Estromatolito

Fossilized stromatolite in Strelley Pool chert, about 3.4 billion years old, from Pilbara Craton, Western Australia

Modernos stromatolitos en Shark Bay, Australia Occidental

Estromatolitos () o estromatolitos (del griego antiguo στρῶμα (strôma), GEN στρώματος ( strṓmatos) 'capa, estrato' y λίθος (líthos) 'rock') son formaciones sedimentarias en capas (microbios) que son creados principalmente por microorganismos fotosintéticos como cianobacterias, bacterias sulfato-reductoras y Pseudomonadota (anteriormente proteobacteria). Estos microorganismos producen compuestos adhesivos que cementan la arena y otros materiales rocosos para formar "esteras microbianas" minerales. A su vez, estas esteras se acumulan capa por capa, creciendo gradualmente con el tiempo. Un estromatolito puede crecer hasta un metro o más. Aunque hoy en día son raros, los estromatolitos fosilizados proporcionan registros de la vida antigua en la Tierra.

Morfología

Los oncoides paleoproterozoicos de la Cuenca de Franceville, Gabón, África Central. Los cóidos son estromatolitos sin fixar que van en tamaño desde unos pocos milímetros hasta unos pocos centímetros

Fossilized stromatolites, about 425 million years old, in the Soeginina Beds (Paadla Formation, Ludlow, Silurian) near Kübassaare, Estonia

Los estromatolitos son estructuras de acumulación bioquímicas en capas formadas en aguas poco profundas por la captura, unión y cementación de granos sedimentarios en biopelículas (específicamente esteras microbianas), a través de la acción de ciertas formas de vida microbianas, especialmente cianobacterias. Exhiben una variedad de formas y estructuras, o morfologías, que incluyen tipos cónicos, estratiformes, domales, columnares y ramificados. Los estromatolitos ocurren ampliamente en el registro fósil del Precámbrico, pero hoy en día son raros. Muy pocos estromatolitos del Arcaico contienen microbios fosilizados, pero los microbios fosilizados a veces abundan en los estromatolitos del Proterozoico.

Si bien las características de algunos estromatolitos sugieren actividad biológica, otros poseen características que son más consistentes con la precipitación abiótica (no biológica). Encontrar formas confiables de distinguir entre estromatolitos formados biológicamente y abióticos es un área activa de investigación en geología. Sea como fuere, pueden existir múltiples morfologías de estromatolitos en un solo estrato local o geológico, en relación con las condiciones específicas que ocurren en diferentes regiones y profundidades de agua.

La mayoría de los estromatolitos son de textura espongiostromato y no tienen microestructura reconocible ni restos celulares. Una minoría son porostromatos, que tienen una microestructura reconocible; estos son en su mayoría desconocidos del Precámbrico pero persisten a lo largo del Paleozoico y el Mesozoico. Desde el Eoceno, los estromatolitos de porostromatos se conocen solo en entornos de agua dulce.

Formación

La fotografía de lapso de tiempo de la formación de una alfombra microbiana moderna en un entorno de laboratorio brinda algunas pistas reveladoras sobre el comportamiento de las cianobacterias en los estromatolitos. Biddanda et al. (2015) encontró que las cianobacterias expuestas a haces de luz localizados se movieron hacia la luz, o expresaron fototaxis, y aumentaron su rendimiento fotosintético, que es necesario para sobrevivir. En un experimento novedoso, los científicos proyectaron un logotipo de la escuela en una placa de Petri que contenía los organismos, que se acumularon debajo de la región iluminada, formando el logotipo en bacterias. Los autores especulan que tal motilidad permite a las cianobacterias buscar fuentes de luz para sustentar la colonia. Tanto en condiciones de luz como de oscuridad, las cianobacterias forman grupos que luego se expanden hacia el exterior, y los miembros individuales permanecen conectados a la colonia a través de largos zarcillos. Este puede ser un mecanismo de protección que brinde un beneficio evolutivo a la colonia en ambientes hostiles donde las fuerzas mecánicas actúan para desgarrar las alfombras microbianas. Por lo tanto, estas estructuras a veces elaboradas, construidas por organismos microscópicos que trabajan al unísono, son un medio para brindar refugio y protección contra un entorno hostil.

Los estromatolitos de líquenes son un mecanismo propuesto de formación de algunos tipos de estructuras rocosas en capas que se forman sobre el agua, donde la roca se encuentra con el aire, mediante la colonización repetida de la roca por líquenes endolíticos.

