Un nuevo estudio publicado en Nature Communications brinda nuevas perspectivas sobre los procesos de ciclaje de nitrógeno que existían antes del Gran Evento de Oxidación. La investigación fue realizada por un equipo internacional de expertos en geología, microbiología y geoquímica, liderados por la Dra. Ashley Martin de la Universidad de Northumbria.
El equipo examinó antiguos estromatolitos preservados en el sur de Zimbabwe, que datan de hace más de 2.5 mil millones de años. Los estromatolitos son estructuras bioquímicas estratificadas formadas en aguas someras mediante la captura, unión y cementación de granos sedimentarios por microorganismos. Al analizar estas formaciones fosilizadas, los investigadores tenían como objetivo comprender cómo operaban los ciclos de nitrógeno en los ecosistemas de la antigua Tierra.
Sus hallazgos revelan que los depósitos de amonio en los océanos de la antigua Tierra, probablemente influenciados por la actividad volcánica, pudieron haber apoyado la vida microbiana antes del Gran Evento de Oxidación. El evento, que ocurrió entre hace 2.5 a 2.3 mil millones de años, se considera un hito importante en la historia de la Tierra ya que marcó el primer aumento en la concentración de oxígeno en la atmósfera, probablemente causado por la evolución de la fotosíntesis.
"Un gran depósito de amonio habría sido muy beneficioso para la vida temprana, proporcionando la fuente de nitrógeno necesaria para que ocurran los procesos biológicos", dijo la Dra. Ashley Martin de la Universidad de Northumbria, según SciTechDaily. "Estas condiciones, probablemente en un océano sin oxígeno disuelto con una fuerte influencia volcánica o hidrotermal, habrían ayudado a mantener el crecimiento microbiano, potencialmente estimulando innovaciones biológicas y allanando el camino para el Gran Evento de Oxigenación".
El nitrógeno es esencial para la vida, pero primero debe convertirse en formas biodisponibles a medida que se desplaza a través de la atmósfera, el suelo, las plantas y los animales en el ciclo del nitrógeno. Antes de este estudio, poco se sabía sobre los ciclos de nitrógeno antes del Gran Evento de Oxigenación. El análisis del equipo de investigación sugiere que en algunas áreas de los antiguos océanos, grandes cantidades de nitrógeno biodisponible en forma de amonio pueden haberse acumulado debido a la actividad volcánica, impulsando el desarrollo de la vida.
"Durante mucho tiempo nos hemos preguntado por los valores inusuales de isótopos de nitrógeno en estas rocas. Nuestros nuevos hallazgos sugieren una fuerte conexión con el reciclaje de nutrientes hidrotermales, lo que significa que la vida temprana puede haber sido en parte alimentada por la actividad volcánica", explicó la Dra. Eva Stüeken de la Universidad de St. Andrews, según lo informado por Phys.org.
El equipo descubrió valores altos de isótopos de nitrógeno en estromatolitos de aguas someras de 2,75 mil millones de años y valores más bajos en sedimentos marinos más profundos. "Esto sugiere que el amonio, que es nitrógeno en su forma reducida, se acumuló en las aguas profundas y fue llevado a las aguas someras por la surgencia: el movimiento de aguas profundas ricas en nutrientes hacia la superficie del océano", dijo el Dr. Martin. "Hay dos nutrientes clave que controlan la productividad en los océanos en escalas de tiempo geológicas: el nitrógeno y el fósforo. Juntos controlan en última instancia la productividad de la vida marina."
En el momento anterior al Gran Evento de Oxidación, la Tierra primitiva era muy diferente de hoy, con la mayoría de los continentes aún sumergidos bajo un vasto océano. La actividad volcánica era excepcionalmente activa hace 2,75 mil millones de años. "La actividad volcánica era excepcionalmente activa hace 2,75 mil millones de años y dejó un impacto duradero en la evolución de la vida en ese momento. Las rocas en Zimbabue conservan un registro notable de este intervalo de tiempo", señaló el profesor Axel Hofmann de la Universidad de Johannesburgo.
El equipo de investigación cree que los patrones inusuales de isótopos de nitrógeno encontrados en Zimbabue pueden ofrecer nuevos entendimientos de los mecanismos que actuaban en el entorno marino temprano de la Tierra antes del Gran Evento de Oxidación. Los científicos han debatido durante mucho tiempo las condiciones biológicas y químicas que llevaron a este período crucial, y este estudio aporta información a la discusión.
Un estudio anterior realizado por la Dra. Martin, la Dra. Stüeken y la Dra. Michelle Gehringer de la Universidad de Kaiserslautern-Landau respalda la propuesta de que la actividad volcánica llevó a la acumulación de grandes cantidades de nitrógeno bio disponible en los antiguos océanos. Los resultados de ese estudio se publicaron en la revista Geology.
La Dra. Ashley Martin y la Dra. Monika Markowska son miembros del grupo de investigación de Monitoreo y Reconstrucción Ambiental (EnMaR) de la Universidad de Northumbria. El grupo EnMaR estudia entornos modernos y antiguos, desde los trópicos hasta las regiones polares, buscando responder preguntas globales fundamentales sobre el clima y el medio ambiente.
El artículo fue escrito con la ayuda de un sistema de análisis de noticias.