El misterio de los acritarcos desaparecidos. Diferentes hipótesis pueden encajar en la misma secuencia de datos

Pensemos en la serie de House, ahora que una cadena la está exprimiendo de nuevo durante todo el día, un equipo de investigadores trata de obtener un diagnóstico preciso del que se derive un tratamiento de una nube de síntomas poco precisos. En más de una ocasión diferentes diagnósticos parecen igualmente probables, y la única manera de acertar, de sacar órden de un caos de datos, es someter al pobre paciente a más pruebas.

Pues la investigación científica es incluso más azarosa que un capítulo de caos.

¿Cómo elegir una historia ordenada a partir de un caos de datos?

Wiseman tomó esta preciosa foto desde la estación espacialinternacional en 2014, web: https://www.nasa.gov/content/an-astronauts-view-from-space

Cuando se trata de reconstruir ambientes y climas de eras pasadas, la ciencia necesita de los esfuerzos coordinados de expertos en geología y geoquímica, física y clima, biología evolutiva e incluso ecología. Esto que ya es muy difícl de por si, se complica extraordinariamente cuando lo que se investiga es el ambiente en un depósito de muestras datadas en la época del Gran Evento de Oxigenación que tuvo lugar entre 2.450 y 1850 millones de años atrás. En este periodo el nivel de oxígeno O₂ atmosférico se multiplicó en un 100.000% (considerando el nivel de oxígeno actual como unidad de medida, -PAL por sus siglas en inglés- el incremento fue desde un testimonial 10⁻⁵ PAL antes de la oxigenación hasta un 10⁻² después. Temenos que tener muy en cuenta que ambas cifras representan estimaciones). Pero esta oxigenación no se extendió a las zonas profundas de los oceános, en realidad a la mayor parte del oceáno, ni tampoco fue homogénea ni total en toda la atmósfera de la tierra, muchas zonas permanecieron fundamentalmente anóxicas. Los oceanos se oxigenaron después, mucho después, prácticamente mil millones de años más tarde, de hecho extraoficialmente se llama a este periodo el "billón aburrido" (los anglohablantes consideran que mil millones es un billón), pero a pesar de que les resulte aburrido frente a lo que vino después, la explosión de vida multicelular de Ediacara y el Cámbrico, este "billón" es un auténtico reto para la ciencia, por lo difícil que es desarrollar modelos sobre lo que sucedió.

El geoquímico y profesor de la universidad de Wasington, David Fike, fue inusualmente explícito acerca de las dificultades que tienen los científicos para dar con la verdad, o lo más coherente con las muestras analizadas, en el número de julio de 2010 de Nature Geoscience. Fike se centró en el cambio de anóxicos a oxigenados de los oceanos que precedió la aparición de la biota multicelular de Ediacara, entre  635y 542 millones de años, explicando que la comunidad científica no sabía bien cómo había variado espacialmente la distribución de ambientes oxigenados y anóxicos en las zonas emergidas y que la escasez de muestras multiplicaba la complejidad de la tarea.

Fike dejó claro que las muestras podían sostener interpretaciones muy distintas, "lo que es más, diferentes afirmaciones se pueden derivar de la interpretación de distintos indicios geoquímicos, desde la separación física de dos enclaves oceánicos hasta el movimiento de los sedimentos hasta su depósito".

El misterio de los acritarcos desaparecidos puede tener dos lecturas diferentes

Para ilustrar su afirmación de que las muestras pueden originar interpretaciones distintas e igualmente consistentes sobre el papel, Fike cuenta la curiosa historia de los acritarcos desaparecidos.

Se refiere a un grupo de microfósiles de acritarcos espinosos que se encontraron en una de los depósitos de fósiles más antiguos de la tierra, en Doushantuo, China, datado entre 635 millones de años en la base y 510 (millones de años, sí) en la parte superior.

Este fósil de Douhantuo posiblemente sea un embrión de acritarco, fuente https://en.wikipedia.org/wiki/Doushantuo_Formation

Nadie sabía con seguridad lo que eran los acritarcos, sólo que eran algo vivo y que le habían puesto nombre (que significa "incierto orígen" lo que ilustra lo poco se sabe de ellos), algunos pensaban que eran algas verdes mientras que otros se inclinaban por dinoflagelados que habían desarrollado unas bonitas espinas para evitar la predación por otros animales.

Eisenackidium orientalis, un acritarco del Ordovícico Inferior de Argentina. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Acritarco

Pero si eran algas su aparición cuadraba perfectamente con los indicios de subida de oxígeno, así que eso fue lo que se supuso. Sin embargo, al comprobar la secuencia estratigráfica, se dieron cuenta de que después del incremento de acritarcos en los depósitos, y cuando hay evidencias claras de que las rocas estaban expuestas a oxígeno, los acritarcos desaparecen, lo cual es absurdo si estos acritarcos estaban evolucionando porque el oxígeno se estaba incrementando. Resultó que eran animales encapsulados para evitar una muerte por anoxia. El relato de Fike prosigue: "En 2009 un grupo de científicos liderados por Phoebe Cohen de la Universidad de Harvard inspeccionó los acritarcos con microscopios de electrones y concluyó que no eran algas sino animales encapsulados en un quiste protector que muchos animales forman cuando las condiciones no son favorables para su vida". 

