Hasta ahora, algunos biomarcadores, los «protoesteroides», se han pasado por alto como testigos fósiles de vida primitiva.

Las firmas de biomarcadores recién descubiertas apuntan a todo un grupo de organismos previamente desconocidos que dominaron la vida compleja en la Tierra hace unos mil millones de años. Se diferenciaban de la vida compleja de los eucariotas tal como los conocemos, como animales, plantas y algas en su estructura celular y metabolismo potencial, que se adaptaron a un mundo con mucho menos oxígeno en la atmósfera que en la actualidad. Un equipo internacional de investigadores, incluido el geoquímico de GFZ Christian Hollmann, informa ahora sobre este avance en el campo de la geobiología evolutiva en la revista Nature.

Y resulta que los «esteroides elementales» previamente desconocidos fueron sorprendentemente abundantes a lo largo de la Edad Media de la Tierra. Las moléculas primordiales se produjeron en una etapa temprana de la complejidad de los eucariotas, extendiendo el registro actual de esteroides fósiles más allá de 800 y hasta hace 1600 millones de años. Eucariotas es un término dado al reino de la vida que incluye todos los animales, plantas y algas y se separa de las bacterias por tener una estructura celular compleja que incluye un núcleo, así como un mecanismo molecular más complejo.

«La implicación más importante de este descubrimiento no es simplemente una extensión del registro molecular actual de los eucariotas», dice Holman: «Dado que el último ancestro común de todos los eucariotas modernos, incluidos los humanos, probablemente pudo producir eucariotas modernos ‘regulares’. esteroles». Hay muchas posibilidades de que los eucariotas responsables de estas raras firmas pertenezcan al tronco del árbol filogenético».

Un vistazo sin precedentes a un mundo perdido

Este «tocón» representa el linaje ancestral común que fue el precursor de todas las ramas vivas de los eucariotas. Sus representantes se extinguieron hace mucho tiempo, pero los detalles de su naturaleza pueden arrojar más luz sobre las circunstancias que rodean la evolución de la vida compleja. Aunque se necesita más investigación para evaluar qué porcentaje de protosteroides pueden tener una fuente bacteriana rara, el descubrimiento de estas nuevas moléculas no solo reconcilia el registro geológico de los fósiles tradicionales con el de las moléculas de grasa fósil, sino que también brinda una visión rara y sin precedentes del mundo. perdido de la vieja vida. La desaparición competitiva de los eucariotas del grupo de tallos, marcada por la primera aparición de estromales fósiles modernos hace unos 800 millones de años, puede reflejar uno de los eventos más duraderos en la evolución de una vida cada vez más compleja.

Benjamin Nettersheim de la Universidad de Bremen, primer autor del estudio, agrega: «Casi todos los eucariotas producen bioesteroides, como el colesterol producido por los humanos y la mayoría de los otros animales, debido a los efectos potencialmente dañinos para la salud de los altos niveles de colesterol en los humanos, el colesterol no no tienen la mejor reputación desde una perspectiva médica». Sin embargo, estas moléculas de lípidos son una parte integral de las membranas de las células eucariotas donde ayudan en una variedad de funciones fisiológicas. Al buscar activadores fosilizados en rocas antiguas, podemos rastrear la evolución de una vida cada vez más compleja».

Lo que un ganador del Premio Nobel pensó que es imposible…

El premio Nobel Konrad Bloch ya había especulado sobre un biomarcador de este tipo en un artículo hace casi 30 años. Bloch sugirió que los intermediarios de vida corta en la biosíntesis moderna de esteroides pueden no ser siempre intermediarios. Se creía que la biosíntesis de lípidos evolucionó en paralelo con las condiciones ambientales cambiantes a lo largo de la historia de la Tierra. A diferencia de Bloch, que no creía que se pudieran encontrar medios tan antiguos, Nettersheim comenzó a buscar protoesteroides en rocas antiguas depositadas en un momento en que tales medios habrían sido el producto final.

Pero, ¿cómo encontramos tales moléculas en rocas antiguas? «Usamos una combinación de técnicas para convertir primero muchos esteroides modernos en sus equivalentes fósiles», dice Jochen Brooks, profesor de la[{» attribute=»»>Australian National University who shares the first-authorship of the new study with Nettersheim. Scientists had overlooked these molecules for decades because they do not conform to typical molecular search images. “Once we knew our target, we discovered that dozens of other rocks, taken from billion-year-old waterways across the world, were oozing with similar fossil molecules.”

The oldest samples with the biomarker are from the Barney Creek Formation in Australia and are 1.64 billion years old. The rock record of the next 800 Million years only yields fossil molecules of primordial eukaryotes before molecular signatures of modern eukaryotes first appear in the Tonian period. According to Nettersheim “the Tonian Transformation emerges as one of the most profound ecological turning points in our planet’s history.” Hallmann adds that “both primordial stem groups and modern eukaryotic representatives such as red algae may have lived side by side for many hundreds of millions of years.”

During this time, however, the Earth’s atmosphere became increasingly enriched with oxygen — a metabolic product of cyanobacteria and of the first eukaryotic algae that would have been toxic to many other organisms. Later, global “Snowball Earth” glaciations occurred and the protosterol communities largely died out. The last common ancestor of all living eukaryotes may have lived 1.2 to 1.8 billion years ago. Its descendants were likely better able to survive heat and cold as well as UV radiation and displaced their primordial relatives.

Since all stem group eukaryotes are long extinct, we will never know for certain how most of our early relatives looked like, but artistic efforts have created tentative visualizations (see pictures attached), while the primordial steroids may eventually shed more light on their biochemistry and lifestyle. “Earth was a microbial world for much of its history and left few traces.” Nettersheim concludes. Research at ANU, MARUM, and GFZ continues to pursue tracing the roots of our existence — the discovery of protosterols now brings us one step closer to understanding how our earliest ancestors lived and evolved.

For more on this research:

Reference: “Lost world of complex life and the late rise of the eukaryotic crown” by Jochen J. Brocks, Benjamin J. Nettersheim, Pierre Adam, Philippe Schaeffer, Amber J. M. Jarrett, Nur Güneli, Tharika Liyanage, Lennart M. van Maldegem, Christian Hallmann and Janet M. Hope, 7 June 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06170-w