Un llac africà aporta noves pistes sobre la vida marina primitiva

Una recerca internacional amb participació de la UAB mostra que als oceans primitius, fa entre 1 i 2 mil milions d’anys, la concentració de nitrogen era més elevada del que es creia fins ara, el què hauria permès la proliferació d’organismes marins durant la primera aparició de la multicel·lularitat i de la vida eucariòtica.

01/02/2017

La recerca, liderada per membres de la University of British Columbia (UBC) de Canadà i amb participació de l’investigador del Departament de Genètica i de Microbiologia de la UAB Marc Llirós, han treballat al llac Kivu (República Democràtica del Congo), que presenta grans similituds a nivell químic amb els oceans Proterozoics, fa entre 2.3 i 0.5 mil milions d’anys. Les aigües profundes d’aquest llac no tenen oxigen, però sí grans quantitats de ferro dissolt, el què representa una raresa actualment a la Terra.

“Aquest és el primer cop que hem observat microorganismes reciclant el Nitrogen mitjançant reaccions químiques acoblades al Ferro en una massa d’aigua” apunta Céline Michiels, autora principal del treball i estudiant de doctorat de la UBC. “Tot i que aquestes reaccions s’han descrit al laboratori, la seva detecció al llac Kivu ens dóna evidencies que poden jugar un paper important als ecosistemes naturals i ens permet modelitzar matemàticament aquestes reaccions en els oceans primitius de la Terra”.

Michiels i els seus col·laboradors van trobar que quan alguns dels microorganismes del llac Kivu feien reaccionar el ferro i el nitrogen en forma de nitrat, part del nitrogen es convertia a nitrogen gas (i per tant es perdia a l’atmosfera), però la resta del nitrogen era reciclat en forma d’amoni. Aquest amoni restava dissolt i disponible com a nutrient per als diversos microorganismes presents al llac.

El treball, publicat a Nature Geoscience, ha utilitzat models matemàtics a partir de dades reals recollides al llac Kivu, per tal de conèixer com aquest reciclatge de nitrogen podria haver afectat la vida als oceans primitius durant el Proterozoic. Els investigadors han vist que l’activitat biològica no estava limitada per la disponibilitat de nitrogen, tal i com es pensava anteriorment, sinó per un altre nutrient important per la vida com és el fòsfor. La limitació per nutrients hauria jugat un paper important, condicionant la natura i l’activitat de les formes de vida en els oceans d’aquest període de temps i, per tant, assentant les condicions per al desenvolupament de la vida multicel·lular i dels organismes eucariotes.

“El llac Kivu, la seva fisicoquímica, els organismes presents i el seu metabolisme és una finestra al passat primitiu de la Terra, un fòssil vivent excepcional que permet aportar evidències de la història de la Terra i dissenyar models matemàtics per reconstruir la química i la biologia de fa gairebé dos mil milions d’anys”, comenta Marc Llirós.

“Amb l’ajut d’aquests models i registres fòssils, estem aprenent cada cop més sobre com l’evolució de la vida en els oceans primitius va modelar la química de la superfície terrestre durant llargs períodes de la historia primerenca de la Terra”, conclou el responsable de la recerca, Sean Crowe.

Aquest treball forma part del projecte East African Great Lakes Ecosystem Sensitivity to changes, una iniciativa per estudiar la ecologia microbiana als gran llacs africans liderada per investigadors belgues de les universitats de Lieja i de Namur.

Article: Céline C. Michiels, François Darchambeau, Fleur A. E. Roland, Cédric Morana, Marc Llirós, Tamara García-Armisen, Bo Thamdrup, Alberto V. Borges, Donald E. Canfield, Pierre Servais, Jean-Pierre Descy & Sean A. Crowe. Iron-dependent nitrogen cycling in a ferruginous lake and the nutrient status of Proterozoic oceans. Nature Geoscience (2017) doi:10.1038/ngeo2886