La geobiología es un campo de investigación científica que explora las interacciones entre la Tierra física y la biosfera . Es un campo relativamente joven y sus fronteras son fluidas. Existe una superposición considerable con los campos de la ecología , la biología evolutiva , la microbiología , la paleontología y, en particular, la ciencia del suelo y la biogeoquímica . La geobiología aplica los principios y métodos de la biología, la geología y la ciencia del suelo al estudio de la historia antigua de la coevolución de la vida y la Tierra, así como el papel de la vida en el mundo moderno. [2] Los estudios geobiológicos tienden a centrarse en los microorganismos y en el papel que desempeña la vida en la alteración del entorno químico y físico de la pedosfera , que existe en la intersección de la litosfera , la atmósfera , la hidrosfera y/o la criosfera . Se diferencia de la biogeoquímica en que el enfoque se centra en los procesos y organismos a lo largo del espacio y el tiempo en lugar de en los ciclos químicos globales.
La investigación geobiológica sintetiza el registro geológico con los estudios biológicos modernos. Se ocupa de los procesos (cómo los organismos afectan a la Tierra y viceversa) y de la historia (cómo la Tierra y la vida han cambiado juntas). Gran parte de la investigación se basa en la búsqueda de una comprensión fundamental, pero la geobiología también puede aplicarse, como en el caso de los microbios que limpian los derrames de petróleo . [3]
La geobiología emplea la biología molecular , la microbiología ambiental , la geoquímica orgánica y el registro geológico para investigar la interconexión evolutiva de la vida y la Tierra. Intenta comprender cómo ha cambiado la Tierra desde el origen de la vida y cómo podría haber sido a lo largo del camino. Algunas definiciones de geobiología incluso amplían los límites de este marco temporal para comprender el origen de la vida y el papel que los humanos han desempeñado y seguirán desempeñando en la configuración de la Tierra en el Antropoceno . [3]
El término geobiología fue acuñado por Lourens Baas Becking en 1934. En sus palabras, la geobiología "es un intento de describir la relación entre los organismos y la Tierra", ya que "el organismo es parte de la Tierra y su suerte está entrelazada con la de la Tierra". La definición de geobiología de Baas Becking nació de un deseo de unificar la biología ambiental con la biología de laboratorio. La forma en que la practicó se alinea estrechamente con la ecología microbiana ambiental moderna , aunque su definición sigue siendo aplicable a toda la geobiología. En su libro, Geobiología, Bass Becking afirmó que no tenía intención de inventar un nuevo campo de estudio. [4] La comprensión de la geobiología de Baas Becking estuvo fuertemente influenciada por sus predecesores, incluido Martinus Beyerinck , su maestro de la Escuela Holandesa de Microbiología. Otros incluyeron a Vladimir Vernadsky , quien argumentó que la vida cambia el entorno de la superficie de la Tierra en La biosfera, su libro de 1926, [5] y Sergei Vinogradsky, famoso por descubrir las bacterias litotróficas. [6]
El primer laboratorio dedicado oficialmente al estudio de la geobiología fue el Laboratorio Geobiológico Baas Becking en Australia, que abrió sus puertas en 1965. [4] Sin embargo, pasaron otros 40 años aproximadamente para que la geobiología se convirtiera en una disciplina científica firmemente arraigada, gracias en parte a los avances en geoquímica y genética que permitieron a los científicos comenzar a sintetizar el estudio de la vida y el planeta.
En la década de 1930, Alfred Treibs descubrió porfirinas similares a la clorofila en el petróleo , lo que confirmó su origen biológico [7] y fundó así la geoquímica orgánica y estableció el concepto de biomarcadores , un aspecto fundamental de la geobiología. Pero pasaron varias décadas antes de que se dispusiera de las herramientas necesarias para comenzar a buscar en serio las marcas químicas de la vida en las rocas. En las décadas de 1970 y 1980, científicos como Geoffrey Eglington y Roger Summons comenzaron a encontrar biomarcadores lipídicos en el registro de rocas utilizando equipos como el GCMS [8] .
