LA VIDA EN EL PRECÁMBRICO Beatriz Aguirre-Urreta BIOESTRATIGRAFIA 2004 BIG BANG 1 Origen del Sistema Solar • Edad – métodos • dataciones radimétricas • estudios de isótopos de Xe y Pu – 4,5 a 5 Ga – tiempo de formación 50 a 100 Ma 2 DIVISIÓN FORMAL DEL PRECÁMBRICO Gradstein et al., 2004 PROPUESTA DE UNA DIVISION “NATURAL” DEL PRECÁMBRICO 5 EONES 1.- Acreción y Diferenciación 2.- Hadeano 3.- Arqueano 4.-Transición 5.- Proterozoico Gradstein et al., 2004 3 4,5 Ga 4,0 Ga 3,8 Ga Condiciones en el Arqueano temprano • no hay rocas de esa edad • bombardeo intenso – impactos muy grandes: alteran la rotación – impactos grandes: • disrumpen la superficie • extinguen la vida • vaporizan los océanos • producción de calor interno: 2 a 3 x la tasa moderna 4 Amistop Gneiss, 3,8 Ga - Groenlandia ALH 84001, Roca ígnea 4,5 Ga - Marte LA TIERRA EN SUS INICIOS • Superficie hostil, calentada y fundida por los impactos • Atmósfera formada y destruida en ciclos de cada vez mayor estabilidad interrumpidos por episodios de bombardeos Período de bombardeo de asteroides hasta los 3,9 Ga 5 LA TIERRA EN SUS INICIOS • La superficie terrestre se fue enfriando • Se retuvo la atmósfera • Se formaron los primeros océanos • Se originaron las primeras formas de vida ? Rocas del Arqueano tardío • Sedimentarias (mayoría similares a los tipos modernos) – – – – marinas profundas (grauvacas, BIFs) continentales/marinas someras algunas areniscas cuarzosas algunos carbonatos • Greenstone belts – – – – ubicados en bandas entre gneisses félsicos metamorfismo de bajo grado BIFs - chert intercalado con hierro (hematita) interpretación: antigua corteza oceánica atrapada entre continentes 6 LA TIERRA EN SUS INICIOS • Evidencias geológicas indican que la producción biogénica de oxígeno (cyanobacterias) fue muy pobre inicialmente • El oxígeno era consumido por gases volcánicos, por microorganismos aeróbicos y por su uso en capas ricas de hierro (BIF) LA TIERRA EN SUS INICIOS Entre 2 y 1,8 Ga desaparece el hierro libre y comienza a elevarse el nivel de oxígeno, estableciéndose un sistema aeróbico estable 7 Formaciones ferríferas bandeadas (BIF) 3 Ga, BIF 7 cm de espesor Australia Aire y Agua en el Arqueano • Atmósfera – origen • (1) • (2) outgassing acreción de cometas – composición • (1) • (2) • (3) vapor de agua H, HCl, CO, CO2, N sin oxígeno (muy reactivo, combina con hierro en el agua) • Océanos – origen • (1) • (2) • (3) outgassing & cometas la tierra se enfría & el agua se condensa sales de los volcanes y de la meteorización de las rocas – composición aprox. similar a la actual 8 AGUA Y HIELO EN EL PRECÁMBRICO A. Lavas en almohadilla de la Formación Komate, Sudáfrica, 3,5 Ga. B. Ondulitas del Grupo Moodies, Sudáfrica, 3,3Ga C. Pavimento glacial de la Tilita Smalfjord, Noruega (Precámbrico tardío). 9 A. BIF, Formación Hotazel, Sudáfrica. 2,2 Ga B. Conglomerado con pirita, 2,5 Ga Formación Venterspost, Sudáfrica. C. Detalle de B. 10 LOS OCÉANOS A LO LARGO DEL TIEMPO QUE ES LA VIDA?? • Estado de actividad de los seres orgánicos • Espacio de tiempo que transcurre desde el nacimiento de un animal o de un vegetal hasta su muerte • Las unidades de la vida son las células (L. Margulis) • No voy a contestar a esa pregunta... (J. Haldane) • Todo elemento vivo es celular, se reproduce, metaboliza y evoluciona 11 LOS LÍMITES DE LA VIDA Parámetro Agua Temperatura Salinidad pH Presión atmosférica Condiciones Limitantes Organismos Agua en estado líquido - 2°C (mínimo) 50 - 