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La banda amarilla del Everest

Imagen de portada: La cumbre del Everest [Fuente: Pinterest].

Alfred Wegener presentó en 1912 su hipótesis sobre la deriva de los continentes, décadas antes de comprender los mecanismos que la regían y de que se enunciase la teoría de la tectónica de placas.

Epicentros de terremotos. Autor: NASA. Fuente: denali.gfsc.nasa

Las zonas de colisión entre placas son «puntos calientes» de actividad sísmica y a lo largo de ellas se distribuyen los epicentros de los seísmos más importantes registrados en el planeta.

El choque entre placas es responsable también de las simas oceánicas más profundas y del levantamiento de cordilleras como la americana (desde Norteamérica hasta los Andes), los Alpes, el Atlas y el Himalaya.

Esta última formación surgió tras la colisión entre la placa India y la Euroasiática hace 55 millones de años.

La placa India llegó desde el sur, separándose de la africana y antártica, a medida que el lecho del antiguo mar de Tetis se hundía bajo la corteza continental.

Placas tectónicas mayores. Fuente: USGS

La colisión de placas dejó tras de sí el actual océano Índico levantando de paso la cordillera más elevada del mundo. Pero el mar de Tetis no desapareció sin dejar rastro.

Porque el Himalaya surgió precisamente por la elevación de su lecho. Las rocas más densas de la corteza oceánica se hundieron en los límites entre placas pero aquellas más ligeras, cargadas de sedimentos y fósiles marinos, se elevaron.

Sobre ellas actuaron presiones enormes que las transformaron en rocas metamórficas en distinto grado (debido al calor por la presión y el engrosamiento de la corteza). Así se formó el Himalaya…

Para ilustrarlo mejor vamos a utilizar el Everest (Qomolangma en tibetano o Sagarmatha en nepalí).

Los minerales que integran su base soportaron mayor presión y temperatura por lo que se fundieron eliminando cualquier resto de fósiles marinos. Se trata de rocas metamórficas como esquistos, gneis y granito.

Sin embargo, en niveles superiores (desde unos 6.900 metros de altitud y hasta la cumbre del Everest) se conservaron fósiles de hasta 400 millones de antigüedad. Depósitos marinos que hoy contemplan el mundo desde su mismo techo. Del lecho al techo, si me permiten el chiste malo.

Principales formaciones rocosas del Everest. YB es la banda amarilla (Yellow Band). Fuente: volcanocafe y earthsciences.

En una cota por encima de 8.000 metros, se encuentra la banda amarilla del Everest. En 2005 un grupo de investigadores japoneses publicaron un estudio sobre la geología de su cumbre y de la banda amarilla.

Aprovecharon que uno de los coautores había coronado el Everest y recogido preciosas muestras hasta sólo 6 metros de la cima (y no en ella porque se encontraba cubierta de hielo).

La disposición de estratos en la banda amarilla sugiere que los sedimentos calizos que la formaron se depositaron en una plataforma continental bastante inclinada. Su grosor es de 172 metros.

La banda amarilla está formada por arenisca sedimentaria de fondos marinos someros, que se transformó en distintas rocas metamórficas: mármol, filita (con moscovita y biotita), y semi-esquistos.

Debido al metamorfismo la banda amarilla no conserva apenas fósiles, pero a pesar de ello se aciertan a distinguir rastros de crinoideos, ostrácodos, braquiópodos y trilobites.

Clases de microbialitos según su entramado interno. Fuente: Riding (2011).

Sobre la banda amarilla se encuentra el último estrato: caliza prácticamente inalterada con fósiles de ostrácodos, trilobites y crinoideos en un lecho sedimentario de unos 60 metros de grosor, formado por trombolitos. ¿Hein? ¿trombo-qué?

Traducción de trombolito: sedimentos atrapados en un biofilm de cianobacterias. Sí, han leído bien. La cumbre del Everest, el techo del mundo, alberga estructuras originadas por cianobacterias marinas.

