Revelen com uns bacteris antics van afavorir condicions per a la vida a la Terra

28/11/2019

Un estudi publicat a Science Advances indica que els avantpassats dels bacteris moderns cultivats d’un llac ric en ferro de la República Democràtica del Congo podrien haver estat la clau per mantenir el clima càlid primitiu de la Terra i formar els jaciments de ferro mineral més grans del món -les BIF, per les sigles en anglès de formacions laminades de ferro-, en els fons oceànics fa milers de milions d'anys.

El treball ha estat liderat per investigadors de la Universitat de la Columbia Britànica (UCB), en col·laboració amb experts de les universitats Autònoma de Barcelona (UAB), d’Alberta i de Tubinga i de l'Institut Tecnològic de Geòrgia.

Els bacteris estudiats tenen característiques químiques i físiques especials que en completa absència d'oxigen els permeten convertir l'energia de la llum solar en minerals de ferro oxidat i en biomassa cel·lular, d'una manera tal que en última instància provoquen que altres microbis produeixin metà, el potent gas d'efecte d'hivernacle. 

"Usant tècniques geomicrobiològiques modernes, hem trobat que aquests bacteris tenen superfícies que els permeten expulsar minerals de ferro, fet que fa possible que exportin aquests minerals al fons marí creant dipòsits", explica Katharine Thompson, autora principal de l'estudi i estudiant de doctorat al departament de Microbiologia i Immunologia de la UBC. "Separades dels seus productes minerals oxidats, aquests bacteris passen a alimentar altres microorganismes productors de metà. Aquest metà és el que probablement va mantenir calenta l'atmosfera de la Terra, malgrat que el sol era molt menys lluminós que avui dia".

El procés de generació de les BIF ha estat un enigma fins ara, en no existir en aquests dipòsits registres fòssils de biomassa cel·lular produïda durant l'oxidació del ferro. “Ara hem demostrat que els avantpassats d'aquests bacteris van poder participar en la formació de les BIF i que l'excés de biomassa no dipositat en elles s'hauria dipositat en els sediments costaners, formant pissarres riques en materials orgànics i alimentant la metanogènesi microbiana, afegeix Marc Llirós, investigador del Departament de Genètica i Microbiologia de la UAB.


Imatges de microscòpia del cultiu de C. phaeoferrooxidans soca KB01 durant el seu creixement en condicions de fotoferrotròfia.

L'estudi suposa una possible explicació a la paradoxa del sol jove i feble, originalment reconeguda per l'astrònom Carl Sagan. Aquesta paradoxa explica l'existència d'oceans líquids en la Terra primitiva a pesar que les estimacions de la temperatura terrestre calculades a partir de la lluminositat del Sol primitiu i la química atmosfèrica moderna implicarien que la Terra hauria d'haver estat completament congelada. Una Terra congelada no hauria suportat molta vida. Una atmosfera rica en metà, vinculada als dipòsits massius de ferro mineral i a la vida primerenca va ser proposada inicialment pel científic atmosfèric de la Universitat de Michigan, James Walker, el 1987. Aquest nou estudi aporta una forta evidència física per donar suport a la teoria i revela que les interaccions a microescala entre bacteris i minerals en van ser probablement la causa.

"El coneixement fonamental que estem adquirint dels estudis que utilitzen eines i tècniques geomicrobiològiques modernes està transformant la nostra visió de la història de la Terra, així com la manera en què coneixem i interactuem amb el món que ens envolta avui dia", diu l'autor principal de l'article, Sean Crowe, catedràtic de recerca canadenc de geomicrobiologia i professor associat de la UBC. "Aquest coneixement dels processos químics i físics a través dels quals els bacteris interactuen amb el seu entorn pot ser utilitzat, per exemple, per desenvolupar i dissenyar nous processos per a la recuperació de recursos i nous materials de construcció i aportar nous enfocaments per al tractament de malalties”, afegeix.

Article: Thompson et al., Photoferrotrophy, deposition of banded iron formations, and methane production in Archean oceans. Sci. Adv. 2019. https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaav2869​​​​​
 

Més informació: Sala de premsa
Universitat Autònoma de Barcelona