Registro fósil

Algunas formaciones rocosas del Arcaico muestran una similitud macroscópica con estructuras microbianas modernas, lo que lleva a la inferencia de que estas estructuras representan evidencia de vida antigua, a saber, estromatolitos. Sin embargo, otros consideran que estos patrones se deben a la deposición natural de material o algún otro mecanismo abiogénico. Los científicos han defendido un origen biológico de los estromatolitos debido a la presencia de cúmulos de glóbulos orgánicos dentro de las capas delgadas de los estromatolitos, de nanocristales de aragonito (características ambas de los estromatolitos actuales) y de otras microestructuras en los estromatolitos más antiguos que son paralelas a las de los estromatolitos más jóvenes que muestran fuertes indicios de origen biológico.

Fossilized stromatolites in the Hoyt Limestone (Cambrian) exposed at Lester Park, near Saratoga Springs, New York

Estromatolitos fosilizados precambrios en la formación de Siyeh, Parque Nacional Glaciar

Fossilized stromatolites (Formación Pika, Cambrian Medio) cerca de Helen Lake, Parque Nacional Banff, Canadá

Los estromatolitos son un componente principal del registro fósil de las primeras formas de vida en la tierra. Alcanzaron su punto máximo hace unos 1.250 millones de años y posteriormente disminuyeron en abundancia y diversidad, de modo que al comienzo del Cámbrico habían caído al 20% de su punto máximo. La explicación más apoyada es que los constructores de estromatolitos fueron víctimas de las criaturas que pastan (la revolución del sustrato cámbrico); esta teoría implica que los organismos suficientemente complejos eran comunes hace más de mil millones de años. Otra hipótesis es que los protozoos como los foraminíferos fueron los responsables de la disminución, favoreciendo la formación de trombolitos sobre los estromatolitos a través de la bioturbación microscópica.

Los microfósiles de estromatolitos proterozoicos (preservados por permineralización en sílice) incluyen cianobacterias y posiblemente algunas formas de clorofitas eucariotas (es decir, algas verdes). Un género de estromatolito muy común en el registro geológico es Collenia.

La conexión entre la abundancia de herbívoros y estromatolitos está bien documentada en la radiación evolutiva del Ordovícico más joven; La abundancia de estromatolitos también aumentó después de que las extinciones de finales del Ordovícico y finales del Pérmico diezmaran a los animales marinos, volviendo a niveles anteriores a medida que los animales marinos se recuperaban. Las fluctuaciones en la población y diversidad de metazoos pueden no haber sido el único factor en la reducción de la abundancia de estromatolitos. Factores como la química del medio ambiente pueden haber sido responsables de los cambios.

Si bien las cianobacterias procarióticas se reproducen asexualmente a través de la división celular, fueron fundamentales para preparar el entorno para el desarrollo evolutivo de organismos eucarióticos más complejos. Se cree que las cianobacterias son en gran parte responsables del aumento de la cantidad de oxígeno en la atmósfera de la tierra primitiva a través de su fotosíntesis continua (ver Gran Evento de Oxigenación). Las cianobacterias usan agua, dióxido de carbono y luz solar para crear su alimento. A menudo se forma una capa de polisacáridos sobre esteras de células de cianobacterias. En los tapetes microbianos modernos, los desechos del hábitat circundante pueden quedar atrapados dentro de la capa de polisacáridos, que pueden ser cementados por el carbonato de calcio para formar láminas delgadas de piedra caliza. Estas laminaciones pueden acumularse con el tiempo, dando como resultado el patrón de bandas común a los estromatolitos. La morfología domal de los estromatolitos biológicos es el resultado del crecimiento vertical necesario para la continua infiltración de luz solar en los organismos para la fotosíntesis. Las estructuras de crecimiento esférico en capas denominadas oncolitos son similares a los estromatolitos y también se conocen a partir del registro fósil. Las trombolitas son estructuras coaguladas mal laminadas o no laminadas formadas por cianobacterias, comunes en el registro fósil y en los sedimentos modernos. Existe evidencia de que los trombolitos se forman con preferencia a los estromatolitos cuando los foraminíferos forman parte de la comunidad biológica.

El área del cañón del río Zebra de la plataforma Kubis en las montañas Zaris profundamente disectadas del suroeste de Namibia proporciona un ejemplo extremadamente bien expuesto de los arrecifes de trombolitos, estromatolitos y metazoos que se desarrollaron durante el período Proterozoico, los estromatolitos aquí se desarrollaron mejor en Ubicaciones buzamiento arriba en condiciones de velocidades de corriente más altas y mayor afluencia de sedimentos.

Ocurrencia moderna

Stromatolites en el lago Thetis, Western Australia

Stromatolites en Cay Highborne, en los Exumas, Bahamas

Ubicaciones salinas

Los estromatolitos modernos se encuentran principalmente en lagos hipersalinos y lagunas marinas donde las condiciones extremas debido a los altos niveles salinos impiden el pastoreo de animales. Uno de esos lugares donde se pueden observar excelentes especímenes modernos es la Reserva Natural Marina Hamelin Pool, Shark Bay en Australia Occidental. Otro lugar es la Reserva Nacional Pampa del Tamarugal en Chile. Un tercero es Lagoa Salgada ("Lago salado"), en el estado de Rio Grande do Norte, Brasil, donde se pueden observar estromatolitos modernos como biohermas (tipo domal) y lechos. Los estromatolitos del interior también se pueden encontrar en aguas salinas en la cuenca de Cuatro Ciénegas, un ecosistema único en el desierto mexicano, y en el lago Alchichica, un lago maar en la cuenca oriental de México. El único ambiente marino abierto donde se sabe que prosperan los estromatolitos modernos es Exuma Cays en las Bahamas.

