stringtranslate.com

Microbialita

Microbialitos en las rocas del lago Salda
Formación de microbialitos emergentes en el lago Van, Anatolia Oriental
Clasificación de microbialitos (rediseñada y simplificada de Schmid, 1996 [1] ).
Estromatolitos: microbialitos laminados (estromatolito silicificado precámbrico, sílex de Strelley Pool (cratón de Pilbara), oeste de Australia )

La microbialita es un depósito sedimentario bentónico compuesto de lodo carbonatado (diámetro de partícula < 5 μm ) que se forma con la mediación de microbios . El lodo carbonatado constituyente es un tipo de automicrita (o lodo carbonatado autigénico ); por lo tanto, precipita in situ en lugar de ser transportado y depositado. Al formarse in situ, una microbialita puede verse como un tipo de roca límite donde los constructores de arrecifes son microbios, y la precipitación de carbonato es inducida bióticamente en lugar de formar pruebas, conchas o esqueletos.

Los microbialitos también pueden definirse como tapetes microbianos con capacidad de litificación . [2] Las bacterias pueden precipitar carbonato tanto en aguas poco profundas como profundas (a excepción de las cianobacterias ) y, por lo tanto, los microbialitos pueden formarse independientemente de la luz solar. [3]

Los microbios son la base de muchos ecosistemas lacustres , como el biosistema del Gran Lago Salado con sus millones de aves migratorias [4] o, sirviendo en el lago Alchichica como criaderos de ajolotes ( Ambystoma taylori ) y una variedad de peces.

Los microbiolitos fueron muy importantes para la formación de calizas precámbricas y fanerozoicas en muchos ambientes diferentes, marinos y no marinos. La mejor edad para los estromatolitos fue de 2800 Ma a 1000 Ma, donde los estromatolitos fueron los principales constituyentes de las plataformas carbonatadas [3]

Clasificación

Los microbiolitos pueden tener tres tejidos diferentes: [3]

Evolución

Los microbialitos jugaron un papel importante en la evolución de la atmósfera terrestre, ya que fueron nichos ancestrales donde surgieron los primeros metabolismos microbianos capaces de liberar oxígeno. Los microbialitos saturaron de oxígeno los sistemas costeros y posteriormente la atmósfera primitiva, cambiándola de un estado reducido a un estado oxidado. [5] Los microbialitos fósiles (también llamados estromatolitos) del Precámbrico y Fanerozoico son una de las primeras evidencias de vida comunitaria. Los microbialitos más antiguos están datados en 3.500 millones de años. [6] [ necesita actualización ] La evidencia fósil sugiere que los organismos productores de microbialitos fueron una forma de vida muy abundante desde el Arcaico temprano hasta el Proterozoico tardío, hasta que sus comunidades disminuyeron debido a la depredación de foraminíferos y otros microorganismos eucariotas. [7] Los microbialitos volvieron a ser comunes brevemente después del evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico . [8] [9] [10]

Formación de microbialitos

La formación de microbialitos es compleja y es un proceso continuo de precipitación y disolución , donde se acoplan diferentes metabolismos microbianos y está presente un alto índice de saturación (IS) de iones en el agua. [11]

Los microbialitos tienen dos posibles mecanismos de génesis:

1) Precipitación mineral: es el principal proceso de formación de los microbialitos y puede deberse a precipitación inorgánica o a la influencia pasiva de los metabolismos microbianos. También puede haber precipitación por saturación del microambiente cuando las sustancias poliméricas extracelulares (SPE) se degradan rápidamente, aumentando la saturación iónica. [12]

2) Atrapamiento y fijación: cuando la comunidad microbiana incluye partículas minerales del entorno que se adhieren a las sustancias poliméricas extracelulares (SPE). Este proceso es muy popular, ya que fue descrito en microbialitos modernos de Shark Bay (Australia) y Bahamas , pero se ha demostrado que es muy poco común a lo largo de los 3500 millones de años de historia geológica de los microbialitos. [13]

Distribución de microbios modernos

Los microbialitos modernos vivos (de menos de 20.000 años de antigüedad) son raros y se pueden encontrar confinados en lugares como:

Composición

Las microbialitas están formadas por capas de algún componente orgánico y de algún mineral. [14] El componente orgánico es un elaborado tapete microbiano donde diferentes comunidades de microorganismos interactúan según diferentes metabolismos y crean un micronicho donde coexisten organismos fotótrofos oxigénicos y anoxigénicos: fijadores de nitrógeno , reductores de azufre , metanotróficos , metanógenos , oxidantes de hierro , y una infinidad de descomponedores heterótrofos . [15] El componente mineral está compuesto por carbonatos, generalmente carbonato de calcio o carbonatos de magnesio como la hidromagnesita , aunque también puede haber siliconas sinterizadas , es decir, silicatos ; e incluyen formas minerales de azufre, hierro ( pirita ) o fósforo. [12] El carbonato suele ser un tipo de automicrita autógena, por lo que precipita in situ. Las microbialitas pueden considerarse un tipo de roca sedimentaria biogénica donde los constructores de arrecifes son microbios y se induce la precipitación de carbonatos. Los microorganismos pueden precipitar carbonato tanto en aguas profundas como poco profundas.

