones bien preservadas del fósil mostraron una estructura filamentosa con numerosos tubos pequeños que no resultaban para nada típicas de las plantas vasculares, según Boyce (las plantas vasculares, incluyendo a todas las plantas con flores, son más complejas que las no-vasculares. Este último grupo incluyendo al musgo, carece de xilema y de floema, tejidos especializados utilizados por las plantas vasculares para hacer circular el agua y los nutrientes).

Comúnmente, las plantas fósiles se encuentran infiltradas por minerales como el sílice o la calcita, y a menudo retienen materia orgánica y micro-estructura. “Eso es lo bueno de las plantas fósiles”, dice Boyce. “Los paleobotánicos pueden estar seguros de que encontrarán preservación celular”. Para comprender el lugar del prototaxites en la taxonomía, Boyce y sus colaboradores se basaron en el análisis isotópico (un examen de dos formas comunes de carbono, el carbono 12 y el carbono 13). Cuando las plantas fotosintetizadoras ingieren y metabolizan el dióxido de carbono, su composición se correlaciona con la composición isotópica del dióxido de carbono atmosférico.

Las muestras de una especie en particular en un medioambiente particular varían, como máximo, en 2 a 4 partes por mil en la proporción C-12/C-13, según Boyce. “En general, no se puede conseguir mucho más que eso”.

El prototaxites rompió el molde. Incluso en una locación en particular, “encontramos una diferencia de 12 partes en mil”, dice Boyce, lo que significa que el prototaxites no era fotosintetizador, y por lo tanto no era autótrofo (es decir, un productor primario). En cambio, era heterótrofo, es decir, un consumidor de material biológico creado por otros organismos. “Si se es heterótrofo, se puede estar en cualquier lugar” de la proporción C-12/C13. Pero, ¿qué clase de heterótrofo? Los prototaxites eran grandes y filamentosos, pero los organismos grandes y filamentosos son fotosintetizadores, excepto por los hongos. Por lo tanto, el prototaxites tenía que ser un hongo.

¿Y qué era lo que comía prototaxites, el hongo? Los hongos modernos consumen muchos tipos de material orgánico en descomposición, y el prototaxites debe haber consumido todo lo que podía conseguir con sus hifas (tubos de alimentación). Aunque las plantas de tierra firme estaban evolucionando muy rápidamente en la época del prototaxites, algunos de sus fósiles contienen isótopos inconsistentes con el consumo de plantas vasculares.

La fuente alternativa de alimentos más probable es un tipo de terreno conocido como suelo criptobiótico que actualmente se encuentra principalmente en los desiertos. El suelo criptobiótico contiene bacterias (incluyendo cianobacterias), líquenes, musgos, algas verdes y hongos (aunque muchos de estos organismos son fotosintetizadores, las diferentes especies, incluso en una locación en particular, tienen proporciones diferentes de isótopos de carbono, según Boyce, lo que explica la variabilidad en las proporciones C-12/C-13 en el prototaxites).

Fósil de prototaxites recuperado en Kettle Point, Ontario, Canadá. © Universidad de Alberta

Como las cortezas criptobióticas no se fosilizan, el análisis isotópico del prototaxites se convierte en un microscopio único para observar el paisaje devónico, dice Boyce. “Estos hongos demuestran que ya bien entrado el período de diversificación de las plantas vasculares, quedaban todavía grandes áreas de actividad microbiana”. En contraste, actualmente el suelo criptobiótico se ha retirado principalmente a los desiertos.

Una de las primeras implicaciones para la astrobiología concierne a la técnica, dice Boyce. A menudo, los científicos examinan la composición química de las muestras moliendo varias de ellas en un solo lote, “pero hemos descubierto que es muy importante la realización de un análisis comparativo. No somos los primeros en examinar la química del prototaxites, pero la diferencia estuvo en que recogimos todos los fósiles de pudimos en locaciones individuales, y luego comparamos cada fósil. Lo que importaba era la varianza”.

Robert Hazen, un científico del equipo del Instituto Carnegie de Washington que también contribuyó con el informe, destaca la importancia de la diferencia. “En otras palabras, aún si la biota no es obvia, o se extinguió, tenemos una buena posibilidad de recuperar muestras con isotópicas, elementales o firmas biomoleculares delatoras”. Ahora, los instrumentos miniaturizados ofrecen la promesa de realizar detecciones in-situ de estas anomalías, comenta, reforzando la importancia de determinar inicialmente exactamente qué es lo que estamos buscando.

Los resultados del prototaxites enfatizan también el peligro de los preconceptos sobre las formas de vida: lo que vemos y sabemos puede limitar nuestras expectativas y hacer que perdamos evidencias de vida, dice Hazen. “Hay una fascinación intrínseca con las formas dominantes de vida, los dinosaurios, los trilobites, los grandes mamíferos. Pero aquí tenemos un paisaje donde no hay mucha biota animal. Estaba dominado por un organismo gigantes, pero contra-intuitivo: un hongo gigante. Esto nos brinda un sentido más amplio de lo que es posible, de la riqueza, de la abundancia de la vida. Coloca a todo el tesoro de la evolución en una nueva perspectiva”.

La investigación sobre el prototaxites también puede ayudar a los astrobiólogos “a comprender la aparición de la biocomplejidad”, dice Hazen, “desde la simplicidad del mundo geoquímico, pasando por el mundo dominado por los microbios, hasta uno dominado por la macrofauna. Hoy vemos un bosque, y las plantas fotosintetizadoras son las dominantes, con unos pocos hongos y microbios en el suelo que no resulta obvios o dominantes. Aquí hay un ecosistema donde la cubierta del suelo son los microbios, y las cosas que parecen árboles son hongos. Demuestra que todavía tenemos mucho para aprender”.

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El mundo en el Devónico © Antón Uriarte

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Artículo original de Astrobiology Magazine: “When Fungi Ruled the World”
Autor: David Tenenbaum
Fecha: Diciembre 28, 2007
Enlace con el artículo original: aquí
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