LA PALEONTOLOGÍA MOLECULAR

En el sentido más amplio posible, la paleontología molecular debería investigar cada una de las huellas químicas dejadas por organismos o sus procesos metabólicos. Esto daría lugar a investigaciones que van desde la geoquímica de isótopos y el estudio de la biomineralización hasta que el análisis de biología molecular. Sin embargo, en un sentido más estricto, la paleontología molecular es el estudio de moléculas orgánicas complejas producidas por una vez y ahora los fósiles de organismos vivos. En algunos casos, las moléculas son la traza restante sólo de la existencia de ciertos organismos en un período dado de tiempo. Cuando las moléculas orgánicas complejas se encuentran en asociación con los organismos precursores que las produjeron, pueden dar información importante sobre las relaciones evolutivas de los organismos, su edad y su forma de vida.

Cromatografía de gases-espectrometría de masas (biomarcadores)

Una gran variedad de microorganismos están involucrados en carbonatogenesi pero su caracterización en el registro geológico está limitado por su bajo potencial de fosilización. Muchos estudios han confirmado la validez de las técnicas de la geoquímica orgánica para identificar los microorganismos por los fósiles moleculares, "biomarcadores" (Tissot y Welte, 1984; Mycke et al, 1987;. Hefter et al., 1993). Los biomarcadores son moléculas complejas que resultan de productos bioquímicos sintetizados a partir de organismos vivos y proporcionan información sobre el origen de la materia orgánica y las condiciones ambientales. La composición molecular y las concentraciones relativas de los componentes orgánicos específicos que se encuentran en rocas sedimentarias, es útil en los casos siguientes: (1) la reconstrucción de las condiciones de oxigenación de las cuencas (Didyk et al, 1978; Peters & Moldowan, 1991; Hughes et al.. , 1995); (2) caracterización de los niveles de salinidad durante la deposición de materia orgánica (diez Refugio et al 1985, 1988;. Volkmann, 1988); (3) la determinación de los precursores biológicos de la materia orgánica sedimentaria (Moldowan et al, 1985;.. Mello et al, 1988a).

El grupo de trabajo se aplica el análisis de biomarcadores en el estudio de las señales microbianas en biomineralizaciones carbonato que van dall'Archeano actual. Integración de hecho observaciones y análisis de fósiles moleculares micromorfológicas son procesos metabólicos reconstruidas de las comunidades bacterianas que inducen fenómenos biomineralización.

El ingreso de una importante colección paleontológica al registro del INAH, es documentado en el trabajo sobre la colección paleontológica de Múzquiz, Coahuila. Nuevos datos sobre la estratigrafía, ambiente de depósito y composición faunística, son presentados en la contribución sobre la Cantera Muhi, Hidalgo. Información de diversa índole es obtenida a partir del uso de biomarcadores en el campo de la geología; en particular, el uso de las propiedades fisicoquímicas de los oligonucleótidos aporta información relevante sobre su posible aplicación en fósiles con preservación de material genético.

Los biomarcadores son productos naturales a los que se les puede asignar un origen biológico correcto, las moleculas organicas largas no persisten mucho , pero pueden dividirse en derivados especifico (mas estables y sirven como indicadres de las ustancias originales)

Hace 251 millones años, en un abrir y cerrar de un ojo geológico, hasta el 95 por ciento de las especies marinas y el 85 por ciento de los de tierra se extinguieron. Fue la mayor extinción masiva que el mundo jamás ha soportado, y que marcó el final del período Pérmico. La vida tomó 10 millones de años para recuperarse.Este cataclismo es a menudo descrita como el momento en que "la vida a punto de morir", pero que es muy justo. Las formas más antiguas y de mayor éxito de la vida en la Tierra - las bacterias y arqueas - navegaron a través de prácticamente ileso. La extinción del Pérmico se ve mejor como un tiempo donde la vida casi volvió a la normalidad - cuando las condiciones biológicas que habían prevalecido en la Tierra desde hace más de tres mil millones años brevemente re -establecido sí mismos. Los microbios no sólo sobreviven; ahora parece que jugaron un papel destacado en las extinciones.