Microbios que producen microbialitos

Un amplio número de estudios han analizado la diversidad de microorganismos que viven en la superficie de los microbialitos. [16] [17] Muy a menudo, esta diversidad es muy alta e incluye bacterias, arqueas y eucariotas. Si bien la diversidad filogenética de estas comunidades microbianas está bastante bien evaluada mediante biología molecular, la identidad de los organismos que contribuyen a la formación de carbonato sigue siendo incierta. Curiosamente, algunos microorganismos parecen estar presentes en los microbialitos que se forman en varios lagos diferentes, lo que define un microbioma central. [18] [16] Los microbios que precipitan carbonato para construir microbialitos son en su mayoría procariotas , que incluyen bacterias y arqueas . Las bacterias productoras de carbonato más conocidas son las cianobacterias y las bacterias reductoras de sulfato . [19] Otras bacterias pueden desempeñar un papel destacado, como las bacterias que realizan la fotosíntesis anoxigénica [20] . Las arqueas suelen ser extremófilas y, por lo tanto, viven en entornos remotos donde otros organismos no pueden vivir, como los fumadores blancos en el fondo de los océanos.

Los microbios eucariotas , en cambio, producen menos carbonato que los procariotas. [21]

Interés en el estudio de los microbialitos

Existe un gran interés en el estudio de los microbialitos fósiles en el campo de la paleontología ya que aportan datos relevantes sobre el paleoclima y funcionan como indicadores bioclimáticos. [22] También existe interés en estudiarlos en el campo de la astrobiología, ya que al ser una de las primeras formas de vida, se esperaría encontrar evidencia de estas estructuras en otros planetas. [23] El estudio de los microbialitos modernos puede aportar información relevante y servir como indicadores ambientales para la gestión y conservación de áreas naturales protegidas. [24] Debido a su capacidad para formar minerales y precipitar material detrítico, se han sugerido aplicaciones biotecnológicas y de biorremediación en sistemas acuáticos para el secuestro de dióxido de carbono, ya que los microbialitos pueden funcionar como sumideros de carbono. [25]

