Un microbio culpable de la mayor extinción del planeta


 

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Las evidencias en la escena del crimen son abundantes y a nivel global: los restos fósiles muestran que en algún momento hace alrededor de 252 millones años, alrededor del 90 por ciento de todas las especies de la Tierra fueron súbitamente aniquiladas, con mucho, la mayor de las cinco extinciones masivas conocidas de este planeta. Pero la localización de los culpables es difícil y controvertida.

Ahora, un equipo de investigadores del MIT puede haber encontrado pruebas suficientes para condenar a los culpables; aunque se necesita un microscopio para ver a los asesinos.

Los autores de este nuevo trabajo sugieren, que no fueron asteroides, volcanes, o furiosos fuegos de carbón ardiendo, todos ellos previamente señalados como culpables. Más bien, eran una forma de microbios -en concreto, las arqueas productoras de metano llamadas Methanosarcina– que de pronto florecieron de forma explosiva en los océanos, lanzando enormes cantidades de metano a la atmósfera y cambiando radicalmente el clima y la química de los océanos.

Los volcanes no están del todo libres de culpa de acuerdo con este nuevo escenario, sino que simplemente han sido degradados a accesorios en el crimen. La razón del repentino crecimiento explosivo de los microbios, según muestra las evidencias, pudo haber sido su nueva capacidad de utilizar una rica fuente de carbono orgánico, con la ayuda de una afluencia súbita de un nutriente requerido para su crecimiento: el níquel, emitido por una actividad de vulcanismo masivo en ese preciso momento.

La nueva solución a este misterio se publica esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences por el profesor del MIT de geofísica Daniel Rothman, el post-doctorado Gregory Fournier, y otros cinco investigadores del MIT y China.

El caso de los investigadores se basa en tres conjuntos independientes de evidencias. En primer lugar, pruebas geoquímicas muestra un aumento exponencial (o incluso más rápido) de dióxido de carbono en los océanos en el momento de la llamada extinción de finales del Pérmico. En segundo lugar, evidencias genéticas muestra un cambio en la Methanosarcina en ese momento, lo que le permitió convertirse en un importante productor de metano a partir de la acumulación de dióxido de carbono en el agua.Finalmente, los sedimentos muestran un aumento repentino en la cantidad de níquel depositado exactamente en este momento.

Los depósitos de carbón muestran que algo causó un repunte significativo en la cantidad de gases que contenían carbono (dióxido de de carbón o metano) producido al mismo tiempo que la extinción. Algunos investigadores habían sugerido que esto se formó por una extraordinaria actividad volcánica que produjo en la llamada Trampa Siberiana, una gran formación de roca volcánica producida por las más extensas erupciones de los registros geológicos de la Tierra. Pero cálculos realizados por el equipo del MIT mostraron que estas erupciones no eran suficientes para explicar el carbono visto en los sedimentos. Y aún más importante, los cambios observados en la cantidad de carbono en el tiempo no se ajustan al modelo volcánico.

“Una inyección inicial rápida de dióxido de carbono de un volcán sería seguido de una disminución gradual”, dice Fournier. “En cambio, vemos lo contrario: un aumento rápido y continuo.”

“Eso sugiere una expansión microbiana. El crecimiento de las poblaciones microbianas es de los pocos fenómenos capaces de aumentar la producción de carbón de manera exponencial, o incluso más rápido.”

Pero si los organismos vivos vomitaban todo el metano, ¿de qué organismos se trataba? y ¿por qué decidieron hacerlo en ese momento?

Ahí es donde el análisis genómico puede ayudar: resulta que la Methanosarcina había adquirido un medio particularmente rápido de tomar metano, a través de la transferencia de genes de otro microbio; y un estudio detallado por parte del equipo de la historia del organismo muestra ahora que esta transferencia ocurrió alrededor de la época de la extinción de finales del Pérmico. (Los estudios anteriores habían colocado este evento en algún momento de los últimos 400 millones de años.) Dadas las condiciones adecuadas, esta adquisición genética preparó el escenario para que los microbios sufrieran una etapa de crecimiento espectacular, y un rápido consumo de una gran reserva de carbono orgánico en los sedimentos oceánicos .

Pero hay una pieza final del rompecabezas: esos organismos no habrían sido capaces de proliferar tan prodigiosamente si no hubieran tenido suficiente cantidad de nutrientes minerales adecuados para apoyarlos. Para este microbio en particular, el nutriente limitante es el níquel, que, tal y cómo un nuevo análisis de sedimentos en China mostró aumentó dramáticamente después de las erupciones de Siberia (que ya se sabía habían producido algunos de los depósitos más grandes del mundo de níquel). Lo que proporcionaría el combustible para el explosivo crecimiento del Methanosarcina.

La explosión resultante del metano produjo efectos similares a los predichos por los modelos actuales de cambio climático global: un aumento repentino y extremo de las temperaturas, combinado con la acidificación de los océanos. En el caso de la extinción de finales del Pérmico, la práctica totalidad de los organismos marinos que poseían conchas fueron eliminados. Un dato consistente con la observación de que estos depósitos no pueden formarse en aguas ácidas.

“Mucho de esto se basa en el análisis de isótopos de carbono”, dice Rothman, que es excepcionalmente fuerte y claro en esta parte del registro geológico. “Si no hubiera sido una señal tan inusual, sería más difícil de eliminar otras posibilidades.”

Si bien hay una línea única de evidencia que puede demostrar exactamente lo que sucedió en esta antigua mortandad, dice Rothman, quien también es director del Centro de Lorenz del MIT, “el efecto acumulativo de todas estas cosas es mucho más poderoso que cualquiera de forma individual.  Si bien no demuestra de manera concluyente que los microbios lo hicieron, hace que se descarten algunas teorías alternativas, y crea una teoría fuerte y consistente.”

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