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Morfogénesis mecanicista de estructuras organo-sedimentarias que crecen bajo condiciones geoquímicamente estresadas: ¿clave para probar la biogenicidad de algunos estromatolitos arcaicos?

Autores: Hickman-Lewis, Keyron; Gautret, Pascale; Arbaret, Laurent; Sorieul, Stéphanie; De Wit, Rutger; Foucher, Frédéric; Cavalazzi, Barbara; Westall, Frances

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Morfogénesis mecanicista de estructuras organo-sedimentarias que crecen bajo condiciones geoquímicamente estresadas: ¿clave para probar la biogenicidad de algunos estromatolitos arcaicos?


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Mats microbianos
Estromatolitos
Biogenicidad
Comprensión morfogenética
Estructuras organo-sedimentarias
Estrés geoquímico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las estructuras organo-sedimentarias morfológicamente diversas (incluidos los tapices microbianos y los estromatolitos) proporcionan un registro paleobiológico a través de más de tres mil millones de años de historia de la Tierra. Dado que la comprensión de gran parte del registro fósil arcaico depende de probar la biogenicidad de tales estructuras, las interpretaciones mecanicistas de los microbiólitos fósiles bien conservados pueden reforzar nuestra comprensión de su biogeoquímica y distinguir características biológicas inequívocas en estas estructuras, que representan algunos de los registros más antiguos de vida. La comprensión morfogenética mecanicista se basa en el análisis de experimentos geomicrobiológicos. En este sentido, informamos sobre comparaciones morfológicas-biogeoquímicas entre micromorfologías observadas en experimentos de crecimiento utilizando tapices fotosintéticos construidos por el cianobacterium (anteriormente) y spp. fototróficas anoxigénicas verdes (es decir, - tapices), y estructuras organo-sedimentarias del Precámbrico, demostrando paralelismos entre ellas. En concentraciones ambientales elevadas de Cu (tóxico para), los tapices - responden formando estructuras en forma de pináculo a escala de centímetros (complejidades supra-lámina) asociadas con grandes cantidades de EPS en sus superficies. El mapeo uPIXE muestra que el Cu y otros metales se concentran dentro de capas ricas en EPS de vaina superficial, produciendo micromorfologías de densidad diferencial con orientaciones de tejido distintas que son detectables mediante tomografía computarizada de rayos X (X-ray uCT). Micromorfologías similares también son detectables en estromatolitos de la Formación Dresser de 3.481 Ga (Pilbara, Australia Occidental). El vínculo de causa y respuesta entre la presencia de elementos tóxicos (estrés geoquímico) y el desarrollo de complejidades topográficas multicapa en estructuras organo-sedimentarias puede considerarse un indicador de biogenicidad, siendo una respuesta morfogenética indiscutiblemente biológica y predecible que refleja, en este caso, las respuestas diferenciales de y a Cu. Los modelos de crecimiento para la morfogénesis de microbiólitos dependen de vincular la morfología a influencias intrínsecas (biológicas) y extrínsecas (ambientales). Dado que los picos de los tapices - tienen un origen biológico inequívoco vinculado a la geoquímica extrínseca, sugerimos que micromorfologías similares observadas en antiguas estructuras organo-sedimentarias son indicativas de biogénesis. Una comunidad - idéntica sometida a estrés de salinidad también produjo complejidades supra-lámina (mechones) pero no produjo micromorfologías identificables en tres dimensiones ya que la salinidad parece no afectar negativamente a ninguno de los organismos, y por lo tanto no puede ser utilizada como una herramienta morfogenética para la interpretación de tapices micro-mechados de densidad homogénea, por ejemplo, los de la horizonte Middle Marker de 3.472 Ga. Así, aunque la microscopía correlativa es la clave para confirmar la biogenicidad de ciertos estromatolitos precámbricos, sigue siendo crucial interrogar por separado cada posible traza de vida antigua, idealmente utilizando análisis tridimensionales, para determinar, donde sea posible, las influencias paleoambientales en las morfologías. El volcanismo generalizado y la efusión hidrotermal en los océanos primitivos probablemente concentraron elementos tóxicos en los biomas tempranos. La diversidad morfológica en microbiólitos fósiles podría, por lo tanto, reflejar ya sea (o ambas) la exposición diferencial a fluidos ambientales enriquecidos en elementos tóxicos y/o el cambio en la estructura del ecosistema y la tolerancia a elementos a lo largo del tiempo evolutivo, por ejemplo, después de la incorporación en enzimas. La prueba de biogenicidad deduciendo la morfogénesis (es decir, un proceso preservado en el registro fósil) supera muchas de las deficiencias inherentes a la prueba de biogenicidad mediante descripciones de morfología sola.

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