Desde el punto de vista biológico, en 1977, Carl Woese y George Fox publicaron una filogenia de la vida en la Tierra, que incluía un nuevo dominio: las arqueas . [9] Y en la década de 1990, los estudios genéticos y genómicos se hicieron posibles, ampliando el alcance de la investigación de la interacción de la vida y el planeta.
En la actualidad, la geobiología cuenta con sus propias revistas, como Geobiology , fundada en 2003, [10] y Biogeosciences , fundada en 2004, [11] así como con reconocimiento en importantes congresos científicos. Obtuvo su propia Gordon Research Conference en 2011, [12] se han publicado varios libros de texto de geobiología, [3] [13] y muchas universidades de todo el mundo ofrecen programas de grado en geobiología (ver enlaces externos).
Tal vez el evento geobiológico más profundo sea la introducción de oxígeno en la atmósfera por parte de las bacterias fotosintéticas . Esta oxigenación de la atmósfera primigenia de la Tierra (la llamada catástrofe del oxígeno o Gran Evento de Oxigenación ) y la oxigenación de los océanos alteraron los ciclos biogeoquímicos de la superficie y los tipos de organismos que han sido seleccionados evolutivamente.
Un cambio importante posterior fue la aparición de la pluricelularidad . La presencia de oxígeno permitió la evolución de los eucariotas y, más tarde, de la vida pluricelular.
Los eventos geobiológicos más antropocéntricos incluyen el origen de los animales y el establecimiento de la vida vegetal terrestre, que afectaron la erosión continental y el ciclo de nutrientes , y probablemente cambiaron los tipos de ríos observados, permitiendo la canalización de lo que anteriormente eran ríos predominantemente trenzados.
Los eventos geobiológicos más sutiles incluyen el papel de las termitas en el vuelco de sedimentos, los arrecifes de coral en el depósito de carbonato de calcio y la ruptura de olas, las esponjas en la absorción de sílice marina disuelta, el papel de los dinosaurios en la ruptura de diques de ríos y la promoción de inundaciones, y el papel del excremento de grandes mamíferos en la distribución de nutrientes. [15] [16]
La geobiología se basa en unos pocos conceptos básicos que unen el estudio de la Tierra y la vida. Si bien hay muchos aspectos del estudio de las interacciones pasadas y presentes entre la vida y la Tierra que no están claros, varias ideas y conceptos importantes proporcionan una base de conocimiento en geobiología que sirve como plataforma para plantear preguntas investigables, incluida la evolución de la vida y el planeta y la coevolución de ambos, la genética (desde un punto de vista tanto histórico como funcional), la diversidad metabólica de toda la vida, la preservación sedimentológica de la vida pasada y el origen de la vida.
Un concepto central en geobiología es que la vida cambia con el tiempo a través de la evolución . La teoría de la evolución postula que poblaciones únicas de organismos o especies surgieron a partir de modificaciones genéticas en la población ancestral que se transmitieron por deriva y selección natural . [17]
Junto con la evolución biológica estándar, la vida y el planeta coevolucionan. Dado que las mejores adaptaciones son las que se ajustan al nicho ecológico en el que vive el organismo, las características físicas y químicas del entorno impulsan la evolución de la vida por selección natural, pero también puede suceder lo contrario: con cada aparición de la evolución, el entorno cambia.