Los trombolitos son un tipo de microbialito: depósitos organo-sedimentarios, generalmente de carbonato cálcico.

Estromatolitos (Shark Bay, Australia). Fuente: lifeder.com

Quizás les suenen otras estructuras relacionadas, los estromatolitos.

Ambas se diferencian en que los estromatolitos tienen estructuras laminadas en su interior mientras que los trombolitos son irregulares, grumosos.

Los estromatolitos son los fósiles más antiguos del mundo, las primeras evidencias de vida sobre La Tierra (3500 millones de años).

Trombolitos fósiles en Flower’s Cove (Terranova, Canadá). Fuente: tripadvisor.

Su abundancia y diversidad se redujeron enormemente desde los últimos 1000 m.a. y hoy en día para contemplarlos «vivos» hay que subirse a un avión con destino a Australia o Bahamas.

Los trombolitos aparecen más tarde en el registro fósil (desde hace 1200 m.a.), y además de los que coronan el Everest podemos admirar restos fósiles a nivel del mar en lugares como Terranova (Canadá) o Almería (España).

Los trombolitos «vivos» son escasos hoy en día y se encuentran en lagos salobres de Australia y en Columbia Británica (Canadá).

¿Cómo se forman los trombolitos?

Para empezar, las cianobacterias no son organismos que fabriquen estructuras calcáreas de manera obligatoria (como los cocolitofóridos, p.ej.).

Provocan la precipitación de carbonatos al absorber CO2 durante la fotosíntesis, y el resultado final depende de que las condiciones ambientales sean favorables (alto estado de saturación del carbonato en el agua), así como de las tasas de precipitación, sedimentos depositados y la comunidad microbiana del biofilm.

Formación de cristales de carbonato cálcico en cianobacterias filamentosas. Fuente: Riding (2011).

La calcificación en cianobacterias es extracelular.

Los cristales de carbonato se forman en la vaina mucilaginosa que protege a las células debido a la absorción activa de bicarbonato (HCO3).

Este se transforma intracelularmente en CO2, liberando hidroxilos (OH) al medio.

Dicho proceso aumenta el pH alrededor de las células induciendo la precipitación de carbonato cálcico (tal como muestra la figura anterior).

Scytonema. Fuente: conncoll.edu

La aparición de trombolitos en el registro fósil coincide con una caída significativa en los niveles de CO2 hace 1200 m.a. y el consiguiente desarrollo de mecanismos de concentración de CO2 en cianobacterias, responsables del proceso de absorción activa de bicarbonato.

¿Qué cianobacterias los forman?

En los trombolitos modernos encontramos cianobacterias filamentosas como Scytonema.

Y entre los fósiles destacan Angusticellularia, Botomaella y Girvanella.

Volviendo al Everest para terminar…

(a-d) microfotografías de rocas en la cima del Everest. (e-f) en la banda amarilla. Fuente: Sakai y col. (2005).

Para ilustrar los fósiles marinos de la cumbre y el metamorfismo en la banda amarilla, lo mejor es una imagen de las muestras recogidas por Mr. Sawada ¡¡el intrépido investigador que se ganó con creces la firma como coautor de Sakai y col. (2005)!!

En ella pueden observar restos de crinoideos (C), trilobites (T), ostrácodos (O) y pellets fecales (P), en rocas de la cima (a-d).

Y en contraste las muestras de la banda amarilla (e-f), alteradas por el metamorfismo (e: mosaico de calcita; f: cuarzo-moscovita).

Referencias:

-Riding R. Calcified cyanobacteria. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 211-223 (2011).

-Riding R. Microbialites, Stromatolites and Thrombolites. Encyclopedia of Geobiology. Encyclopedia of Earth Science Series, Springer. pp. 635-654 (2011).

-Sakai H. y col. Geology of the summit limestone of Mount Qomolangma (Everest) and cooling history of the Yellow Band under the Qomolangma detachment. The Island Arc 14:297-310 (2005).