80°C 80 - 115°C 15 - 37.5% NaCl 0,7- 4 8 - 12,5 Psicrófilos Termófílos Hipertermófilos Halófilos Acidófilos Alcalófilos hasta 110 Mpa Barófilos Comienza la vida • Pasos – síntesis de aminoácidos – RNA – célula • Características – necesita energía y materiales – ubicación • bajo el agua? • en el subsuelo? • dorsales centro-oceánicas? – hábitos • quimiosintéticos (1st) • consumidores (2nd) • fotosintéticos (3rd) 12 Stanley Miller y Harold Urey en 1953 mostraron que moléculas simples como monóxido de carbono, amoníaco y metano podían construir moléculas más complejas tales como aminoácidos, bajo la acción de corrientes eléctricas. Actualmente sin embargo se cree que la atmósfera primitiva poseía altas concentraciones de dióxido de carbono y en esas condiciones el experimento no funciona... Chimenea submarina Ecosistema microbiano (Bactaria y Archaea) 13 FÓSILES QUÍMICOS ? Isua, Groenlandia Isua, Groenlandia 14 ISUA, Groenlandia Poseen una edad aproximada a 3.800 Ma y muestran restos carbonosos de origen dudoso. Para algunos autores, la signatura isotópica de esos restos indicaría que el carbono se habría producido por acción biogénica, mientras que para otros el grafito presente en estas rocas se encuentra en venas carbonáticas secundarias formadas en profundidad por la inyeccción de fluidos que reaccionaron sobre rocas más antiguas (metasomatismo). ISUA Chert sedimentario (blanco) parcialmente alterado a carbonato (oscuro) Conglomerados 15 ISUA Lavas almohadilladas 16 ESTROMATOLITOS ACTUALES 17 ESTROMATOLITOS ARQUEANOS • • • • Pilbara, Australia Grupo Warrawoona 3.450 millones de años Desarrollo morfológico consistente con una construcción biogénica ? • Matas bacterianas? • Actualmente muy discutidos CYANOBACTERIA DEL ARQUEANO • Primaevifilum amenum • Chert Apex con microfósiles • Grupo Warrawoona, Arqueano, Australia SU ORIGEN BIOGÉNICO HA SIDO CASI DESCARTADO EN LA ACTUALIDAD 18 Schopf, 1999 EL ARBOL DE LA VIDA 19 DARWIN Arbol de la vida Vida en el Arqueano tardío • Fósiles – unicelulares – pequeños, procariotas – estromatolitos • Condiciones – – – – – Bombardeo ocasional Sin oxígeno Sin portección UV Fuentes de energía: sol, calor interno océano lleno de sustancias químicas 20 ZONA HABITABLE 21 M A R T E (PASADO) En los inicios de su historia, Marte habría tenido un campo magnético fuerte, agua en la superficie, temperaturas más cálidas y una atmósfera más densa, lo que habría permitido el desarrollo de la vida..... y su migración a la Tierra?? IMPACTO METEORÍTICO EN MARTE POSIBLE LLEGADA A LA TIERRA 22 METEORITO MARCIANO ALH84001 METEORITO MARCIANO ALH 84001 BREVE HISTORIA DEL METEORITO ALH 84001 • 4,5 Ga: Roca ígnea acumulada en cámara magmática de Marte • 4,5 – 4,0 Ga: Un impacto brechó la roca • 4,0 Ga: Se forman carbonatos en grietas de la brecha • 15 Ma: Expulsado de Marte por otro impacto • 11.000 años: Aterriza en Antártida • 1984: Descubierto en Antártida 23 METEORITO MARCIANO ALH 84001 • Comparación de los supuestos fósiles marcianos (izquierda) con material biogénico de los basaltos del Río Columbia (derecha) • Corresponden tanto a células extremadamente pequeñas como a filamentos o apéndices de células de mayor tamaño • Se han recuperado también magnetosomas 24 Imagen de granos de magnetita (microscopio electrónico de transmisión) en los bordes de los glomérulos de carbonato del meteorito ALH84001. El tamaño de los granos es de 40-60 nm. 25 26 27 DIVISIÓN FORMAL DEL PRECÁMBRICO Gradstein et al., 2004 28