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estromatolito

Estromatolito fosilizado en pedernal de Strelley Pool , de aproximadamente 3.400 millones de años , [1] de Pilbara Craton , Australia Occidental
Estromatolitos modernos en Shark Bay , Australia Occidental

Estromatolitos ( / s t r oʊ ˈ m æ t ə ˌ l aɪ t s , s t r ə -/ stroh- MAT -ə-lytes, strə- ) [2] [3] o estromatolitos (del griego antiguo στρῶμα ( strôma ) , GEN στρώματος ( strṓmatos )  'capa, estrato' y λίθος ( líthos )  'roca') [4] son ​​formaciones sedimentarias en capas ( microbianita ) que son creadas principalmente por microorganismos fotosintéticos como cianobacterias , bacterias reductoras de sulfato y Pseudomonadota. (anteriormente proteobacterias). Estos microorganismos producen compuestos adhesivos que cementan la arena y otros materiales rocosos para formar " mantas microbianas " minerales. A su vez, estas esteras se acumulan capa por capa y crecen gradualmente con el tiempo. [5] [6] Este proceso genera la laminación característica de los estromatolitos, un rasgo difícil de interpretar, en términos de su significado temporal y ambiental. [7] [8] Se han descrito diferentes estilos de laminación de estromatolitos, [9] [10] que pueden estudiarse mediante métodos microscópicos y matemáticos. [10] Un estromatolito puede crecer hasta un metro o más. [11] [12] Los estromatolitos fosilizados proporcionan registros importantes de algunas de las formas de vida más antiguas. A partir del Holoceno , las formas vivas son raras.

Morfología

Oncoides paleoproterozoicos de la cuenca de Franceville, Gabón, África central. Los oncoides son estromatolitos no fijados que varían en tamaño desde unos pocos milímetros hasta unos pocos centímetros.
Estromatolitos fosilizados, de unos 425 millones de años de antigüedad, en los lechos de Soeginina (Formación Paadla, Ludlow, Silúrico ) cerca de Kübassaare , Estonia

Los estromatolitos son estructuras bioquímicas de acreción en capas formadas en aguas poco profundas mediante la captura, unión y cementación de granos sedimentarios en biopelículas (específicamente tapetes microbianos), a través de la acción de ciertas formas de vida microbianas, especialmente cianobacterias . [12] Exhiben una variedad de formas y estructuras, o morfologías, incluidos tipos cónicos, estratiformes, domales, columnares [13] y ramificados. [14] Los estromatolitos se encuentran ampliamente en el registro fósil del Precámbrico , pero son raros en la actualidad. [15] Muy pocos estromatolitos arcaicos contienen microbios fosilizados, pero los microbios fosilizados a veces abundan en los estromatolitos proterozoicos . [dieciséis]

Si bien las características de algunos estromatolitos sugieren actividad biológica, otros poseen características que son más consistentes con la precipitación abiótica (no biológica). [17] Encontrar formas confiables de distinguir entre estromatolitos formados biológicamente y abióticos es un área activa de investigación en geología. [18] [19] Pueden existir múltiples morfologías de estromatolitos en un solo estrato local o geológico, en relación con las condiciones específicas que ocurren en diferentes regiones y profundidades del agua. [20]

La mayoría de los estromatolitos tienen una textura espongiostromada y no tienen microestructura ni restos celulares reconocibles. Una minoría son porostromatos , que tienen una microestructura reconocible; estos son en su mayoría desconocidos desde el Precámbrico, pero persisten a lo largo del Paleozoico y Mesozoico . Desde el Eoceno , los estromatolitos porostromatos se conocen únicamente en entornos de agua dulce. [21]

