geobiología


La geobiología es un campo de investigación científica que explora las interacciones entre la Tierra física y la biosfera . Es un campo relativamente joven y sus fronteras son fluidas. Existe una superposición considerable con los campos de la ecología , la biología evolutiva , la microbiología , la paleontología y, en particular , la ciencia del suelo y la biogeoquímica . La geobiología aplica los principios y métodos de la biología, la geología y la ciencia del suelo al estudio de la historia antigua de la evolución conjunta de la vida y la Tierra, así como el papel de la vida en el mundo moderno. [2]Los estudios geobiológicos tienden a centrarse en los microorganismos y en el papel que desempeña la vida en la alteración del entorno químico y físico de la pedosfera , que existe en la intersección de la litosfera , la atmósfera , la hidrosfera y/o la criosfera . Se diferencia de la biogeoquímica en que se centra en los procesos y organismos en el espacio y el tiempo en lugar de los ciclos químicos globales.

La investigación geobiológica sintetiza el registro geológico con estudios biológicos modernos. Se trata del proceso, cómo los organismos afectan a la Tierra y viceversa, así como de la historia, cómo la Tierra y la vida han cambiado juntas. Gran parte de la investigación se basa en la búsqueda de conocimientos fundamentales, pero la geobiología también se puede aplicar, como en el caso de los microbios que limpian los derrames de petróleo . [3]

La geobiología emplea la biología molecular , la microbiología ambiental , la geoquímica orgánica y el registro geológico para investigar la interconexión evolutiva de la vida y la Tierra. Intenta comprender cómo ha cambiado la Tierra desde el origen de la vida y cómo podría haber sido en el camino. Algunas definiciones de geobiología incluso traspasan los límites de este marco temporal, para comprender el origen de la vida y el papel que los humanos han jugado y seguirán jugando en la formación de la Tierra en el Antropoceno . [3]

El término geobiología fue acuñado por Lourens Baas Becking en 1934. En sus palabras, la geobiología "es un intento de describir la relación entre los organismos y la Tierra", ya que "el organismo es parte de la Tierra y su suerte está entrelazada con la de los Tierra." La definición de geobiología de Baas Becking nació del deseo de unificar la biología ambiental con la biología de laboratorio. La forma en que lo practicó se alinea estrechamente con la ecología microbiana ambiental moderna , aunque su definición sigue siendo aplicable a toda la geobiología. En su libro Geobiología, Bass Becking afirmó que no tenía intención de inventar un nuevo campo de estudio. [4] La comprensión de la geobiología de Baas Becking estuvo fuertemente influenciada por sus predecesores, incluido Martinus Beyerinck., su profesor de la Escuela Holandesa de Microbiología. Otros incluyeron a Vladimir Vernadsky , quien argumentó que la vida cambia el entorno de la superficie de la Tierra en The Biosphere, su libro de 1926, [5] y Sergei Vinogradsky, famoso por descubrir bacterias litotróficas. [6]

El primer laboratorio dedicado oficialmente al estudio de la geobiología fue el Laboratorio Geobiológico Baas Becking en Australia, que abrió sus puertas en 1965. [4] Sin embargo, la geobiología tardó otros 40 años en convertirse en una disciplina científica firmemente arraigada, gracias a parte de los avances en geoquímica y genética que permitieron a los científicos comenzar a sintetizar el estudio de la vida y el planeta.

En la década de 1930, Alfred Treibs descubrió las porfirinas similares a la clorofila en el petróleo , confirmando su origen biológico, [7] fundando así la geoquímica orgánica y estableciendo la noción de biomarcadores , un aspecto crítico de la geobiología. Pero pasaron varias décadas antes de que las herramientas estuvieran disponibles para comenzar a buscar en serio las marcas químicas de vida en las rocas. En las décadas de 1970 y 1980, científicos como Geoffrey Eglington y Roger Summons comenzaron a encontrar biomarcadores de lípidos en el registro de rocas utilizando equipos como GCMS . [8]


Las coloridas alfombras microbianas de Grand Prismatic Spring en el Parque Nacional de Yellowstone , EE. UU. Las alfombras anaranjadas están compuestas de cloroflexos , cianobacterias y otros organismos que prosperan en el agua a 70 °C. Los geobiólogos a menudo estudian entornos extremos como este porque albergan organismos extremófilos . Se ha planteado la hipótesis de que estos entornos pueden ser representativos de la Tierra primitiva. [1]
Una alfombra microbiana en White Creek, Parque Nacional Yellowstone , EE. UU. Tenga en cuenta la microestructura cónica de las comunidades bacterianas. Se supone que estos son un análogo viviente de los antiguos estromatolitos fósiles . Cada cono tiene una burbuja de gas de oxígeno en la parte superior, producto de la fotosíntesis oxigénica de las cianobacterias en las alfombras microbianas de múltiples especies .
La escala de tiempo geológica superpuesta con los principales eventos y ocurrencias geobiológicos. La oxigenación de la atmósfera se muestra en azul a partir de 2,4 Ga, aunque se debate la fecha exacta del Gran Evento de Oxigenación. [14]
Formación de bandas de hierro (BIF), Formación Hammersley , Australia Occidental
Estromatolitos vivos modernos en Shark Bay, Australia. Shark Bay es uno de los pocos lugares del mundo donde se pueden ver estromatolitos en la actualidad, aunque probablemente eran comunes en los antiguos mares poco profundos antes del surgimiento de los depredadores metazoos .
Un árbol filogenético de los seres vivos, basado en datos de ARNr y propuesto por Carl Woese , que muestra la separación de bacterias , arqueas y eucariotas y vincula las tres ramas de los organismos vivos con el LUCA (el tronco negro en la parte inferior del árbol).
Estromatolitos de 3.400 millones de años del Grupo Warrawoona , Australia Occidental . Si bien el origen de los estromatolitos precámbricos es un tema muy debatido en geobiología, [50] se supone que los estromatolitos de Warrawoona fueron formados por antiguas comunidades de microbios. [51]
Ooides "gigantes" de la Formación Johnnie en el área del Valle de la Muerte, California, EE. UU. Los ooides son granos de carbonato de calcio casi esferoidales que se acumulan alrededor de un núcleo central y pueden sedimentarse para formar una oolita como esta. Los microbios pueden mediar en la formación de ooides. [50]
Una alfombra microbiana que crece en suelo ácido en la cuenca del géiser Norris , Parque Nacional Yellowstone , EE. UU. La parte superior negra sirve como una especie de protector solar, y cuando miras debajo ves las cianobacterias verdes .
Estromatolitos en Green River Shale, Wyoming , EE. UU., que datan del Eoceno
Una sección transversal vertical de una alfombra microbiana que contiene diferentes organismos que realizan diferentes metabolismos . Los verdes son presumiblemente cianobacterias , y microestructuras similares a tipis son visibles en la superficie.
Fósiles de Ediacara de Mistaken Point , Terranova. La biota de Ediacara se originó durante el Período de Ediacara y es diferente a la mayoría de los animales en la actualidad.