Esta nueva visión del Pérmico no proviene de estudiar los huesos fosilizados, dientes y conchas, pero a partir de productos bioquímicos que han sido atrapados en las rocas durante miles de millones de años. Esta rama emergente de la ciencia se llama análisis de biomarcadores, o la paleontología química, y ahora es tan poderosa que amenaza con hacer paleontología clásica obsoleta. Se ofrece nada menos que una nueva perspectiva sobre la historia de la vida en la Tierra. Ahora sabemos exactamente cuando los primeros organismos multicelulares evolucionaron, y hemos hecho sorprendentes ideas en las extinciones masivas que venían

afectando a ellos.

La investigación de biomarcadores tiene sus raíces en la exploración de petróleo. Mientras que los paleontólogos se dedicaron a descubrir y describir organismos extintos, los geólogos estaban rompiendo las rocas sedimentarias y la búsqueda de moléculas orgánicas que revelarían dónde buscar petróleo. En todo el mundo, se encontraron restos de líquido de oro dentro de las rocas sedimentarias ricas en materia orgánica.

Con el tiempo aprendieron a extraer estos líquidos, incluso a partir de rocas sedimentarias con muy poco contenido orgánico, entre ellos algunos de los más antiguos de la Tierra, a los 3 mil millones de años o más. La mayoría de estos líquidos se compone de hidrocarburos ya familiares para los geólogos del petróleo, tales como etano. Pero también hubo algunos desconocidos, incluyendo alcanos de cadena larga y moléculas policíclicos llamados hopanos. De donde vinieron?

La respuesta vino de los bioquímicos que estudian los organismos vivos. Descubrieron que si te sujetas determinadas moléculas biológicas - principalmente lípidos que se encuentran en las membranas celulares y otras estructuras - para la calefacción, la refrigeración y la presión de la clase que se encuentra después del entierro en roca sedimentaria, se descomponen en compuestos muy estables y orgánicos. Así estable, de hecho, que algunos pueden permanecer sin cambios durante miles de millones de años. Igualmente importante es que, a diferencia de muchas otras moléculas orgánicas, que no son hechas por todos los procesos inorgánicos conocidos.

Es más, algunos de los compuestos resultan ser única para ciertos grupos de organismos, y muchas clases de moléculas han sido ahora definitivamente vinculado a grupos específicos de microbios, plantas y animales. Estos son conocidos como biomarcadores. Por ejemplo,

los ácidos grasos C28 a C32 polienoicos fueron encontrados recientemente para ser un biomarcador único para las esponjas.

El descubrimiento de estos "fósiles moleculares" significa que los organismos antiguos que de otro modo no dejaban rastro en el registro fósil ahora pueden ser identificados. El escenario estaba listo para biomarcadores para hacer frente a su primer gran misterio - el origen de la vida compleja.

Los organismos de nuestro mundo se dividen en dos tipos muy diferentes: las simples procariotas, incluyendo bacterias y arqueas, y los eucariotas más complejos. La principal diferencia entre los dos es que los eucariotas tienen un núcleo y otros orgánulos dentro de la célula. Las células eucariotas son también más grandes y se prestan a la vida multicelular integrado. ¿Pero cuándo evolucionaron?

El registro fósil no es ninguna ayuda aquí. Organismos unicelulares fosilizadas, presumiblemente procariotas, aparecieron por primera vez hace unos 3,5 millones de años. Pero no es posible decir a partir de fósiles solo cuando las células eucariotas aparecieron. El primer eucariota habría sido un organismo unicelular y, a diferencia de algunos eucariotas unicelulares, como las plantas microscópicas que se fosilizan en gran número para formar tiza, no habría tenido un esqueleto microscópico.

Introduzca la tripulación de biomarcadores. A finales de 1990, Roger Citación de la Organización Australiana Servicio Geológico en Canberra y Roger Buick de la Universidad de Sydney fue en busca de biomarcadores llamados esteranos - signos reveladores de organismos eucariotas - en antiguas rocas sedimentarias de Australia. Ellos trazaron el biomarcador de nuevo a las rocas 2700 millones años de edad, pero no mayores. Así que parece que los eucariotas aparecieron por primera vez en esa época (Science, vol 285, p 1033).

Citación y Buick también descubrieron un cambio discernible en biomarcadores en el tiempo. Los primeros esteranos eucariotas son ni abundantes ni diversa. En cambio, las rocas están dominados por los biomarcadores llamado L-isoprenoides, que son signos de bacterias y arqueas. Por hace 800 millones de años, sin embargo, el perfil de biomarcador había cambiado. Llegó a ser dominado por hopanos, que revelan la presencia de cianobacterias (una vez llamado erróneamente algas verde-azules).