Referencias

  1. ^ Schmid, DU (1996). "Mikrobolithe und Mikroinkrustierer aus dem Oberjura". Perfil . 9 : 101–251.
  2. ^ Dupraz, Christophe; Visscher, Pieter T. (septiembre de 2005). "Litificación microbiana en estromatolitos marinos y esteras hipersalinas". Tendencias en microbiología . 13 (9): 429–438. doi :10.1016/j.tim.2005.07.008. PMID  16087339.
  3. ^ abc Erik., Flügel (2010). Microfacies de rocas carbonatadas: análisis, interpretación y aplicación . Munnecke, Axel. (2.ª ed.). Heidelberg: Springer. ISBN 9783642037962.OCLC 663093942  .
  4. ^ "La sequía afecta negativamente a los microbios y el ecosistema del Gran Lago Salado". Servicio Geológico de Utah . Departamento de Recursos Naturales. 15 de julio de 2021. Consultado el 18 de julio de 2021 .
  5. ^ Laval, Bernard; Cady, Sherry L.; Pollack, John C.; McKay, Christopher P.; Bird, John S.; Grotzinger, John P.; Ford, Derek C.; Bohm, Harry R. (octubre de 2000). "Análogos de microbialitos de agua dulce modernos para estructuras de arrecifes dendríticos antiguos". Nature . 407 (6804): 626–629. Bibcode :2000Natur.407..626L. doi :10.1038/35036579. ISSN  0028-0836. PMID  11034210. S2CID  4420988.
  6. ^ Awramik, Stanley M. (19 de noviembre de 1971). "Diversidad de estromatolitos columnares precámbricos: reflejo de la apariencia de los metazoos". Science . 174 (4011): 825–827. Bibcode :1971Sci...174..825A. doi :10.1126/science.174.4011.825. ISSN  0036-8075. PMID  17759393. S2CID  2302113.
  7. ^ Bernhard, JM; Edgcomb, VP; Visscher, PT; McIntyre-Wressnig, A.; Summons, RE; Bouxsein, ML; Louis, L.; Jeglinski, M. (28 de mayo de 2013). "Información sobre las influencias de los foraminíferos en las microestructuras de microbialitos en Highborne Cay, Bahamas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 110 (24): 9830–9834. Bibcode :2013PNAS..110.9830B. doi : 10.1073/pnas.1221721110 . ISSN  0027-8424. PMC 3683713 . PMID  23716649. 
  8. ^ Brayard, Arnaud; Vennin, Emmanuelle; Olivier, Nicolas; Bylund, Kevin G.; Jenks, Jim; Stephen, Daniel A.; Bucher, Hugo; Hofmann, Richard; Goudemand, Nicolas; Escarguel, Gilles (18 de septiembre de 2011). «Arrecifes metazoarios transitorios tras la extinción masiva del final del Pérmico». Nature Geoscience . 4 (1): 693–697. Bibcode :2011NatGe...4..693B. doi :10.1038/ngeo1264 . Consultado el 10 de agosto de 2024 .
  9. ^ Wu, Siqi; Chen, Zhong-Qiang; Fang, Yuheng; Pei, Yu; Yang, Hao; Ogg, James (15 de noviembre de 2017). "Un depósito de microbialita de límite Pérmico-Triásico de la Plataforma Yangtze oriental (Provincia de Jiangxi, sur de China): Características geobiológicas, composición del ecosistema y condiciones redox". Paleogeografía, Paleoclimatología, Paleoecología . 486 : 58–73. Bibcode :2017PPP...486...58W. doi :10.1016/j.palaeo.2017.05.015 . Consultado el 8 de mayo de 2023 .
  10. ^ Kershaw, S.; Crasquin, S.; Li, Y.; Collin, P.‐Y.; Forel, M.‐B.; Mu, X.; Baud, A.; Wang, Y.; Xie, S.; Maurer, F.; Guo, L. (13 de noviembre de 2011). "Microbialitos y cambio ambiental global a través del límite Pérmico-Triásico: una síntesis". Geobiología . 10 (1): 25–47. doi :10.1111/j.1472-4669.2011.00302.x. ISSN  1472-4677 . Consultado el 20 de agosto de 2024 – a través de Wiley Online Library.
  11. ^ Chagas, Anderson AP; Webb, Gregory E.; Burne, Robert V.; Southam, Gordon (noviembre de 2016). "Microbialidades lacustres modernas: hacia una síntesis de geoquímica y mineralogía acuosa y carbonatada". Earth-Science Reviews . 162 : 338–363. Bibcode :2016ESRv..162..338C. doi :10.1016/j.earscirev.2016.09.012. ISSN  0012-8252.
  12. ^ ab Dupraz, Christophe; Reid, R. Pamela; Braissant, Olivier; Decho, Alan W.; Norman, R. Sean; Visscher, Pieter T. (octubre de 2009). "Procesos de precipitación de carbonato en tapetes microbianos modernos". Earth-Science Reviews . 96 (3): 141–162. Bibcode :2009ESRv...96..141D. doi :10.1016/j.earscirev.2008.10.005. ISSN  0012-8252.
  13. ^ Suarez-Gonzalez, P.; Benito, MI; Quijada, IE; Mas, R.; Campos-Soto, S. (2019-07-01). "'Atrapamiento y unión': una revisión de los factores que controlan el desarrollo de microbialitos aglutinados fósiles y su distribución en el espacio y el tiempo". Earth-Science Reviews . 194 : 182–215. doi :10.1016/j.earscirev.2019.05.007. hdl : 10651/56917 . ISSN  0012-8252.
