Formaciones de Hierro en Terrazas: Procesos Biogeoquímicos que Contribuyen a la Biomineralización Microbiana y a la Conservación de Microfósiles
Autores: Shuster, Jeremiah; Rea, Maria Angelica; Etschmann, Barbara; Brugger, Joël; Reith, Frank
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Formaciones de Hierro en Terrazas: Procesos Biogeoquímicos que Contribuyen a la Biomineralización Microbiana y a la Conservación de Microfósiles
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Formaciones de hierro
Comunidades bacterianas
Quimioautótrofas
Bacterias oxidantes de hierro
Bacterias reductoras de hierro
Biomineralización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Las formaciones de hierro en terrazas (TIFs) son estructuras laminadas que cubren áreas del tamaño de un metro cuadrado en la superficie de caras de bancos desgastados y pilas de relaves en la mina Mount Morgan, que es una mina a cielo abierto no operativa ubicada en Queensland, Australia. Los TIFs muestreados fueron analizados utilizando técnicas moleculares y microanalíticas para evaluar las comunidades bacterianas que probablemente contribuyeron al desarrollo de estas estructuras. La comunidad bacteriana de los TIFs era más diversa en comparación con los relaves sobre los cuales se habían formado los TIFs. La detección de bacterias quimiolitotróficas oxidantes de hierro, es decir, y, y bacterias reductoras de hierro, es decir, sugiere que la oxidación/reducción del hierro son procesos continuos que ocurren dentro de los TIFs. Se enriquecieron bacterias acidófilas oxidantes de hierro a partir de los TIFs. Se utilizó microscopía electrónica de alta resolución para caracterizar la biomineralización de hierro, es decir, la asociación de células con precipitados minerales de hidróxido de hierro, que sirvieron como un análogo para identificar los microfósiles estructurales de células individuales así como biopelículas dentro de las laminaciones de hidróxido de hierro, es decir, capas alternas que contienen schwertmannita (FeO(OH)(SO)) y goethita (FeO(OH)). La modelización cinética estimó que tomaría entre 0.25 y 2.28 años formar aproximadamente un gramo de schwertmannita como una laminación sobre una superficie de un metro, contribuyendo así al desarrollo de los TIFs. Este período de tiempo podría corresponder con lluvias estacionales o con precipitaciones anuales superiores a la media. En cualquier caso, la presencia de agua es crítica para mantener la actividad microbiana y, posteriormente, la precipitación mineral de hidróxido de hierro. Los TIFs de la mina Mount Morgan también contienen laminaciones de yeso (CaSO·2HO) alternando con laminaciones de hidróxido de hierro. Estas laminaciones de yeso probablemente representaron períodos más secos del año, en los cuales cristales de yeso de tamaño milimétrico presumiblemente se precipitaron a medida que el agua se evaporaba gradualmente. Curiosamente, el yeso actuó como un sustrato para la adhesión de células y el crecimiento de biopelículas que eventualmente se mineralizaron dentro de schwertmannita y goethita. La disolución y reprecipitación de yeso sugieren que podrían existir microambientes con condiciones de pH casi neutro dentro de los TIFs, apoyando así la oxidación del hierro bajo condiciones de pH casi neutro. En conclusión, este estudio destaca la relación entre los microbios para el desarrollo de los TIFs y también proporciona interpretaciones de los procesos biogeoquímicos que contribuyen a la preservación de células bacterianas y biopelículas enteras en condiciones ácidas.
Descripción
Las formaciones de hierro en terrazas (TIFs) son estructuras laminadas que cubren áreas del tamaño de un metro cuadrado en la superficie de caras de bancos desgastados y pilas de relaves en la mina Mount Morgan, que es una mina a cielo abierto no operativa ubicada en Queensland, Australia. Los TIFs muestreados fueron analizados utilizando técnicas moleculares y microanalíticas para evaluar las comunidades bacterianas que probablemente contribuyeron al desarrollo de estas estructuras. La comunidad bacteriana de los TIFs era más diversa en comparación con los relaves sobre los cuales se habían formado los TIFs. La detección de bacterias quimiolitotróficas oxidantes de hierro, es decir, y, y bacterias reductoras de hierro, es decir, sugiere que la oxidación/reducción del hierro son procesos continuos que ocurren dentro de los TIFs. Se enriquecieron bacterias acidófilas oxidantes de hierro a partir de los TIFs. Se utilizó microscopía electrónica de alta resolución para caracterizar la biomineralización de hierro, es decir, la asociación de células con precipitados minerales de hidróxido de hierro, que sirvieron como un análogo para identificar los microfósiles estructurales de células individuales así como biopelículas dentro de las laminaciones de hidróxido de hierro, es decir, capas alternas que contienen schwertmannita (FeO(OH)(SO)) y goethita (FeO(OH)). La modelización cinética estimó que tomaría entre 0.25 y 2.28 años formar aproximadamente un gramo de schwertmannita como una laminación sobre una superficie de un metro, contribuyendo así al desarrollo de los TIFs. Este período de tiempo podría corresponder con lluvias estacionales o con precipitaciones anuales superiores a la media. En cualquier caso, la presencia de agua es crítica para mantener la actividad microbiana y, posteriormente, la precipitación mineral de hidróxido de hierro. Los TIFs de la mina Mount Morgan también contienen laminaciones de yeso (CaSO·2HO) alternando con laminaciones de hidróxido de hierro. Estas laminaciones de yeso probablemente representaron períodos más secos del año, en los cuales cristales de yeso de tamaño milimétrico presumiblemente se precipitaron a medida que el agua se evaporaba gradualmente. Curiosamente, el yeso actuó como un sustrato para la adhesión de células y el crecimiento de biopelículas que eventualmente se mineralizaron dentro de schwertmannita y goethita. La disolución y reprecipitación de yeso sugieren que podrían existir microambientes con condiciones de pH casi neutro dentro de los TIFs, apoyando así la oxidación del hierro bajo condiciones de pH casi neutro. En conclusión, este estudio destaca la relación entre los microbios para el desarrollo de los TIFs y también proporciona interpretaciones de los procesos biogeoquímicos que contribuyen a la preservación de células bacterianas y biopelículas enteras en condiciones ácidas.