Hace entre 1.000 y 2.000 millones de años, la concentración de nitrógeno en los océanos primitivos era más elevada de lo que se creía hasta ahora, lo que habría permitido la proliferación de organismos marinos durante la primera aparición de la multicelularidad y la vida eucariótica. Así lo confirma un nuevo estudio con participación de la Universidad Autónoma de Barcelona que ha utilizado modelos matemáticos a partir de datos reales del lago Kivu en la República Democrática del Congo para abrir una ventana al pasado primitivo de la Tierra.
El lago Kivu en la República Democrática del Congo presenta grandes similitudes químicas con los océanos Proterozoicos, hace entre 2.300 y 500 millones de años. Las aguas profundas de este lago no tienen oxígeno, pero sí grandes cantidades de hierro disuelto, lo que representa una rareza actualmente a la Tierra, por eso los científicos de la Universidad de Columbia Británica (UBC) en Canadá y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) han querido estudiarlo.
“Esta es la primera vez que hemos observado microorganismos reciclando el nitrógeno mediante reacciones químicas acopladas al hierro en una masa de agua” apunta Céline Michiels, autora principal del trabajo y estudiante de doctorado de la UBC. “A pesar de que estas reacciones se han descrito en el laboratorio, su detección en el lago Kivu nos da evidencias de que pueden desempeñar un papel importante en los ecosistemas naturales y nos permite modelizar matemáticamente estas reacciones en los océanos primitivos de la Tierra”.
Michiels y sus colaboradores encontraron que cuando algunos de los microorganismos del lago Kivu hacían reaccionar el hierro y el nitrógeno en forma de nitrato, parte del nitrógeno se convertía en nitrógeno gas (y, por lo tanto, se perdía en la atmósfera), pero el resto del nitrógeno era reciclado en forma de amonio. Este amonio permanecía disuelto y disponible como nutriente para los diferentes microorganismos presentes en el lago.
El trabajo, publicado esta semana en Nature Geoscience, ha utilizado modelos matemáticos a partir de datos reales recogidos en el lago Kivu, para conocer cómo este reciclaje de nitrógeno podría haber afectado la vida en los océanos primitivos durante el Proterozoico.
Cómo afectó el nitrógeno a los océanos primitivos
Los investigadores observaron que la actividad biológica no estaba limitada por la disponibilidad de nitrógeno, como se pensaba anteriormente, sino por otro nutriente importante para la vida: el fósforo. La limitación de nutrientes habría desempeñado un papel importante, condicionando la naturaleza y actividad de las formas de vida en los océanos de este periodo de tiempo y, por tanto, asentando las condiciones para el desarrollo de la vida multicelular y de los organismos eucariotas.
“El lago Kivu, su fisicoquímica, los organismos presentes y su metabolismo son una ventana al pasado primitivo de la Tierra, un fósil viviente excepcional que permite aportar evidencias de la historia de la Tierra y diseñar modelos matemáticos para reconstruir la química y la biología de hace casi dos mil millones de años”, comenta Marc Llirós de la UAB.
“Con la ayuda de estos modelos y registros fósiles, estamos aprendiendo cada vez más sobre cómo la evolución de la vida en los océanos primitivos modeló la química de la superficie terrestre durante largos periodos de la historia primitiva de la Tierra”, concluye el investigador responsable de la investigación, Sean Crowe.
Referencia bibliográfica:
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
Este trabajo forma parte del proyecto East African Great Lakes Ecosystem Sensitivity tono changes, una iniciativa para estudiar la ecología microbiana en los gran lagos africanos liderada por investigadores belgas de las universidades de Lieja y de Namur.
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