LA VIDA EN EL PRECÁMBRICO

LA VIDA EN EL PRECÁMBRICO
Beatriz Aguirre-Urreta
BIOESTRATIGRAFIA 2004
BIG BANG
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Origen del Sistema Solar
• Edad
– métodos
• dataciones radimétricas
• estudios de isótopos de Xe y Pu
– 4,5 a 5 Ga
– tiempo de formación 50 a 100 Ma
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DIVISIÓN FORMAL
DEL PRECÁMBRICO
Gradstein et al., 2004
PROPUESTA DE UNA
DIVISION “NATURAL”
DEL PRECÁMBRICO
5 EONES
1.- Acreción y
Diferenciación
2.- Hadeano
3.- Arqueano
4.-Transición
5.- Proterozoico
Gradstein et al., 2004
3
4,5 Ga
4,0 Ga
3,8 Ga
Condiciones en el
Arqueano temprano
• no hay rocas de esa edad
• bombardeo intenso
– impactos muy grandes: alteran la rotación
– impactos grandes:
• disrumpen la superficie
• extinguen la vida
• vaporizan los océanos
• producción de calor interno: 2 a 3 x la tasa
moderna
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Amistop Gneiss,
3,8 Ga - Groenlandia
ALH 84001, Roca ígnea
4,5 Ga - Marte
LA TIERRA EN SUS INICIOS
• Superficie hostil,
calentada y fundida
por los impactos
• Atmósfera formada
y destruida en
ciclos de cada vez
mayor estabilidad
interrumpidos por
episodios de
bombardeos
Período de bombardeo de
asteroides hasta los 3,9 Ga
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LA TIERRA EN SUS INICIOS
• La superficie terrestre
se fue enfriando
• Se retuvo la atmósfera
• Se formaron los
primeros océanos
• Se originaron las
primeras formas de
vida ?
Rocas del Arqueano tardío
• Sedimentarias (mayoría similares a los tipos modernos)
–
–
–
–
marinas profundas (grauvacas, BIFs)
continentales/marinas someras
algunas areniscas cuarzosas
algunos carbonatos
• Greenstone belts
–
–
–
–
ubicados en bandas entre gneisses félsicos
metamorfismo de bajo grado
BIFs - chert intercalado con hierro (hematita)
interpretación: antigua corteza oceánica atrapada entre
continentes
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LA TIERRA EN SUS INICIOS
• Evidencias geológicas
indican que la producción
biogénica de oxígeno
(cyanobacterias) fue muy
pobre inicialmente
• El oxígeno era consumido
por gases volcánicos, por
microorganismos
aeróbicos y por su uso en
capas ricas de hierro (BIF)
LA TIERRA EN SUS INICIOS
Entre 2 y 1,8 Ga desaparece el hierro libre y comienza a elevarse el
nivel de oxígeno, estableciéndose un sistema aeróbico estable
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Formaciones ferríferas bandeadas (BIF)
3 Ga, BIF
7 cm de espesor
Australia
Aire y Agua en el Arqueano
• Atmósfera
– origen
• (1)
• (2)
outgassing
acreción de cometas
– composición
• (1)
• (2)
• (3)
vapor de agua
H, HCl, CO, CO2, N
sin oxígeno (muy reactivo, combina con hierro en el agua)
• Océanos
– origen
• (1)
• (2)
• (3)
outgassing & cometas
la tierra se enfría & el agua se condensa
sales de los volcanes y de la meteorización de las rocas
– composición aprox. similar a la actual
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AGUA Y HIELO EN
EL PRECÁMBRICO
A. Lavas en almohadilla de
la Formación Komate, Sudáfrica, 3,5 Ga.
B. Ondulitas del Grupo
Moodies, Sudáfrica, 3,3Ga
C. Pavimento glacial de la
Tilita Smalfjord, Noruega
(Precámbrico tardío).
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A. BIF, Formación Hotazel,
Sudáfrica. 2,2 Ga
B. Conglomerado con pirita,
2,5 Ga Formación Venterspost,
Sudáfrica.
C. Detalle de B.
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LOS OCÉANOS A LO LARGO DEL TIEMPO
QUE ES LA VIDA??
