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paleontología

Bacterias que preservan fósiles

La actividad de ciertos microorganismos puede propiciar la conservación de fragmentos de tejidos blandos tales como los de los ojos, las venas y el corazón

Osés, G. L. et al/ Scientific Reports Dos procesos geoquímicos conservan estructuras delicadas de vertebrados: la querogenización…Osés, G. L. et al/ Scientific Reports

La cuenca del Araripe, en el límite de los estados de Ceará, Piauí y Pernambuco, es una de las raras regiones del mundo que alberga una gran variedad de fósiles de animales prehistóricos con sus tejidos blandos conservados. En general, esas estructuras –ojos, tejidos conjuntivos y fragmentos de fibras musculares del corazón− son las primeras en descomponerse y difícilmente se fosilizan. En los raros casos en que se preservan posibilitan el desarrollo de estudios sobre la biología y evolución de especies extintas hace millones de años. Desde hace algún tiempo se sabe que la conservación de esas estructuras ocurre en función de la eventualidad de procesos geoquímicos específicos, como en el caso de la sustitución del material orgánico por pirita, un mineral compuesto básicamente por hierro y azufre, o bien, por querógeno, la parte insoluble de la materia orgánica que queda atrapada en rocas sedimentarias. En un estudio publicado en el mes de mayo en la revista Scientific Reports, investigadores analizaron esos procesos a nivel microscópico y sugirieron que los mismos estarían condicionados por el mecanismo respiratorio de las bacterias descomponedoras.

En ese trabajo, el equipo de la paleontóloga Mírian Pacheco, del Departamento de Biología de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) en su campus de Sorocaba, y el del geólogo Setembrino Petri, del Instituto de Geociencias de la Universidad de São Paulo (IGc-USP), analizó ejemplares fósiles de una especie de pez primitivo denominado Dastilbe crandalli, que habitó en la región hace alrededor de 113 millones de años. Los fósiles, abundantes en Araripe, se hallaron en dos tipos distintos de calizas, rocas sedimentarias ricas en carbonato de calcio: una de color gris, con mayor cantidad de materia orgánica, y otra de color beige, con menor abundancia de ese conjunto de compuestos químicos. Las primeras muestras se hallaban recubiertas por un material fibroso grisáceo. En tanto, los ejemplares en las calizas beige presentaban una coloración anaranjada, similar a un panal de abejas, con un revestimiento difuso de cristales microscópicos.

Los científicos comprobaron que las estructuras blandas de los fósiles de las calizas beige se habían conservado por medio de un proceso de piritización. “Esto significa que los elementos constituyentes de esos fósiles fueron reemplazados por pirita”, explica Pacheco. Según la paleontóloga, esta es la primera vez que se observa un caso de piritización en el fósil de un vertebrado. Los escasos registros conocidos provienen de insectos o de diversos invertebrados. A su vez, los tejidos blandos de los especímenes de las calizas grisáceas quedaron fosilizados por medio de la formación de querógeno. En ese proceso, el carbono orgánico asume una forma más estable, capaz de perdurar durante millones de años. Mientras que la piritización propició la conservación de tendones, membranas y núcleos celulares y tejidos oculares, la querogenización preservó, mayoritariamente, tejidos conjuntivos, tegumento y fibras musculares.

Osés, G. L. et al/ Scientific Reports …y la piritizaciónOsés, G. L. et al/ Scientific Reports

Sin embargo, en ambos casos, estos procesos geoquímicos habrían sido condicionados por la actividad de bacterias descomponedoras. Mediante el proceso de respiración anaerobia, es decir, sin oxígeno, los microorganismos habrían propiciado la sustitución de materia orgánica en descomposición por pirita o por querógeno, dependiendo del tipo de caliza en donde los fósiles se conservaron. A medida que avanzaron esos procesos, los elementos que componían las estructuras orgánicas de esos animales fueron siendo lentamente destruidos y sustituidos por pirita o querógeno. Simultáneamente, dejaron marcas en las rocas que los cobijaban.

Como en China
La hipótesis se basa esencialmente en análisis por microscopía electrónica. Al examinar los fósiles piritizados, los científicos identificaron vestigios de la actividad de esos microorganismos. “Detectamos estructuras lisas y flexibles, similares a una tela de araña, como resultado de la metabolización de la pirita por las bacterias”, explica Pacheco. Esto aclararía por qué cada proceso geoquímico preservaría de manera distinta a las mencionadas estructuras blandas. A pesar de que ambos conservaron a esas estructuras de manera única, los fragmentos fósiles de los tejidos blandos hallados en los sedimentos de coloración beige, de un tamaño microscópico, se encuentran aún mejor preservados que los resguardados en las calizas grisáceas”, explica el geólogo Gabriel Osés, autor principal del estudio, quien en esa época desarrollaba parte de la investigación, durante su maestría, bajo la dirección de Setembrino Petri.

“El estudio cobra relevancia porque amplía el área de ocurrencia de esos procesos hacia otros depósitos geológicos y dilucida cuáles fueron las condiciones geoquímicas que permitieron la preservación de tejidos blandos en los fósiles de la cuenca del Araripe”, dice el paleontólogo Marcello Guimarães Simões, del Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus de Botucatu, quien no intervino en el estudio. Según el investigador, anteriormente se pensaba que esos procesos sólo ocurrían en estructuras blandas de fósiles de regiones específicas, como es el caso de los hallados en la Formación Gaojiashan, en China, y de períodos geológicos anteriores al Cretácico, comprendido entre 145 y 66 millones de años atrás. “Ahora sabemos que estos procesos geoquímicos pueden observarse también en fósiles de eras geológicas más recientes y, posiblemente, en otros depósitos geológicos de todo el mundo”.

Proyecto
Aplicaciones de espectroscopía Raman en paleobiología y astrobiología (nº 12/18936-0); Modalidad Ayuda a la Investigación – Regular; Investigador responsable Setembrino Petri (USP); Inversión R$ 584.668,54

Artículo científico
OSÉS, G. L. et al. Deciphering pyritization-kerogenization gradient for fish soft-tissue preservation. Scientific Reports. v. 7. n. 1468, p. 1-15. may. 2017.