Extermínio antigo maior que a extinção dos dinossauros

por Danielle Torrent Tucker, Universidade de Stanford

 

Rochas das Ilhas Belcher, em Hudson Bay, Canadá, das quais Malcolm Hodgskiss, doutorando, coletou amostras de barita de 2,02 a 1,87 bilhão de anos. Crédito: Malcolm Hodgskiss

Pistas de rochas canadenses formadas bilhões de anos atrás revelam uma perda de vidas anteriormente desconhecida ainda maior do que a extinção em massa dos dinossauros 65 milhões de anos atrás, quando a Terra perdeu quase três quartos de suas espécies vegetais e animais.

 

Em vez de perambular por animais, esse extermínio envolveu micro-organismos minúsculos que moldaram a atmosfera da Terra e, finalmente, abriram o caminho para que esses animais maiores prosperassem.

 

"Isso mostra que, mesmo quando a biologia na Terra é composta inteiramente de micróbios, você ainda pode ter o que poderia ser considerado um enorme evento de extermínio que, de outra forma, não é registrado no registro fóssil ", disse Malcolm Hodgskiss, co-autor principal de um estudo. novo estudo publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences .

 

Pistas invisíveis

 

Como esse período precedeu a vida complexa, os pesquisadores não podem simplesmente desenterrar fósseis para aprender o que estava vivendo 2 bilhões de anos atrás. Mesmo pistas deixadas para trás na lama e nas rochas podem ser difíceis de descobrir e analisar.

 

Em vez disso, o grupo voltou-se para a barita, um mineral coletado das Ilhas Belcher na baía de Hudson, no Canadá, que encapsula um registro de oxigênio na atmosfera. Essas amostras revelaram que a Terra experimentou grandes mudanças em sua biosfera - a parte do planeta ocupada por organismos vivos - terminando com uma enorme queda na vida há aproximadamente 2,05 bilhões de anos atrás, que também pode estar ligada ao declínio dos níveis de oxigênio .

 

"O fato de que essa assinatura geoquímica foi preservada foi muito surpreendente", disse Hodgskiss. "O que era especialmente incomum nessas baritas é que elas claramente tinham uma história complexa".

 

Observar a produtividade da Terra através da história antiga fornece um vislumbre de como a vida provavelmente se comportará por toda a sua existência - além de informar observações de atmosferas em planetas fora do nosso sistema solar.

 

"O tamanho da biosfera através do tempo geológico sempre foi uma das nossas maiores questões no estudo da história da Terra", disse Erik Sperling, professor assistente de ciências geológicas em Stanford, que não participou do estudo. "Este novo proxy demonstra como estão interligadas a biosfera e os níveis de oxigênio e dióxido de carbono na atmosfera".

 

Ângulo biológico

 

Essa relação entre a proliferação da vida e o oxigênio atmosférico deu aos pesquisadores novas evidências da hipótese "excesso de oxigênio". De acordo com essa teoria, a fotossíntese de micro-organismos antigos e o desgaste das rochas criaram uma enorme quantidade de oxigênio na atmosfera que mais tarde diminuiu à medida que organismos emissores de oxigênio esgotaram seu suprimento de nutrientes no oceano e se tornaram menos abundantes. Essa situação contrasta com a atmosfera estável que conhecemos hoje na Terra, onde o oxigênio criado e consumido se equilibra. As medidas dos pesquisadores de isótopos de oxigênio, enxofre e bário na barita apoiam essa hipótese de excesso de oxigênio.

 

A pesquisa ajuda os cientistas a aprimorar suas estimativas do tamanho do excesso de oxigênio, revelando as consequências biológicas significativas dos níveis de oxigênio acima ou abaixo da capacidade do planeta.

 

"Algumas dessas estimativas de oxigênio provavelmente requerem muitos microrganismos que vivem no oceano no passado da Terra", disse Peter Crockford, co-autor principal, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Ciência Weizmann e na Universidade de Princeton. "Portanto, agora podemos começar a restringir o que poderia ter sido a composição da atmosfera por esse ângulo biológico".

 

Co-autores incluem pesquisadores da Universidade de Nanjing, Universidade do Colorado Boulder e Woods Hole Oceanographic Institution.

Evidence of Earliest Oxygen-Breathing Life on Land Discovered

By Wynne Parry | October 25, 2011 01:00pm ET

The first oxygen-dependent life on land may have been bacteria that "eat" pyrite, also known as fool's gold. Similar bacteria still exist at mining waste sites, where pyrite has been discarded creating highly acidic conditions. Above, a modern-day acidic drainage at an abandoned copper mine.

Credit: Courtesy of Kurt Konhauser

A spike in the chromium contained in ancient rock deposits, laid down nearly 2.5 billion years ago, reveals what appears to be the earliest evidence for oxygen-breathing life on land.

The transformation known as the Great Oxidation Event occurred when the atmosphere gained oxygen, an element crucial for nearly all animal life, including humans. The new analysis indicates the earliest estimate to date for the start of the Great Oxidation Event — 2.48 billion years ago. Other research has suggested small amounts of the gas appeared in the oceans and possibly the atmosphere around 2.5 billion years ago.

For this study, the researchers performed more than 2,000 analyses on samples from more than 100 rock formations, including those called banded iron formations, located around the world, from Canada to South Africa.

The rock above is a 2.48 billion-year-old banded iron formation from Australia that contains high concentrations of chromium, which scientists believe is evidence of a pivotal change in the Earth's atmosphere: the arrival of oxygen.

Credit: Courtesy of Stefan Lalonde

Life did exist at the point when chromium levels increased, but it was simple; single cells had yet to come together and begin cooperating as multicellular life forms.
Scientists believe microbes called cyanobacteria living in the ocean kick-started the transformation when they began to photosynthesize. Oxygen, a byproduct of photosynthesis, accumulated in the ocean, then percolated into the atmosphere. Now, oxygen accounts for 21 percent of the air we breathe, and humans need it to survive.

Although the rocks were formed under the oceans, on submerged continental shelves, they accumulated metals, including chromium, which had washed off the continents by rivers and groundwater. The researchers looked at chromium because it is very difficult to dissolve, according to lead researcher Kurt Konhauser, a geomicrobiologist at the University of Alberta.

Before it arrived in what would become these rock deposits, traces of chromium were tied up in other compounds within rocks on land, including pyrite, a shiny gold mineral known as fool's gold. For millions of years, the chromium remained bound up; then about 2.48 billion years ago, something began releasing it into the oceans.[Photos: World's Most Famous Rocks]
That something was a powerful acid, created by a chemical reaction with pyrite, Konhauser said. And in order to get the pH — a measure of acidity — low enough to explain the presence of chromium, sulfuric acid must have been present, he said.

This sulfuric acid must have come from the pyrite at the hands, if you will, of bacteria. These bacteria —  similar species still exist — would have used oxygen taken from the atmosphere to perform an energy-releasing chemical reaction. In essence, the bacteria "eat" the pyrite.
Pyrite contains sulfur, and this reaction forms sulfuric acid. So, Konhauser and colleagues think that the sulfuric acid dissolved the chromium, which made its way to the oceans.

Modern versions of these bacteria are known to live off pyrite discarded by the mining industry, creating highly acidic conditions in water that collects around these waste sites.
Konhauser said he is not aware of any prior work highlighting this milestone in the history of life. "We are the first to explicitly talk about the origin of these organisms on land," he said.
The study was published in the Oct. 20 issue of the journal Nature.

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