• Estado de actividad de los seres orgánicos
• Espacio de tiempo que transcurre desde el
nacimiento de un animal o de un vegetal hasta
su muerte
• Las unidades de la vida son las células
(L. Margulis)
• No voy a contestar a esa pregunta... (J. Haldane)
• Todo elemento vivo es celular, se reproduce,
metaboliza y evoluciona
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LOS LÍMITES DE LA VIDA
Parámetro
Agua
Temperatura
Salinidad
pH
Presión
atmosférica
Condiciones Limitantes
Organismos
Agua en estado líquido
- 2°C (mínimo)
50 - 80°C
80 - 115°C
15 - 37.5% NaCl
0,7- 4
8 - 12,5
Psicrófilos
Termófílos
Hipertermófilos
Halófilos
Acidófilos
Alcalófilos
hasta 110 Mpa
Barófilos
Comienza la vida
• Pasos
– síntesis de aminoácidos
– RNA
– célula
• Características
– necesita energía y materiales
– ubicación
• bajo el agua?
• en el subsuelo?
• dorsales centro-oceánicas?
– hábitos
• quimiosintéticos (1st)
• consumidores (2nd)
• fotosintéticos (3rd)
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Stanley Miller y Harold Urey en 1953
mostraron que moléculas simples como
monóxido de carbono, amoníaco y metano
podían construir moléculas más complejas tales como aminoácidos, bajo la
acción de corrientes eléctricas.
Actualmente sin embargo se cree que la
atmósfera primitiva poseía altas concentraciones de dióxido de carbono y en esas
condiciones el experimento no funciona...
Chimenea submarina
Ecosistema microbiano
(Bactaria y Archaea)
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FÓSILES QUÍMICOS ?
Isua, Groenlandia
Isua, Groenlandia
14
ISUA, Groenlandia
Poseen una edad aproximada a 3.800 Ma y muestran
restos carbonosos de origen dudoso. Para algunos
autores, la signatura isotópica de esos restos indicaría
que el carbono se habría producido por acción biogénica,
mientras que para otros el grafito presente en estas rocas
se encuentra en venas carbonáticas secundarias formadas
en profundidad por la inyeccción de fluidos que reaccionaron sobre rocas más antiguas (metasomatismo).
ISUA
Chert sedimentario (blanco)
parcialmente alterado a
carbonato (oscuro)
Conglomerados
15
ISUA
Lavas almohadilladas
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ESTROMATOLITOS
ACTUALES
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ESTROMATOLITOS
ARQUEANOS
•
•
•
•
Pilbara, Australia
Grupo Warrawoona
3.450 millones de años
Desarrollo morfológico
consistente con una
construcción biogénica ?
• Matas bacterianas?
• Actualmente muy
discutidos
CYANOBACTERIA DEL ARQUEANO
• Primaevifilum amenum
• Chert Apex con microfósiles
• Grupo Warrawoona,
Arqueano, Australia
SU ORIGEN BIOGÉNICO HA
SIDO CASI DESCARTADO
EN LA ACTUALIDAD
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Schopf, 1999
EL ARBOL DE LA VIDA
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DARWIN
Arbol de la vida
Vida en el Arqueano tardío
• Fósiles
– unicelulares
– pequeños, procariotas
– estromatolitos
• Condiciones
–
–
–
–
–
Bombardeo ocasional
Sin oxígeno
Sin portección UV
Fuentes de energía: sol, calor interno
océano lleno de sustancias químicas
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ZONA HABITABLE
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M A R T E (PASADO)
En los inicios de su historia,
Marte habría tenido un
campo magnético fuerte,
agua en la superficie,
temperaturas más cálidas y
una atmósfera más densa, lo
que habría permitido el
desarrollo de la vida..... y su
migración a la Tierra??
IMPACTO METEORÍTICO EN MARTE
POSIBLE
LLEGADA A
LA TIERRA
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METEORITO MARCIANO
ALH84001
METEORITO MARCIANO
ALH 84001
BREVE HISTORIA DEL METEORITO ALH 84001
• 4,5 Ga: Roca ígnea acumulada en cámara
magmática de Marte
• 4,5 – 4,0 Ga: Un impacto brechó la roca
• 4,0 Ga: Se forman carbonatos en grietas de
la brecha
• 15 Ma: Expulsado de Marte por otro impacto
• 11.000 años: Aterriza en Antártida
• 1984: Descubierto en Antártida
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METEORITO MARCIANO
ALH 84001
• Comparación de los
supuestos fósiles
marcianos (izquierda) con
material biogénico de los
basaltos del Río Columbia
(derecha)
• Corresponden tanto a
células extremadamente
pequeñas como a
filamentos o apéndices de
células de mayor tamaño
• Se han recuperado
también magnetosomas
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Imagen de granos de magnetita (microscopio electrónico de
transmisión) en los bordes de los glomérulos de carbonato
del meteorito ALH84001.
El tamaño de los granos es de 40-60 nm.
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DIVISIÓN FORMAL
DEL PRECÁMBRICO
Gradstein et al., 2004
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