En esta misma época Fike formó parte de un grupo de investigadores que tomaron muestras de eventos redox y concluyeron que las aguas que formaron el depósito de Doushantou eran ricas en hierro y azufre, ypor tanto tóxicas para los organismos dependientes del oxígeno.La historia que surgía ahora tenía más sentido, los acritarcos que eran estructuras defensivas desaparecian cuando las rocas indicaban claramente la presencia de oxígeno porque los animales no necesitaban enquistarse por la anoxia.

Según los estudios microscópicos, los acritarcos eran animales que se encapsularon para escapar de la muerte por anoxia. Fuente: https://phys.org/news/2010-08-geologists-revisit-great-oxygenation-event.html

Según el modelo de Canfield, en 1998, el azufre es importante para comprender el proceso de oxigenación de las aguas. Canfield ha dado una explicación muy sólida para un proceso en dos tiempos de oxigenación del planeta. En un primer momento el incremento del oxígeno atmosférico causó la oxidación de rocas que liberaron sulfatos en el oceano a través de cursos temporales y ríos. En el oceano las bacterias reductoras de sulfatos los transformaron en sulfídrico -el compuesto que da olor a los huevos podridos- que se combinaron con el hierro disuelto para formar compuestos sólidos como la pirita que caían al fondo del oceano; pero el proceso era lento y había un montón de partículas libres de sulfídrico que no precipitaban.

Durante el segundo estado, mucho más largo, (el billón aburrido, recordemos) se generó  sufienciente oxígeno para barrer el tóxico sulfídrico de los fondos oceánicos.

Gráfico que muestra diferentes capas en el oceáno, con distindos niveles de oxígeno,sulfídrico y hierro (en cada capa se muestra el dominante), según el modelo de Canfield. Fuente de la imágen: https://phys.org/news/2010-08-geologists-revisit-great-oxygenation-event.html

Se podría concluir que el  yacimiento de Duohantuo estaba contando la misma historia...pero, Fike explica que la variación espacial en las muestras redox es capaz de trastornar al geólogo más cuerdo porque podría indicar un contexto de reciclaje de sedimentos del yacimiento en lugar de un cambio significativo en la bioquímica.

Para explicarlo describe las bandas de cieno del Amazonas: "Los vertidos del Amazonas en el Atlántico contienen mucha materia orgánica". "Se deposita el cieno y el oxígeno contenido en el vertido se consume por actividad biológica, pero después de que una tormenta lo revuelva se reoxigena", y el proceso se repite varias veces. Cuando los depósitos se vuelven sedimentos su bioquímica es totalmente distinta a cuando se depositaron.

Los indicadores redox de estos sedimentos sugieren que se depositaron en condiciones anóxicas y pobres en sulfato, pero lo cierto es que se depositaron en aguas marinas ricas en hierro y sulfato, justo lo contrario.

¿Así que qué ocurrió realmente en Duohantuo y en Nahua?. ¿Cuál de las dos posibilidades es la cierta?, ¿vertidos costeros o reciclaje de cienos?, tened en cuenta que estamos hablando de 600 millones de años de antigüedad. ¿Con cual nos quedamos?.

Es difícil, tal vez un modelo tridimensional de la tierra podría ayudar pero...se necesitan más muestras.

En el mismo artículo Fike señala que para dar una idea de lo que sucedió en ese "billón aburrido" lo mejor sería disponer de un modelo tridimensional de la tierra que tuviera suficiente resolución espacial para obtener datos fiables. Pero falta aún mucho trabajo antes de que se tenga un ese modelo tridimensional de los procesos redox en el oceano y cómo variaron en el tiempo.

https://phys.org/news/2010-08-geologists-revisit-great-oxygenation-event.html

http://io9.gizmodo.com/5619238/the-search-is-on-for-earths-missing-two-billion-years

https://www.nature.com/articles/ngeo903.epdf?referrer_access_token=aww0nD3SnZuasSzXzb9JEdRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0O-JMTBQH_E9nZozt9I9zepuPbtuRRevHGPRM78K0oBz-pbcqWkzO1akSLkCZSQMgHjSkiWOeoarG-EiKcOiucHWQei7zVzt7tAn-xnoL0wAuIVIMhsDd-h3wHEbLeaUE0SE-3_4SX3_F6TIqPr-fSFM1WrIiV0CMbdPuKijhTArmR85o7pbsV1tAXpv5oMXXkjEucUNdEXze6Iqe5cbeI9&tracking_referrer=io9.gizmodo.com

from physical separation between different ocean basins, or from the reworking of sediments after deposition

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