Formación

La fotografía secuencial de la formación de una estera microbiana moderna en un laboratorio brinda algunas pistas reveladoras sobre el comportamiento de las cianobacterias en los estromatolitos. Biddanda et al. (2015) descubrieron que las cianobacterias expuestas a haces de luz localizados se movían hacia la luz, o expresaban fototaxis , y aumentaban su rendimiento fotosintético , que es necesario para la supervivencia. [22] En un experimento novedoso, los científicos proyectaron el logotipo de una escuela en una placa de Petri que contenía los organismos, que se acumularon debajo de la región iluminada, formando el logotipo en las bacterias. [22] Los autores especulan que dicha motilidad permite a las cianobacterias buscar fuentes de luz para sostener la colonia. [22]

Tanto en condiciones de luz como de oscuridad, las cianobacterias forman grupos que luego se expanden hacia afuera, y los miembros individuales permanecen conectados a la colonia a través de largos zarcillos. Este puede ser un mecanismo protector que brinde un beneficio evolutivo a la colonia en ambientes hostiles donde las fuerzas mecánicas actúan para desgarrar las esteras microbianas. Así, estas estructuras a veces elaboradas, construidas por microorganismos que trabajan en cierta medida al unísono, son un medio para proporcionar refugio y protección frente a un entorno hostil.

Los estromatolitos de líquenes son un mecanismo propuesto de formación de algunos tipos de estructuras rocosas en capas que se forman sobre el agua, donde la roca se encuentra con el aire, mediante la colonización repetida de la roca por líquenes endolíticos . [23] [24]

Registro fósil

Algunas formaciones rocosas arcaicas muestran similitud macroscópica con estructuras microbianas modernas, lo que lleva a la inferencia de que estas estructuras representan evidencia de vida antigua, a saber, estromatolitos. Sin embargo, otros consideran que estos patrones son el resultado de la deposición de material natural o algún otro mecanismo abiogénico. Los científicos han argumentado a favor de un origen biológico de los estromatolitos debido a la presencia de grupos de glóbulos orgánicos dentro de las delgadas capas de los estromatolitos, de nanocristales de aragonito (ambas características de los estromatolitos actuales), [18] y de otras microestructuras en estromatolitos más antiguos que son paralelas a las de los estromatolitos actuales. estromatolitos más jóvenes que muestran fuertes indicios de origen biológico. [25] [26]

Estromatolitos fosilizados en la piedra caliza Hoyt ( Cámbrico ) expuestos en Lester Park, cerca de Saratoga Springs , Nueva York
Estromatolitos fosilizados precámbricos en la Formación Siyeh , Parque Nacional Glacier
Estromatolitos fosilizados (Formación Pika, Cámbrico medio) cerca del lago Helen, Parque Nacional Banff, Canadá

Los estromatolitos son un componente importante del registro fósil de las primeras formas de vida en la Tierra. [27] Alcanzaron su punto máximo hace unos 1.250 millones de años (Ga) [25] y posteriormente disminuyeron en abundancia y diversidad, [28] de modo que al comienzo del Cámbrico habían caído al 20% de su pico. La explicación más ampliamente respaldada es que los constructores de estromatolitos fueron víctimas de criaturas pastantes (la revolución del sustrato del Cámbrico ); esta teoría implica que organismos suficientemente complejos eran comunes alrededor del año 1 Ga. [29] [30] [31] Otra hipótesis es que protozoos como los foraminíferos fueron responsables de la disminución, favoreciendo la formación de trombolitos sobre estromatolitos a través de bioturbación microscópica . [32]

Los microfósiles de estromatolitos proterozoicos (conservados por permineralización en sílice) incluyen cianobacterias y posiblemente algunas formas de clorofitas eucariotas (es decir, algas verdes ). Un género de estromatolitos muy común en el registro geológico es Collenia .

