Cómo la vida y la geología trabajaron para forjar la corteza rica en nutrientes de la Tierra

Hace unos 500 millones de años, en la llamada Explosión Cámbrica, la vida en los océanos se diversificó rápidamente. En un abrir y cerrar de ojos, al menos en términos geológicos, la vida se transformó de simples criaturas de cuerpo blando a complejos organismos multicelulares con caparazones y esqueletos. Ahora, una investigación dirigida por la Universidad de Cambridge ha demostrado que la diversificación de la vida en este momento también condujo a un cambio drástico en la química de la corteza terrestre: la capa superior sobre la que caminamos y, lo que es más importante, la capa que proporciona muchos de los nutrientes esenciales para la vida. El estudio se publica en la revista Science Advances.

Los investigadores identificaron que, después de la llamada Explosión Cámbrica, las cantidades del fósforo, un nutriente vital, se triplicaron en las rocas de la corteza, un cambio que apoyó la continua expansión de la vida en la Tierra.

«Descubrimos que la vida antigua tuvo un profundo impacto en su entorno, incluso hasta el punto de restablecer la química de la corteza continental«, indica Craig Walton, autor principal de la investigación del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.

Utilizando una base de datos de información sobre rocas antiguas, recopilada por científicos de todo el mundo, los investigadores construyeron un mapa para mostrar cómo ha fluctuado la química de la corteza terrestre durante los últimos 3.000 millones de años. Descubrieron que, tras el aumento de fósforo en el momento de la explosión del Cámbrico, el contenido de este nutriente clave en las rocas de la corteza ha seguido creciendo hasta la actualidad.

«Desde unos 540 millones de años en adelante, vemos que la vida transformó la composición de la parte superior de la corteza terrestre«, comenta el coautor Oliver Shorttle, que trabaja conjuntamente en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Instituto de Astronomía de Cambridge. «Esto muestra cómo el desarrollo de la vida puede influir en el crecimiento de más vida y, a su vez, cuánta vida puede sustentar un planeta«.

El fósforo, un elemento clave y limitante

La vida en todas sus variadas formas, desde la prodigiosa ballena hasta el diminuto plancton, se basa en seis ingredientes clave: carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Los investigadores investigaron el fósforo porque no solo es universalmente necesario para la vida, sino que también es difícil de aprovechar porque está encerrado en minerales dentro de la corteza terrestre.

«También se cree que el fósforo es uno de los nutrientes que limita la cantidad de vida que puede existir en los océanos«, afirma Shorttle. Explica que, al mapear el fósforo en las rocas a lo largo del tiempo, podrían identificar cuánto de este elemento está disponible para la vida y, por extensión, tener una idea de cuánta vida ha existido en el planeta.

A diferencia del carbono y el nitrógeno, que son componentes clave de nuestra atmósfera, el fósforo debe extraerse de las rocas antes de que la vida pueda utilizarlo. El proceso comienza con la descomposición de las rocas debido a las interacciones con el agua de lluvia, liberando fosfato que luego es arrastrado por los ríos a los océanos. Una vez en los océanos, el fósforo es metabolizado por organismos como el plancton o las algas eucariotas, que luego son consumidos por animales más grandes que se encuentran más arriba en la cadena alimentaria.

Este reprocesamiento biológico depende del oxígeno

Cuando estos organismos mueren, la mayor parte del fósforo regresa a los océanos. Este proceso de reciclaje eficiente es un control clave sobre la cantidad de fósforo total en el océano, que a su vez sustenta la vida. «Nos permite tener toda la vida que vemos a nuestro alrededor hoy, por lo que comprender cuándo comenzó este proceso es realmente clave«, según Walton.

Pero todo este poder de reprocesamiento biológico depende del oxígeno. Esto es lo que alimenta a las bacterias responsables de la descomposición del material orgánico muerto que devuelve el fósforo a los océanos.

Es complicado desentrañar la secuencia de eventos precisa

Los investigadores creen que un aumento en el oxígeno alrededor de la época de la explosión del Cámbrico podría explicar por qué aumentó el fósforo en las rocas. «Si el oxígeno aumentó en ese momento, es posible que hubiera más oxígeno disponible para descomponer la biomasa de aguas profundas y reciclar el fósforo en las regiones costeras poco profundas«, indica Walton. Mover este fósforo de regreso a la tierra significaba que estaba mejor conservado en las rocas que forman los continentes. «Esa serie de cambios fue en última instancia responsable de impulsar la actividad de la vida compleja tal como la conocemos«, según Walton.

Sin embargo, agrega que, «es complicado desentrañar la secuencia de eventos, ya sea que la vida compleja evolucionó en parte debido al aumento de los suministros de oxígeno y fósforo para comenzar, o si de hecho fueron totalmente responsables de la creciente disponibilidad de ambos, sigue siendo un problema, un tema controvertido«. Walton y el equipo ahora buscan investigar el desencadenante y el momento de este enriquecimiento de fósforo en la corteza con más detalle.

Fuente: Science Advances.