Una clorofila nueva…

Una clorofila nueva…!!!

La entrada de hoy es breve, casi un telegrama ó buscando un símil más actual, un «twiteo». Pero uno importante.

Y si no que se lo digan a Min Chen (y colaboradores) cuando «triunfaron» en 2010 publicando en Science «A Red Shifted Chlorophyll» (Una clorofila desplazada al Rojo)

Este trabajo anunciaba el descubrimiento de una nueva clorofila: la  f.

Las clorofilas se designan con las letras del abecedario a medida que son descubiertas y ésta es la sexta jamás descrita…60 años después de la anterior. ¿Y dónde descubrieron la clorofila f ? lejos.

«Baby» wombats. No son tan inofensivos como parecen…!
Autor: Peterdownunder (Wikimedia commons)
¿Cuánto de lejos? pues donde corren y vuelan los seres más extraños del planeta: en Australia.

Allí viven animales con nombres tan surrealistas como los quolls, possums, kookaburras, wallabies…y mis favoritos: los wombats.

Y en Australia se descubrió la extraña clorofila f, concretamente en Shark Bay.

¿Recuerdan la entrada sobre los fósiles de estromatolitos y las cianobacterias de Shark Bay?

Pasen y lean si les apetece: Los-fosiles-mas-antiguos-del-mundo

Mientras, espero con los wombats…

 

Estromatolito en Hamelin Pool (Shark Bay).
Autor: C. Eeckhout (Wikimedia Commons)
Chen y col. cultivaron una muestra de estromatolitos de «Hamelin Pool» con luz cercana al infrarrojo.
Hicieron un extracto en metanol de dicha muestra y encontraron una mezcla de chls a, y una clorofila desconocida, la f…!!

Aislaron varios cultivos de esa muestra, y en los análisis de pigmentos de una cianobacteria filamentosa encontraron solo clorofilas a y f.

Así absorben el espectro de luz visible (y sus colores) las distintas clorofilas:

La clorofila f prefiere el «rojo», una parte del espectro
de luz visible que se creía poco útil en fotosíntesis.

Los estromatolitos tienen un ambiente lumínico especial debido a las múltiples capas de cianobacterias que crecen en ellos.

Esto provoca una competencia «feroz» por la intensidad y calidad de luz.
Es decir, la luz se extingue a medida que es absorbida por las células y sus pigmentos, pero las longitudes de onda no se absorben por igual.

La chl f aprovecha esos tonos de luz roja que no absorben las demás clorofilas. Se trata de una clorofila especializada en el rojo superando el «récord» que ostentaba la clorofila d

Imágenes de microscopía confocal (A,B) y electrónica de transmisión (C)
de Halomicronema hongdechloris (Fig.1, Chen y col. 2012)

En septiembre de 2012, otra vez Chen y col. describieron la cianobacteria con clorofila f: una especie nueva llamada Halomicronema hongdechloris.

Esta cianobacteria produce clorofila f únicamente si se ilumina con luz enriquecida en el rojo. Con luz normal (blanca) la chl f deja de ser útil para Halomicronema y solo produce clorofila a.

Fin del twiteo…!!!

Referencias:

-Chen M y col. A Red Shifted Chlorophyll. Science 329: 1318-1319 (2010).
-Chen M y col. A cyanobacterium that contains chl f – a red absorbing photopigment. FEBS Letters 19: 3249-3254 (2012).

 

Los fósiles más antiguos del mundo

Si un viajero del tiempo retrocediera al pasado 3.500 millones de años, podría encontrarse con una imagen muy parecida a ésta de Shark Bay, en Australia…

Estromatolitos en Shark Bay (Australia).
Imágenes disponibles en lugaresquever.blogspot.com
y viajejet.com

Todos sabemos que la vida empezó en el mar, y los primeros seres que dejaron su rastro hasta nuestros días fueron microalgas, que con su actividad biológica transformaron la atmósfera del planeta.

