Scoperti fossili di batteri di 2,5 miliardi di anni che precedono l’ossigeno

Fossili di quello che potrebbe essere il più antico batterio che mangia zolfo mai trovato sono stati scoperti in rocce vecchie di 2,52 miliardi di anni.

I fossili non rappresentano la vita più antica sulla Terra – ci sono fossili di microbi che hanno almeno un miliardo di anni in più- ma sono i più antichi del loro genere. Illuminano anche una fase misteriosa della storia geologica, quando non c’era quasi nessun ossigeno nell’aria e la fotosintesi – il processo che alla fine avrebbe ossidato l’atmosfera – si era appena evoluta, ha detto il capo dello studio Andrew Czaja, un geologo dell’Università di Cincinnati.

I batteri utilizzavano una forma ossidata di zolfo per sopravvivere

Invece di usare l’ossigeno per sopravvivere, questi batteri avevano convertito l’idrogeno solforato in solfato (la forma ossidata dello zolfo), usando l’energia di quella reazione chimica per crescere, ha affermato Czaja.

“C’è ancora molto che non sappiamo sulla storia antica della Terra”, semplicemente perché rimangono poche rocce contenenti fossili di quell’epoca, ha detto Czaja a WordsSideKick.com. Eppure l’epoca tra 3,5 miliardi e 2,5 miliardi di anni fa, fa cruciale per lo sviluppo  della vita sulla Terra.

“Tutto si è evoluto, tutti questi diversi metabolici batterici si sono evoluti”, ha affermato Czaja. 

profonda immersione

Ma fino ad ora, la maggior parte di ciò che i ricercatori sapevano di questo eone, l’Archeano, si basava su una manciata di fossili provenienti da ambienti di acque poco profonde. Czaja e i suoi colleghi volevano sapere cosa poteva essere nascosto in parti molto più profonde del mare. Hanno cercato fossili in due aree della provincia del Capo settentrionale in Sudafrica, alla ricerca di segni di vita antica nella Formazione Gamohaan. Alcune delle rocce chiamate hornwort nero in questa formazione si sono formate da sedimenti nell’oceano profondo, sostiene Czaja, probabilmente ad almeno 300 piedi (100 metri) di profondità.

“Sono pochi i posti dove puoi andare per trovare rocce così vecchie”, ha affermato Czaja.

I ricercatori hanno raccolto campioni e li hanno portati in laboratorio, dove li hanno tagliati in sezioni sottili, simili al vetro, che potevano essere esaminate al microscopio ottico. Subito dopo aver esaminato la sezione, Czaja ha visto strutture ellittiche, rugose come palloni da spiaggia parzialmente sgonfi, incastonate nel calice conico.

Un’analisi geochimica ha rivelato che le strutture erano fatte di carbonio organico, un segno distintivo della vita fossilizzata. Ma le cellule avevano un diametro di circa 100-200 micron, troppo grandi per essere cianobatteri, il tipo di batteri che abitano gli oceani che usano la fotosintesi per sopravvivere. (Un micron è un milionesimo di metro, un capello umano ha un diametro di circa 50 micron.) Czaja pensava alle cellule come plancton eucariotico o plancton con pareti cellulari, ma i batteri mancavano delle strutture molecolari sulla superficie di questi organismi. Ciò a cui assomigliavano di più erano i batteri che ossidano lo zolfo che oggi vivono nei sedimenti oceanici profondi, ha scoperto Czaja.

Un ecosistema pre-ossigeno

Sono stati trovati altri antichi mangiatori di zolfo, sostiene Czaja, ma erano diverse centinaia di milioni di anni più giovani e avevano la forma di filamenti fibrosi. Questa è la prima prova di ossidanti di zolfo di forma sferica, ha detto.

Se l’identificazione è corretta, le piccole sfere soffocate potrebbero colmare un divario ecologico. La chimica delle rocce di questo periodo ha suggerito che gli organismi che riducono il solfato a idrogeno solforato esistessero sulla Terra almeno 3,5 miliardi di anni fa. Questi batteri trasformano il solfato in idrogeno solforato per catturare e sfruttare l’energia della reazione.

Ma c’era pochissimo ossigeno nell’atmosfera per creare zolfo ossidato prima di circa 2,3 miliardi di anni fa, quando gli organismi fotosintetici alteravano permanentemente l’atmosfera con le loro emissioni di ossigeno. Gli ossidanti di zolfo appena scoperti potrebbero essere una fonte dello zolfo ossidato che i riduttori di solfato dell’era necessari per il carburante.

“Questi organismi che ho scoperto potrebbero potenzialmente aiutare a chiudere quel ciclo essendo gli organismi che consumano zolfo ridotto e lo convertono in zolfo ossidato”, ha affermato Czaja.

Nei sedimenti di acque profonde di oggi, i batteri fanno proprio questo, ha aggiunto: i batteri che ossidano lo zolfo spesso vivono proprio sopra i batteri che riducono lo zolfo nei sedimenti e i due riciclano i prodotti di scarto l’uno dell’altro.

Czaja e i suoi colleghi hanno in programma di analizzare ulteriormente la chimica dei fossili per saperne di più sul loro metabolismo.