Un ejemplo clásico de coevolución es la evolución de las cianobacterias fotosintéticas productoras de oxígeno que oxigenaron la atmósfera del Arcaico de la Tierra . Los ancestros de las cianobacterias comenzaron a utilizar el agua como fuente de electrones para aprovechar la energía del sol y expulsar oxígeno antes o durante el Paleoproterozoico temprano . Durante este tiempo, hace alrededor de 2.4 a 2.1 mil millones de años, [18] los datos geológicos sugieren que el oxígeno atmosférico comenzó a aumentar en lo que se denomina el Gran Evento de Oxigenación (GOE) . [19] [20] No está claro durante cuánto tiempo las cianobacterias habían estado haciendo fotosíntesis oxigénica antes del GOE. Algunas evidencias sugieren que hubo "amortiguadores" geoquímicos o sumideros que suprimían el aumento de oxígeno, como el vulcanismo [21] aunque las cianobacterias pueden haber estado produciendo oxígeno antes del GOE. [22] Otras evidencias indican que el aumento de la fotosíntesis oxigénica coincidió con el GOE. [23]
La presencia de oxígeno en la Tierra desde su primera producción por las cianobacterias hasta el GOE y hasta hoy ha impactado drásticamente el curso de la evolución de la vida y el planeta. [19] Puede haber desencadenado la formación de minerales oxidados [24] y la desaparición de minerales oxidables como la pirita de los antiguos lechos de los arroyos. [25] La presencia de formaciones de hierro en bandas (BIF) se ha interpretado como una pista para el surgimiento del oxígeno, ya que pequeñas cantidades de oxígeno podrían haber reaccionado con hierro ferroso reducido (Fe (II)) en los océanos, lo que resultó en la deposición de sedimentos que contienen óxido de Fe (III) en lugares como Australia Occidental. [26] Sin embargo, cualquier entorno oxidante, incluido el proporcionado por microbios como el fotoautótrofo oxidante de hierro Rhodopseudomonas palustris , [27] puede desencadenar la formación de óxido de hierro y, por lo tanto, la deposición de BIF. [28] [29] [30] Otros mecanismos incluyen la oxidación por luz ultravioleta . [31] De hecho, los BIF ocurren a lo largo de grandes franjas de la historia de la Tierra y pueden no correlacionarse con un solo evento. [30]
Otros cambios correlacionados con el aumento del oxígeno incluyen la aparición de paleosuelos antiguos de color rojo óxido , [19] fraccionamiento de isótopos diferentes de elementos como el azufre , [32] y glaciaciones globales y eventos de Tierra Bola de Nieve , [33] quizás causados por la oxidación del metano por el oxígeno, sin mencionar una revisión de los tipos de organismos y metabolismos en la Tierra. Mientras que los organismos anteriores al aumento del oxígeno probablemente estaban envenenados por el gas oxígeno como lo están muchos anaerobios hoy, [34] aquellos que desarrollaron formas de aprovechar el poder de aceptación de electrones y donación de energía del oxígeno estaban preparados para prosperar y colonizar el entorno aeróbico.
La Tierra no ha permanecido igual desde su formación planetaria hace 4.500 millones de años. [35] [36] Los continentes se han formado, roto y colisionado, ofreciendo nuevas oportunidades y barreras para la dispersión de la vida. El estado redox de la atmósfera y los océanos ha cambiado, como lo indican los datos isotópicos. Las cantidades fluctuantes de compuestos inorgánicos como el dióxido de carbono , el nitrógeno , el metano y el oxígeno han sido impulsadas por la vida que desarrolla nuevos metabolismos biológicos para producir estos químicos y han impulsado la evolución de nuevos metabolismos para usar esos químicos. La Tierra adquirió un campo magnético de aproximadamente 3,4 Ga [37] que ha sufrido una serie de inversiones geomagnéticas del orden de millones de años. [38] La temperatura de la superficie está en constante fluctuación, cayendo en glaciaciones y eventos de Tierra Bola de Nieve debido a la retroalimentación del albedo del hielo , [39] aumentando y derritiéndose debido a la desgasificación volcánica, y estabilizándose debido a la retroalimentación de la erosión de silicatos . [40]
Y la Tierra no es la única que ha cambiado: la luminosidad del Sol ha aumentado con el tiempo. Dado que las rocas registran una historia de temperaturas relativamente constantes desde los orígenes de la Tierra, debe haber habido más gases de efecto invernadero para mantener altas las temperaturas en el Arcaico, cuando el Sol era más joven y más débil. [41] Todas estas grandes diferencias en el entorno de la Tierra impusieron restricciones muy diferentes a la evolución de la vida a lo largo de la historia de nuestro planeta. Además, siempre se están produciendo cambios más sutiles en el hábitat de la vida, que dan forma a los organismos y rastros que observamos hoy y en el registro de rocas.