  14. ^ Centeno, Carla M.; Legendre, Pierre; Beltrán, Yislem; Alcántara-Hernández, Rocío J.; Lidström, Ulrika E.; Ashby, Mateo N.; Falcón, Luisa I. (2 de agosto de 2012). "La diversidad y composición genética de los microbialitos se relacionan con variables ambientales". Ecología de microbiología FEMS . 82 (3): 724–735. doi : 10.1111/j.1574-6941.2012.01447.x . ISSN  0168-6496. PMID  22775797. S2CID  26194549.
  15. ^ White, Richard Allen; Chan, Amy M.; Gavelis, Gregory S.; Leander, Brian S.; Brady, Allyson L.; Slater, Gregory F.; Lim, Darlene SS; Suttle, Curtis A. (28 de enero de 2016). "El análisis metagenómico sugiere que los microbios de agua dulce modernos albergan una comunidad microbiana central distinta". Frontiers in Microbiology . 6 : 1531. Bibcode :2016FrMic...3.1531W. doi : 10.3389/fmicb.2015.01531 . ISSN  1664-302X. PMC 4729913 . PMID  26903951. 
  16. ^ ab Iniesto, Miguel; Moreira, David; Reboul, Guillaume; Deschamps, Philippe; Benzerara, Karim; Bertolino, Paola; Saghai, Aurélien; Tavera, Rosaluz; López‐García, Purificación (enero 2021). "Comunidades microbianas centrales de microbios lacustres muestreadas a lo largo de un gradiente de alcalinidad". Microbiología Ambiental . 23 (1): 51–68. doi :10.1111/1462-2920.15252. ISSN  1462-2912. PMID  32985763. S2CID  222161047.
  17. ^ Couradeau, Estelle; Benzerara, Karim; Moreira, David; Gérard, Emmanuelle; Kaźmierczak, Józef; Tavera, Rosaluz; López-García, Purificación (2011-12-14). "Estructura de la comunidad procariota y eucariota en microbialitos de campo y cultivados del lago alcalino Alchichica (México)". PLOS ONE . ​​6 (12): e28767. Bibcode :2011PLoSO...628767C. doi : 10.1371/journal.pone.0028767 . ISSN  1932-6203. PMC 3237500 . PMID  22194908. 
  18. ^ White, Richard Allen; Power, Ian M.; Dipple, Gregory M.; Southam, Gordon; Suttle, Curtis A. (23 de septiembre de 2015). "El análisis metagenómico revela que los microbialitos modernos y los tapetes microbianos polares tienen un potencial taxonómico y funcional similar". Frontiers in Microbiology . 6 : 966. doi : 10.3389/fmicb.2015.00966 . ISSN  1664-302X. PMC 4585152 . PMID  26441900. 
  19. ^ Chagas, Anderson AP; Webb, Gregory E.; Burne, Robert V.; Southam, Gordon (noviembre de 2016). "Microbialidades lacustres modernas: hacia una síntesis de geoquímica y mineralogía acuosa y carbonatada". Earth-Science Reviews . 162 : 338–363. Bibcode :2016ESRv..162..338C. doi :10.1016/j.earscirev.2016.09.012. ISSN  0012-8252.
  20. ^ Saghaï, Aurélien; Zivanovic, Yvan; Zeyen, Nina; Moreira, David; Benzerara, Karim; Deschamps, Philippe; Bertolino, Paola; Ragón, Marie; Tavera, Rosaluz; López-Archilla, Ana I.; López-García, Purificación (5 de agosto de 2015). "Los análisis de diversidad basados ​​en metagenomas sugieren una contribución significativa de linajes no cianobacterianos a la precipitación de carbonatos en microbios modernos". Fronteras en Microbiología . 6 : 797. doi : 10.3389/fmicb.2015.00797 . ISSN  1664-302X. PMC 4525015 . PMID  26300865. 
  21. ^ Riding, Robert (2000). "Carbonatos microbianos: el registro geológico de las esteras y biopelículas bacterianas y algales calcificadas". Sedimentology . 47 (s1): 179–214. doi :10.1046/j.1365-3091.2000.00003.x. ISSN  1365-3091. S2CID  130272076.
  22. ^ Webb, Gregory E.; Kamber, Balz S. (mayo de 2000). "Elementos de tierras raras en microbialitas arrecifales del Holoceno: un nuevo indicador de aguas marinas poco profundas". Geochimica et Cosmochimica Acta . 64 (9): 1557–1565. Bibcode :2000GeCoA..64.1557W. doi :10.1016/s0016-7037(99)00400-7. ISSN  0016-7037.
  23. ^ Noffke, Nora (febrero de 2015). "Estructuras sedimentarias antiguas en el miembro del lago Gillespie de <3,7 Ga, Marte, que se asemejan a la morfología macroscópica, las asociaciones espaciales y la sucesión temporal en microbialitos terrestres". Astrobiología . 15 (2): 169–192. Bibcode :2015AsBio..15..169N. doi :10.1089/ast.2014.1218. ISSN  1531-1074. PMID  25495393.
  24. ^ Enciclopedia de geobiología. J. Reitner, Volker Thiel. Dordrecht: Springer. 2011. ISBN 978-1-4020-9212-1.OCLC 710152961  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: otros ( enlace )
  25. ^ Fronteras en bioingeniería y biotecnología . Frontiers Media SA. doi : 10.3389/fbioe .