Los científicos desentrañan las interacciones entre las primeras formas de vida de la Tierra y el medio ambiente a lo largo de 500 millones de años

La atmósfera, los océanos y la vida terrestre han interactuado durante los últimos 500 millones de años, mejorando las condiciones para el desarrollo de los primeros organismos. Ahora, un equipo interdisciplinario de científicos ha publicado un artículo perspectiva sobre la historia de esta coevolución. Revista Nacional de Ciencias.

«Una de nuestras tareas es resumir los descubrimientos importantes sobre el dióxido de carbono y el oxígeno en la atmósfera y el océano durante los últimos 500 millones de años», dice Xunli Lu, profesor de geoquímica en la Universidad de Syracuse. «Observamos cómo esos cambios físicos afectaron la evolución de la vida en el océano. Pero es una calle de doble sentido. La evolución de la vida también afectó el entorno químico. Comprender cómo construir tierras habitables en escalas de tiempo largas no es una tarea trivial».

Un equipo de la Universidad de Syracuse, la Universidad de Oxford y la Universidad de Stanford exploraron las complejas interacciones entre formas de vida antiguas, incluidas plantas y animales, y el entorno químico en el actual Eón Fanerozoico, que comenzó hace unos 540 millones de años.

Al comienzo del Fanerozoico, los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera eran altos y los niveles de oxígeno bajos. Semejante condición sería difícil de desarrollar para muchos organismos modernos. Pero las algas marinas cambiaron eso. Absorbieron dióxido de carbono de la atmósfera, lo encerraron en materia orgánica y produjeron oxígeno mediante la fotosíntesis.

La capacidad de los animales para sobrevivir en ambientes marinos se ve afectada por los niveles de oxígeno. Lu está estudiando dónde y cuándo los niveles de oxígeno en los océanos pueden haber aumentado o disminuido durante el Fanerozoico utilizando indicadores geoquímicos y simulaciones de modelos. El coautor Jonathan Payne, profesor de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de Stanford, comparó las necesidades metabólicas estimadas de los animales antiguos con las de los que sobrevivieron o desaparecieron en el registro fósil.

Debido a que las algas fotosintéticas eliminan el carbono atmosférico a las rocas sedimentarias para reducir el dióxido de carbono y elevar los niveles de oxígeno, las enzimas de las algas eran menos eficientes para fijar carbono. Por lo tanto, las algas tuvieron que desarrollar formas más complejas de fotosíntesis con niveles bajos de dióxido de carbono y altos niveles de oxígeno, y lo lograron creando compartimentos internos para la fotosíntesis con control sobre la química.

«Para las algas, son los cambios en la proporción ambiental de O₂/CO₂ Esto parece ser clave para impulsar una mayor eficiencia fotosintética», dice la coautora Rosalind Rickaby, profesora de geología en Oxford. «Lo que es realmente interesante es que estas mejoras en la eficiencia fotosintética pueden haber ampliado la envoltura química habitable para muchos. formas de vida.»

Lu dice que los antiguos fotosintetizadores tuvieron que adaptarse a los cambios en el entorno físico que crearon. «La primera parte de la historia fanerozoica fue el aumento de la habitabilidad para la vida, y luego la segunda parte fue la adaptación».

Si los científicos quieren comprender esta interacción entre la vida y el entorno físico, así como los impulsores y los límites de la habitabilidad, los autores sugieren mapear los patrones regionales de oxigenación de los océanos para determinar la tolerancia fotosintética y metabólica de los animales que se muestran en el registro fósil. será una importante dirección de investigación futura.