El código genético es fundamental para observar la historia de la evolución y comprender las capacidades de los organismos. Los genes son la unidad básica de la herencia y la función y, como tal, son la unidad básica de la evolución y el medio detrás del metabolismo . [42]
La filogenia toma secuencias genéticas de organismos vivos y las compara entre sí para revelar relaciones evolutivas, de forma muy similar a como un árbol genealógico revela cómo los individuos están conectados con sus primos lejanos. [43] Nos permite descifrar las relaciones modernas e inferir cómo ocurrió la evolución en el pasado.
La filogenia puede dar una idea de la historia cuando se combina con un poco más de información. Cada diferencia en el ADN indica divergencia entre una especie y otra. [43] Esta divergencia, ya sea por deriva o por selección natural, es representativa de un lapso de tiempo. [43] La comparación de secuencias de ADN por sí sola proporciona un registro de la historia de la evolución con una medida arbitraria de distancia filogenética que “data” ese último ancestro común. Sin embargo, si se dispone de información sobre la tasa de mutación genética o hay marcadores geológicos para calibrar la divergencia evolutiva (es decir, fósiles ), tenemos una cronología de la evolución. [44] A partir de ahí, con una idea sobre otros cambios contemporáneos en la vida y el medio ambiente, podemos comenzar a especular por qué se podrían haber seleccionado ciertos caminos evolutivos. [45]
La biología molecular permite a los científicos comprender la función de un gen mediante el cultivo microbiano y la mutagénesis . La búsqueda de genes similares en otros organismos y en datos metagenómicos y metatranscriptómicos nos permite entender qué procesos podrían ser relevantes e importantes en un ecosistema determinado, lo que nos permite conocer los ciclos biogeoquímicos de ese entorno.
Por ejemplo, un problema intrigante en geobiología es el papel de los organismos en el ciclo global del metano . La genética ha revelado que el gen de la metano monooxigenasa ( pmo ) se utiliza para oxidar el metano y está presente en todos los oxidadores aeróbicos de metano o metanótrofos . [46] La presencia de secuencias de ADN del gen pmo en el medio ambiente se puede utilizar como un indicador de metanotrofia. [47] [48] Una herramienta más generalizable es el gen del ARN ribosómico 16S , que se encuentra en bacterias y arqueas. Este gen evoluciona muy lentamente con el tiempo y no suele transferirse horizontalmente , por lo que a menudo se utiliza para distinguir diferentes unidades taxonómicas de organismos en el medio ambiente. [9] [49] De esta manera, los genes son pistas sobre el metabolismo y la identidad de los organismos. La genética nos permite preguntar "¿quién está ahí?" y "¿qué están haciendo?". Este enfoque se llama metagenómica . [49]
La vida aprovecha las reacciones químicas para generar energía, realizar la biosíntesis y eliminar los desechos. [52] Los diferentes organismos utilizan enfoques metabólicos muy diferentes para satisfacer estas necesidades básicas. [53] Mientras que los animales como nosotros estamos limitados a la respiración aeróbica , otros organismos pueden "respirar" sulfato (SO42-), nitrato (NO3-), hierro férrico (Fe(III)) y uranio (U(VI)), o vivir de la energía de la fermentación . [53] Algunos organismos, como las plantas, son autótrofos , lo que significa que pueden fijar el dióxido de carbono para la biosíntesis. Las plantas son fotoautótrofas , ya que utilizan la energía de la luz para fijar el carbono. Los microorganismos emplean la fotoautotrofia oxigénica y anoxigénica, así como la quimioautotrofia . Las comunidades microbianas pueden coordinarse en metabolismos sintróficos para cambiar la cinética de reacción a su favor. Muchos organismos pueden realizar múltiples metabolismos para lograr el mismo objetivo final; estos se denominan mixótrofos . [53]