En 2010, Min Chen descubrió un quinto tipo de clorofila, a saber, la clorofila f, a partir de estromatolitos en Shark Bay.

Estromatolitos modernos de agua dulce

Torres microbialitas en Pavilion Lake, Columbia Británica

La Laguna de Bacalar en el sur de la península de Yucatán en México, en el estado de Quintana Roo, tiene una extensa formación de microbiolitos gigantes vivos (es decir, estromatolitos o trombolitos). El lecho de microbios tiene más de 10 km (6,2 mi) de largo con una elevación vertical de varios metros en algunas áreas. Estos pueden ser los microbios de agua dulce vivos de mayor tamaño, o cualquier organismo, en la Tierra.

El lago Alchichica en Puebla, México, tiene dos generaciones morfológicas distintas de estromatolitos: estructuras similares a cúpulas columnares, ricas en aragonito, que se forman cerca de la línea de la costa, que datan de 1100 años antes del presente (ybp) y estructuras trombolíticas similares a coliflores esponjosas que dominan el lago de arriba a abajo, compuestos principalmente por hidromagnesita, huntita, calcita y datan de hace 2.800 años.

Un poco más al sur, en la bahía de Chetumal, en Belice, justo al sur de la desembocadura del río Hondo y la frontera mexicana.

Se descubrieron grandes torres de microbios de hasta 40 m de altura en el lago de soda más grande de la Tierra: el lago Van de 460 m de profundidad en el este de Turquía. Están compuestos de aragonito que crece sobre calcita inorgánica presumiblemente precipitada en fuentes de agua kárstica sublacustre.

Los estromatolitos de agua dulce se encuentran en el lago Salda, en el sur de Turquía. Las aguas son ricas en magnesio y las estructuras de estromatolitos están hechas de hidromagnesita.

También se encuentran dos instancias de estromatolitos de agua dulce en Canadá, en Pavilion Lake y Kelly Lake en Columbia Británica. Pavilion Lake tiene los estromatolitos de agua dulce más grandes conocidos y la NASA actualmente está realizando una investigación de xenobiología allí. La NASA, la Agencia Espacial Canadiense y numerosas universidades de todo el mundo están colaborando en un proyecto para estudiar la vida microbiana en los lagos. Llamado "Proyecto de investigación del lago Pavilion" (PLRP), su objetivo es estudiar qué condiciones en los lagos' los fondos tienen más probabilidades de albergar vida y desarrollar una mejor hipótesis sobre cómo los factores ambientales afectan la vida de los microbios. El objetivo final del proyecto es comprender mejor qué condiciones probablemente albergarían vida en otros planetas. Ahora concluido, hubo un proyecto de ciencia ciudadana realizado en línea llamado "MAPPER" donde los voluntarios clasificaron miles de fotos de los fondos del lago y etiquetaron la presencia de microbios, algas y otras características del lecho del lago.

Se han descubierto microbiolitas en un estanque a cielo abierto en una mina de asbesto abandonada cerca de Clinton Creek, Yukón, Canadá. Estos microbiolitos son extremadamente jóvenes y presumiblemente comenzaron a formarse poco después del cierre de la mina en 1978. La combinación de una baja tasa de sedimentación, una alta tasa de calcificación y una baja tasa de crecimiento microbiano parece dar como resultado la formación de estos microbios. Los microbialitos en una mina histórica demuestran que un entorno construido antropogénicamente puede fomentar la formación de carbonato microbiano. Esto tiene implicaciones para la creación de entornos artificiales para la construcción de microbios modernos, incluidos los estromatolitos.

'Crayback' estromatolita - Cueva de Nettle, Cuevas Jenolan, NSW, Australia

Un tipo muy raro de estromatolito que no habita en un lago vive en la cueva Nettle en las cuevas de Jenolan, NSW, Australia. Las cianobacterias viven en la superficie de la piedra caliza y se mantienen gracias al goteo de agua rica en calcio, lo que les permite crecer hacia los dos extremos abiertos de la cueva que proporcionan luz.

Se han encontrado estromatolitos compuestos de calcita tanto en el Lago Azul en el volcán inactivo, Monte Gambier, como en al menos ocho lagos de cenotes, incluido el Pequeño Lago Azul en el Bajo Sudeste de Australia Meridional.