La conexión entre la abundancia de pastoreo y estromatolitos está bien documentada en la radiación evolutiva del Ordovícico más joven ; La abundancia de estromatolitos también aumentó después de que la extinción masiva del Ordovícico tardío y el evento de extinción del Pérmico-Triásico diezmaron a los animales marinos, retrocediendo a niveles anteriores a medida que los animales marinos se recuperaban. [33] Las fluctuaciones en la población y la diversidad de los metazoos pueden no haber sido el único factor en la reducción de la abundancia de estromatolitos. Factores como la química del medio ambiente pueden haber sido responsables de los cambios. [34] [15]

Si bien las cianobacterias procarióticas se reproducen asexualmente mediante división celular, contribuyeron decisivamente a preparar el entorno para el desarrollo evolutivo de organismos eucariotas más complejos. [27] Se cree que son en gran medida responsables del aumento de la cantidad de oxígeno en la atmósfera primitiva de la Tierra a través de su fotosíntesis continua (ver Gran Evento de Oxigenación ). Utilizan agua, dióxido de carbono y luz solar para crear su alimento. A menudo se forma una capa de polisacáridos sobre esteras de células cianobacterianas. [35] En las esteras microbianas modernas, los desechos del hábitat circundante pueden quedar atrapados dentro de la capa de polisacárido, que puede cementarse mediante carbonato de calcio para formar finas laminaciones de piedra caliza . Estas laminaciones pueden acumularse con el tiempo, dando como resultado el patrón de bandas común a los estromatolitos. La morfología domal de los estromatolitos biológicos es el resultado del crecimiento vertical necesario para la infiltración continua de luz solar a los organismos para la fotosíntesis. Las estructuras de crecimiento esféricas en capas denominadas oncolitos son similares a los estromatolitos y también se conocen por el registro fósil. Las trombolitas son estructuras coaguladas pobremente laminadas o no laminadas formadas por cianobacterias, comunes en el registro fósil y en los sedimentos modernos. [18] Hay evidencia de que los trombolitos se forman con preferencia a los estromatolitos cuando los foraminíferos son parte de la comunidad biológica. [36]

El área del cañón del río Zebra de la plataforma Kubis en las montañas Zaris profundamente disecadas del suroeste de Namibia proporciona un ejemplo bien expuesto de los arrecifes de trombolitos, estromatolitos y metazoos que se desarrollaron durante el período Proterozoico; los estromatolitos aquí se desarrollaron mejor en ubicaciones de aguas arriba en condiciones de mayores velocidades de corriente y mayor afluencia de sedimentos. [37]

ocurrencia moderna

Estromatolitos en el lago Thetis , Australia Occidental
Estromatolitos en Highborne Cay, en Exumas , Bahamas

Ubicaciones salinas

Los estromatolitos modernos se encuentran principalmente en lagos hipersalinos y lagunas marinas donde los altos niveles de salinidad impiden el pastoreo de animales. [38] [39] Uno de esos lugares donde se pueden observar excelentes especímenes modernos es la Reserva Natural Marina Hamelin Pool , Shark Bay en Australia Occidental . En 2010, Min Chen descubrió un quinto tipo de clorofila , a saber, la clorofila f , a partir de estromatolitos en Shark Bay. [40] Halococcus hamelinensis , una arqueona halófila , se encuentra en estromatolitos vivos en Shark Bay , donde está expuesta a condiciones extremas de radiación ultravioleta , salinidad y desecación . [41] H. hamelinesis posee genes que codifican enzimas empleadas en la reparación de daños inducidos por rayos UV en el ADN mediante los procesos de reparación por escisión de nucleótidos y fotorreactivación . [41]

Otros lugares incluyen la Reserva Nacional Pampa del Tamarugal en Chile; Lagoa Salgada , Rio Grande do Norte , Brasil, donde se pueden observar estromatolitos modernos tanto como biohermos (tipo domal) como lechos; y en la Puna de Atacama de los Andes. [42]