El metabolismo biótico está directamente relacionado con el ciclo global de elementos y compuestos en la Tierra. El entorno geoquímico alimenta la vida, que luego produce diferentes moléculas que van al entorno externo. (Esto es directamente relevante para la biogeoquímica ). Además, las reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas que a veces prefieren un isótopo sobre otros. Por ejemplo, la fotosíntesis oxigénica es catalizada por RuBisCO , que prefiere el carbono-12 sobre el carbono-13, lo que resulta en el fraccionamiento de isótopos de carbono en el registro de rocas. [54]
Las rocas sedimentarias preservan restos de la historia de la vida en la Tierra en forma de fósiles , biomarcadores , isótopos y otros rastros. El registro de rocas está lejos de ser perfecto, y la preservación de biofirmas es un suceso poco común. Comprender qué factores determinan el grado de preservación y el significado detrás de lo que se preserva son componentes importantes para desentrañar la historia antigua de la coevolución de la vida y la Tierra. [8] El registro sedimentario permite a los científicos observar cambios en la vida y la Tierra en la composición a lo largo del tiempo y, a veces, incluso fechar transiciones importantes, como eventos de extinción.
Algunos ejemplos clásicos de geobiología en el registro sedimentario incluyen los estromatolitos y las formaciones de hierro bandeado. El papel de la vida en el origen de ambos es un tema muy debatido. [19]
La primera vida surgió de reacciones químicas abióticas . No se sabe con certeza cuándo, cómo y en qué planeta ocurrió. Sin embargo, la vida sigue las reglas de la química y la física sin vida y surgió de ellas . Está limitada por principios como la termodinámica . Este es un concepto importante en este campo porque representa el epítome de la interconexión, si no la igualdad, de la vida y la Tierra. [55]
Aunque a menudo se delega en el campo de la astrobiología , los intentos de comprender cómo y cuándo surgió la vida también son relevantes para la geobiología. [56] Los primeros grandes avances hacia la comprensión del "cómo" llegaron con el experimento de Miller-Urey , cuando los aminoácidos se formaron a partir de una " sopa primordial " simulada. Otra teoría es que la vida se originó en un sistema muy parecido a los respiraderos hidrotermales en los centros de expansión mediooceánicos . En la síntesis de Fischer-Tropsch , una variedad de hidrocarburos se forman en condiciones similares a las de los respiraderos. Otras ideas incluyen la hipótesis del "Mundo del ARN" , que postula que la primera molécula biológica fue el ARN , y la idea de que la vida se originó en otra parte del sistema solar y fue traída a la Tierra, tal vez a través de un meteorito . [55]
Si bien la geobiología es un campo diverso y variado, que abarca ideas y técnicas de una amplia gama de disciplinas, hay una serie de métodos importantes que son clave para el estudio de la interacción de la vida y la Tierra que se destacan aquí. [3]
Como sugiere su nombre, la geobiología está estrechamente relacionada con muchos otros campos de estudio y no tiene límites claramente definidos ni un acuerdo perfecto sobre lo que comprenden exactamente. Algunos profesionales adoptan una visión muy amplia de sus límites, que abarca muchos campos más antiguos y establecidos, como la biogeoquímica, la paleontología y la ecología microbiana. Otros adoptan una visión más estrecha y la asignan a la investigación emergente que se encuentra entre estos campos existentes, como la geomicrobiología. La siguiente lista incluye tanto aquellos que son claramente parte de la geobiología, por ejemplo, la geomicrobiología, como aquellos que comparten intereses científicos pero que históricamente no se han considerado una subdisciplina de la geobiología, por ejemplo, la paleontología.