En concreto se trataba de cianobacterias, y gracias a la fotosíntesis de aquellas «pioneras», el oxígeno aumentó desde el 1% al 21% en los gases de la atmósfera, haciendo posible la evolución de la vida tal y como la conocemos.

Pues bien, ese montón de piedras que vemos en ambas imágenes son «estromatolitos» y consisten en precipitados de carbonato cálcico formados sobre filamentos y colonias de cianobacterias.

Las burbujas de oxígeno que éstas producen se pueden ver a simple vista, se liberan continuamente de los estromatolitos sumergidos, igual que en una bebida gaseosa…!!

…¿Y cómo se forman los estromatolitos? las cianobacterias consumen dióxido de carbono en la fotosíntesis y esto ocasiona la precipitación del carbonato cálcico del agua sobre el sedimento que ellas mismas acumulan, formando los estromatolitos. Éstos crecen en láminas igual que los anillos de un árbol y lo hacen también con un ritmo regular: en el caso de Shark Bay es de 0.3 mm al año…!

 

Situación geográfica de Shark Bay y Pilbara.
Fuente: GOOGLE MAPS

Los estromatolitos más antiguos de Shark Bay tienen «sólo» unos 3.000 años, y a simple vista no son nada espectaculares, ¡¡parecen coliflores!!

Tal como recuerda Bill Bryson en su divertido libro de viajes «En las Antípodas«, tras observarlos detenidamente junto a una pareja, oye como la mujer exclama a su marido:
¡¡¿…y cruzamos todo el continente para ver esto…?!!

Pero los restos más antiguos de estromatolitos se encuentran tierra adentro, a cientos de km. de Shark Bay, en Pilbara. Están datados en 3.500 millones de años y son los fósiles más antiguos del mundo, es decir, la primera prueba que tenemos de vida sobre la Tierra…!!

Cianobacterias aisladas de estromatolitos
en Shark Bay (Hamelin Pool).
Allen et al (2009)
En la época de los estromatolitos fósiles no existían formas de vida más complejas ni predadores, no había todavía células eucariotas. Las condiciones de aquel mundo primitivo eran ideales para el desarrollo sin límite de las cianobacterias.
En Shark Bay, concretamente en «Hamelin Pool» la laguna costera donde «crecen» los estromatolitos, la salinidad es dos veces la del mar. Esas condiciones tan difíciles impiden el desarrollo de comunidades de predadores. Por este motivo las cianobacterias y otras microalgas viven en un «paraíso» y los estromatolitos «crecen» sin problemas…
Corte transversal de un estromatolito
«fósil» de Australia.
Autor: William J. Schopf. Disponible en http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/cyanofr.html

Hasta los años 60′ se debatía sobre el origen geológico o biológico de los estromatolitos.
El gigantesco tamaño de Australia hizo posible que nadie los descubriese «vivos» en Shark Bay y publicara las pruebas de su origen biológico hasta 1961.

Sólo en ambientes muy especiales es posible ver los estromatolitos «vivos» y Shark Bay es uno de esos contados lugares del mundo, junto con Bahamas por ejemplo. Por ésta y muchas otras razones Shark Bay es Patrimonio Mundial por la UNESCO desde 1991…

Referencias:

-Allen MA, Goh F, Burns BP, Neilan BA. Bacterial, archaeal and eukaryotic diversity of smooth and pustular microbial mat communities in the hypersaline lagoon of Shark Bay. Geobiology 7: 82-96 (2009)
-Beraldi H. Estromatolitos. Artículo web publicado en http://www.geologia.unam.mx/igl/index.php?option=com_content&view=article&id=543:temas&Itemid=222
-Bryson B. En las antípodas (Down Under). Ed. RBA, 414 pp.
-Stromatolites of Shark Bay. http://www.sharkbayvisit.com/pages/the-stromatolites/