Los estromatolitos del interior se pueden encontrar en aguas salinas de la Cuenca de Cuatro Ciénegas , un ecosistema único en el desierto mexicano. El lago Alchichica en Puebla , México tiene dos generaciones morfológicas distintas de estromatolitos: estructuras en forma de cúpula columnar, ricas en aragonita , que se forman cerca de la línea costera, que datan de 1,100 años antes del presente (ybp) y estructuras trombolíticas en forma de coliflor esponjosa que dominan el lago de arriba a abajo, compuesto principalmente de hidromagnesita , huntita , calcita y que data de 2.800 años de antigüedad. [43] El único entorno marino abierto donde se sabe que prosperan los estromatolitos modernos son los Cayos Exuma en las Bahamas. [44] [45]

Ubicaciones de agua dulce

Torres de microbialita en Pavilion Lake , Columbia Británica

La Laguna de Bacalar, en el sur de la Península de Yucatán en México, tiene una extensa formación de microbiolitos gigantes vivos (es decir, estromatolitos o trombolitos). El lecho de microbianita tiene más de 10 km (6,2 millas) de largo con una elevación vertical de varios metros en algunas áreas. Estos pueden ser los microbios de agua dulce vivos de mayor tamaño, o cualquier organismo, de la Tierra. [46]

Un tramo de 1,5 km de estromatolitos formadores de arrecifes (principalmente del género Scytonema ) se encuentra en la Bahía de Chetumal en Belice , justo al sur de la desembocadura del Río Hondo y la frontera con México. [47] Se descubrieron grandes torres de microbianita, de hasta 40 m de altura, en el lago de soda más grande de la Tierra: el lago Van , de 460 m de profundidad, en el este de Turquía. Están compuestos de aragonito que crece sobre calcita, presumiblemente precipitada de forma inorgánica , en fuentes de agua kársticas sublacustres. [48] ​​Los estromatolitos de agua dulce se encuentran en el lago Salda, en el sur de Turquía. Las aguas son ricas en magnesio y las estructuras de estromatolitos están formadas por hidromagnesita . [49]

También se encuentran dos casos de estromatolitos de agua dulce en Canadá, en Pavilion Lake y Kelly Lake en Columbia Británica . Pavilion Lake tiene los estromatolitos de agua dulce más grandes conocidos, y la NASA ha llevado a cabo allí investigaciones xenobiológicas , [50] denominadas " Proyecto de investigación de Pavilion Lake ". El objetivo del proyecto es comprender mejor qué condiciones probablemente albergarían vida en otros planetas. [51] [52]

Se han descubierto microbialitas en un estanque a cielo abierto en una mina de asbesto abandonada cerca de Clinton Creek , Yukon , Canadá. [53] Estos microbios son extremadamente jóvenes y presumiblemente comenzaron a formarse poco después del cierre de la mina en 1978. La combinación de una baja tasa de sedimentación, una alta tasa de calcificación y una baja tasa de crecimiento microbiano parece dar como resultado la formación de estos microbios. Las microbialitas en una mina histórica demuestran que un entorno construido antropogénicamente puede fomentar la formación de carbonatos microbianos. Esto tiene implicaciones para la creación de entornos artificiales para la construcción de microbios modernos, incluidos los estromatolitos.

Estromatolito 'Crayback' - Nettle Cave, Jenolan Caves, Nueva Gales del Sur, Australia
Estromatolito 'Crayback' - Nettle Cave, Jenolan Caves , Nueva Gales del Sur , Australia

Un tipo muy raro de estromatolito que no habita en un lago vive en Nettle Cave en Jenolan Caves , Nueva Gales del Sur , Australia. [54] Las cianobacterias viven en la superficie de la piedra caliza y se sustentan en el agua que gotea rica en calcio, lo que les permite crecer hacia los dos extremos abiertos de la cueva que proporcionan luz. [55] Se han encontrado estromatolitos compuestos de calcita tanto en el Lago Azul en el volcán inactivo Monte Gambier como en al menos ocho lagos de cenotes , incluido el Pequeño Lago Azul en el Bajo Sureste de Australia del Sur . [56]

Ver también

Referencias

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