La astrobiología es un campo interdisciplinario que utiliza una combinación de datos geobiológicos y científicos planetarios para establecer un contexto para la búsqueda de vida en otros planetas . El origen de la vida a partir de la química y la geología de elementos no vivos, o abiogénesis , es un tema importante en la astrobiología. Aunque es fundamentalmente una preocupación ligada a la Tierra y, por lo tanto, de gran interés geobiológico, llegar al origen de la vida requiere considerar qué requiere la vida, qué es especial en la Tierra, si es que hay algo especial, qué podría haber cambiado para permitir que la vida floreciera, qué constituye evidencia de vida e incluso qué constituye la vida misma. Estas son las mismas preguntas que los científicos podrían hacerse cuando buscan vida extraterrestre. Además, los astrobiólogos investigan la posibilidad de vida basada en otros metabolismos y elementos, la capacidad de supervivencia de los organismos de la Tierra en otros planetas o naves espaciales, la evolución planetaria y del sistema solar y la geoquímica espacial. [57]
La biogeoquímica es una ciencia de sistemas que sintetiza el estudio de los procesos biológicos, geológicos y químicos para comprender las reacciones y la composición del medio ambiente natural. Se ocupa principalmente de los ciclos elementales globales, como el del nitrógeno y el carbono. El padre de la biogeoquímica fue James Lovelock , cuya “ hipótesis de Gaia ” propuso que los sistemas biológicos, químicos y geológicos de la Tierra interactúan para estabilizar las condiciones en la Tierra que sustentan la vida. [58]
La geobioquímica es similar a la biogeoquímica , pero se diferencia en que pone énfasis en los efectos de la geología en el desarrollo de los procesos bioquímicos de la vida, a diferencia del papel de la vida en los ciclos de la Tierra. Su objetivo principal es vincular los cambios biológicos, que abarcan las modificaciones evolutivas de los genes y los cambios en la expresión de genes y proteínas, con los cambios en la temperatura, la presión y la composición de los procesos geoquímicos para comprender cuándo y cómo evolucionó el metabolismo. La geobioquímica se basa en la noción de que la vida es una respuesta planetaria porque la catálisis metabólica permite la liberación de la energía atrapada por un planeta que se enfría. [59]
La microbiología es una disciplina científica amplia que se ocupa del estudio de la vida que se observa mejor bajo un microscopio. Abarca varios campos que tienen una relevancia directa con la geobiología, y todas las herramientas de la microbiología pertenecen a la geobiología. La microbiología ambiental está especialmente entrelazada con la geobiología, ya que busca comprender los organismos y procesos reales que son relevantes en la naturaleza, a diferencia del enfoque tradicional de la microbiología basado en el laboratorio. La ecología microbiana es similar, pero tiende a centrarse más en los estudios de laboratorio y las relaciones entre los organismos dentro de una comunidad, así como dentro del ecosistema de su entorno físico químico y geológico. Ambos se basan en técnicas como la recolección de muestras de diversos entornos, la metagenómica , la secuenciación de ADN y la estadística .
