Las cianobacterias son conocidas por crear extensas floraciones en la superficie del agua
Una especie de bacteria que vivió hace 407 millones de años habría florecido entre las primeras plantas terrestres.
Detalladas reconstrucciones en 3D de fósiles descubiertos en Escocia están ayudando a los científicos a comprender mejor cómo afectó la vida microbiana a los primeros ecosistemas terrestres.
Las cianobacterias evolucionaron temprano en la historia de nuestro planeta y desempeñaron un importante papel en la configuración de la vida tal como la conocemos.
Estos pequeños microorganismos han sido bien documentados en rocas marinas, pero los científicos están tratando de comprender más acerca de cómo colonizaron la tierra por primera vez.
Langiella scourfieldii es una especie de cianobacteria que forma parte de la familia Hapalosiphonaceae y creció entre las primeras plantas terrestres hace más de 400 millones de años en el Devónico temprano.
Un nuevo estudio revela que L. scourfieldii es la especie más antigua de Hapalosiphonaceae que se sabe que ha colonizado la tierra. Habría prosperado en suelos, agua dulce y fuentes termales, al igual que lo hacen sus parientes vivos en la actualidad.
"Con las reconstrucciones 3D, pudimos ver evidencia de ramificación, que es una característica de las cianobacterias hapalosifonáceas. Esto es emocionante porque significa que estas son las primeras cianobacterias de este tipo encontradas en la tierra", dice la Dra. Christine Strullu-Derriendice la Dra. Christine Strullu-Derrien, científica asociada del Museo de Historia Natural de Londres y autora principal del estudio.
¿Qué son las cianobacterias?
Imagen: Las cianobacterias se encuentran ahora en todo el mundo y son conocidas por crear extensas floraciones en la superficie del agua.
Las cianobacterias son un grupo antiguo de microorganismos. Sus fósiles se encuentran entre los más antiguos jamás descubiertos, y los más antiguos y ampliamente aceptados datan de hace unos 2 mil millones de años.
Hoy en día, son uno de los grupos de bacterias más grandes e importantes. Viven en y alrededor de ambientes acuáticos prácticamente en todas partes de la Tierra, incluidos océanos, agua dulce, suelo húmedo e incluso rocas antárticas.
Aunque son pequeñas y típicamente unicelulares, las cianobacterias a menudo crecen en colonias lo suficientemente grandes como para verlas a simple vista y son conocidas por sus extensas floraciones que tiñen la superficie del agua de un color azul verdoso.
Estos pequeños organismos han desempeñado un importante papel en la configuración de la evolución de la vida. Realizan la fotosíntesis de forma similar a las plantas y son responsables de ayudar a crear nuestra atmósfera rica en oxígeno.
Hace unos 2.400 millones de años, masas de cianobacterias fotosintetizadoras iniciaron el Gran Evento de Oxigenación, cuando el oxígeno comenzó a reemplazar en la atmósfera otros gases como el metano. Esto llevó a lo que muchos científicos han descrito como la primera extinción masiva de la Tierra cuando comenzaron a extinguirse los organismos que estaban adaptados a la vida anaeróbica.
Las cianobacterias probablemente se originaron en ambientes de agua dulce, por lo que los científicos creen que comenzaron a colonizar la tierra en una etapa temprana de su historia.
"Las cianobacterias en el Devónico temprano desempeñaron el mismo papel que desempeñan hoy", dice Christine. "Algunos organismos las utilizan como alimento, pero también son importantes para la fotosíntesis. Hemos aprendido que ya estaban presentes cuando las plantas comenzaron a colonizar la tierra y es posible que incluso hayan competido con ellas por el espacio".
Imagen: Los modernos microscopios 3D ayudaron a los científicos a descubrir que los nuevos fósiles y los descubiertos en 1959 pertenecían todos a una sola especie, Langiella scourfieldii. Crédito: Strullu-Derrien, 2023
¿Cómo se descubrió Langiella scourfieldii?
L. scourfieldii fue descubierta por primera vez en 1959 junto con otras dos especies de un fragmento de roca encontrado en el sitio de fósiles de Rhynie Chert en Aberdeenshire.
Las descripciones originales se basaron en especímenes de las colecciones del Museo, pero más recientemente, se descubrió que especímenes similares descubiertos en las colecciones de la Universidad de la Sorbona en París pertenecían a la misma especie.
"Las tres especies de cianobacterias descritas en 1959 fueron descritas a partir de un pequeño trozo de roca que es muy difícil de fotografiar y estudiar", afirma Christine.
"Afortunadamente, encontramos nuevas muestras de Rhynie Chert que contienen cianobacterias que pudimos estudiar con más detalle utilizando el microscopio confocal".
Una de las principales características de este tipo de bacterias es la presencia de lo que se conoce como "ramificación verdadera". Esto ocurre cuando las bacterias individuales crecen unas junto a otras en una línea, y algunas líneas se separan en diferentes direcciones para crear una estructura ramificada.
Si bien los restos de cianobacterias son relativamente comunes en Rhynie Chert, muchos no muestran esta verdadera ramificación. Al encontrarla en L. scourfieldii, los investigadores pudieron confirmar la presencia de la bacteria en este ecosistema.
Imagen derecha: Paisaje del Devónico temprano en Rhynie Chert y cianobacterias
¿Cómo era Rhynie Chert en el Devónico temprano?
Hace más de 400 millones de años, el paisaje de Aberdeenshire habría sido considerablemente diferente al actual.
Gran parte de la masa terrestre de la Tierra estaba ubicada en el hemisferio sur. Escocia se encontraba justo al sur del ecuador y habría experimentado un clima de tropical a subtropical.
Mientras tanto, Rhynie Chert habría sido un área de llanura arenosa con charcos poco profundos de agua dulce a salobre. La actividad volcánica y las aguas termales en el área significarían que probablemente se parecía al moderno Parque Nacional Yellowstone.
Dicho esto, su biodiversidad habría sido muy diferente, como lo era el Devónico temprano antes de que los bosques y los vertebrados comenzaran a dominar la tierra.
En cambio, el foco de la vida habría estado en rocas húmedas cerca de charcos de agua. Estos habrían estado cubiertos por alfombras microbianas formadas por bacterias, algas y hongos.
Como el suelo en ese momento no era profundo, las plantas no tenían sistemas de raíces complejos, por lo que crecían sobre estas esteras microbianas unidas por pequeñas estructuras llamadas rizoides.
En algún momento, la sílice liberada por las aguas termales se depositó alrededor del material orgánico, conservándolo rápidamente en pedernal, que es un cuarzo finamente cristalino. La preservación excepcional de estos organismos hace que para los científicos Rhynie Chert sea un sitio de importancia mundial.
"Rhynie Chert es un sitio emblemático porque tiene 400 millones de años y se ha conservado gran parte del entorno de esa época", dice Christine.
"Es el único sitio donde se encuentran rastros de todos los organismos juntos: plantas, animales, hongos, bacterias y algas. Se pueden ver las interacciones entre especies que habrían tenido lugar".
El estudio se ha publicado en iScience: Hapalosiphonacean cyanobacteria (Nostocales) thrived amid emerging embryophytes in an early Devonian (407-million-year-old) landscape