La geomicrobiología estudia tradicionalmente las interacciones entre microbios y minerales . Si bien generalmente depende de las herramientas de la microbiología, la geoquímica microbiana utiliza métodos geológicos y químicos para abordar el mismo tema desde la perspectiva de las rocas. La geomicrobiología y la geoquímica microbiana (GMG) es un campo interdisciplinario relativamente nuevo que aborda de manera más amplia la relación entre los microbios, la Tierra y los sistemas ambientales. Anunciada como un subconjunto tanto de la geobiología como de la geoquímica, la GMG busca comprender los ciclos biogeoquímicos elementales y la evolución de la vida en la Tierra. Específicamente, plantea preguntas sobre dónde viven los microbios, su abundancia local y global, su bioquímica estructural y funcional, cómo han evolucionado, la biomineralización y su potencial de conservación y presencia en el registro de rocas. En muchos sentidos, la GMG parece ser equivalente a la geobiología, pero difiere en alcance: la geobiología se centra en el papel de toda la vida, mientras que la GMG es estrictamente microbiana. De todos modos, son estas criaturas más diminutas las que dominaron la historia de la vida integrada a lo largo del tiempo y parecen haber tenido los efectos de mayor alcance. [60]
La geomicrobiología molecular adopta un enfoque mecanicista para comprender los procesos biológicos que son geológicamente relevantes. Puede ser a nivel de ADN, proteínas, lípidos o cualquier metabolito . Un ejemplo de investigación de geomicrobiología molecular es estudiar cómo los campos de lava creados recientemente son colonizados por microbios. La Universidad de Helsinki está realizando actualmente una investigación para determinar qué rasgos microbianos específicos son necesarios para una colonización inicial exitosa y cómo las olas de sucesión microbiana pueden transformar la roca volcánica en suelo fértil. [61]
La geoquímica orgánica es el estudio de las moléculas orgánicas que aparecen en el registro fósil de las rocas sedimentarias. La investigación en este campo se centra en los fósiles moleculares que a menudo son biomarcadores lipídicos. Moléculas como los esteroles y los hopanoides, lípidos de membrana que se encuentran en eucariotas y bacterias, respectivamente, se pueden conservar en el registro de rocas en escalas de tiempo de miles de millones de años. Tras la muerte del organismo del que proceden y la sedimentación, experimentan un proceso llamado diagénesis por el que se pierden muchos de los grupos funcionales específicos de los lípidos, pero el esqueleto de hidrocarburos permanece intacto. Estos lípidos fosilizados se denominan esteranos y hopanos, respectivamente. [62] También existen otros tipos de fósiles moleculares, como las porfirinas , cuyo descubrimiento en el petróleo por Alfred E. Treibs condujo en realidad a la invención de este campo. [8] Otros aspectos de la geoquímica que también son pertinentes para la geobiología incluyen la geoquímica de isótopos, en la que los científicos buscan el fraccionamiento de isótopos en el registro de rocas, y el análisis químico de biominerales , como la magnetita o el oro precipitado microbianamente.
La paleontología , quizás la más antigua de todas, es el estudio de los fósiles. Implica el descubrimiento, la excavación, la datación y la comprensión paleoecológica de cualquier tipo de fósil, microbiano o de dinosaurio, rastro o cuerpo fósil. La micropaleontología es particularmente relevante para la geobiología. Los supuestos microfósiles bacterianos y los antiguos estromatolitos se utilizan como evidencia del surgimiento de metabolismos como la fotosíntesis oxigénica. [63] La búsqueda de fósiles moleculares, como biomarcadores lipídicos como esteranos y hopanos, también ha desempeñado un papel importante en la geobiología y la geoquímica orgánica. [8] Las subdisciplinas relevantes incluyen la paleoecología y la paleobiogeografía .
La biogeografía es el estudio de la distribución geográfica de la vida a lo largo del tiempo. Puede analizar la distribución actual de los organismos en los continentes o entre micronichos, o la distribución de los organismos a lo largo del tiempo o en el pasado, lo que se denomina paleobiogeografía.
La biología evolutiva es el estudio de los procesos evolutivos que han dado forma a la diversidad de la vida en la Tierra. Incorpora la genética , la ecología, la biogeografía y la paleontología para analizar temas como la selección natural , la varianza, la adaptación , la divergencia, la deriva genética y la especiación .
La ecohidrología es un campo interdisciplinario que estudia las interacciones entre el agua y los ecosistemas. Los isótopos estables del agua se utilizan a veces como marcadores de las fuentes de agua y de las vías de flujo entre el entorno físico y la biosfera. [64] [65]
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