Las cianobacterias son componentes clave de los estromatolitos; La capa pasteles de bacterias y sedimentos que eran la forma más compleja de la vida en la Tierra antes de la evolución de pluricelularidad.

Los esteranos eucariotas también se vuelven más diversos y abundantes en esta época, y otros biomarcadores eucariotas para las algas rojas y verdes, así como grandes protozoos unicelulares como las amebas se encuentran ahora. Todo esto pone de manifiesto que las grandes algas, similares a las plantas como algas y el mar lechuga habían evolucionado pero que los precursores de los animales estaban todavía en la etapa unicelular.

Después de la explosión cámbrica hace cerca de 542 millones de años, cuando la mayoría de los grupos de animales aparecieron, el perfil ha cambiado de nuevo, y por primera vez nos encontramos con el registro rico y complejo de biomarcadores asociados con los animales. Los animales recién evolucionado literalmente comieron los estromatolitos de la existencia.

Biomarcadores(fosiles químicos/moleculares)

Marcadores biológicos moleculares, los compuestos organicos noutilizados por microorganismos descomponedores pueden conservare en fosiles y sedimentos.

Biomarcadores:fuente

Lo que se usa en laboratorio:

Compuestos organicos de mayor estabilidad durantela biodegradacion:

Lipidos:compuestos organicos insolubles producidos por organismos. Protidos(colageno,queratina,espongina) Glucidos(quitina,tectina,espongina) Resinas(ambar) Incluso el ADN puede preservarse en subfosiles y fosiles recientes.

Aplicaciones:

Estos fosiles quimicos son indicadores

Pleoambientales(ph,salinidad, productividad) Tafonomicos De la historia evolutiva Dataciones radiometricas

Biomarcadores y evolución del fitoplancton

Algunas aplicaciones de los biomarcadores

1.Noviembre 2012: Geoscientist Dr. Juliane Müller recibe el Premio Alemán de Estudio por su investigación pionera climático

Bremerhaven, 2 de noviembre de 2012. El Dr. Juliane Müller será premiado con un segundo lugar en el Premio Alemán de Estudio 6 de noviembre en Berlín. La Fundación Körber honra el geocientífico del Instituto Alfred Wegener de Investigación Polar y Marina en la Asociación Helmholtz de su tesis doctoral pionera en la distribución del hielo marino. Los resultados de su investigación facilitarán mejoras fundamentales en la predicción del clima.

 Premios de la Fundación Körber el Premio Alemán de Estudio a jóvenes científicos que realizan investigaciones en temas de actualidad y de relevancia social. Tres primeros premios y seis segundos premios se otorgan anualmente bajo el patrocinio del Presidente Federal a investigadores de todas las disciplinas que han completado doctorados pendientes. Con un valor total superior a los 100.000 euros, el Premio de Estudio es una de la mayoría altamente dotado para jóvenes científicos en Alemania.

 Juliane Müller recibe el premio por su tesis doctoral en la que se muestra cómo la distribución del hielo marino ha alterado en el Ártico. Gracias a sus descubrimientos, las condiciones del hielo marino de los últimos 30.000 años se puede regional reconstruido. Así pues, el objetivo geoscientist en el punto de muchos modelos climáticos débil. "Los modelos climáticos existentes con frecuencia encuentran dificultades en lo que refleja de manera realista los cambios en la cobertura de hielo marino. También lo general no tienen los datos del pasado de manera que, por ejemplo, la fusión del hielo en la última década ha sido muy subestimado ", explica Juliane Müller. Sin embargo, es importante hacer las estimaciones correctas debido a que el retroceso del hielo marino afecta no sólo el ecosistema del Ártico, pero a largo plazo altera las corrientes oceánicas y las circulaciones de aire que también influyen en el sistema meteorológico europeo. La imprecisión de los modelos, por tanto, hace que sea difícil para los científicos a predecir cómo el hielo se derrite actuales tendrán un impacto en el clima. Estas son lagunas que Juliane Müller le gustaría cerrar a través de su investigación.

 

El geocientífico utilizar biomarcadores en sus experimentos para la tesis doctoral para determinar la distribución del hielo marino del pasado. Los científicos pueden interpretar un biomarcador, también conocida como molécula de fósiles, como la huella digital de los organismos muertos. Cuando las algas mueren, por ejemplo, sus restos se hunden hasta el fondo del mar donde depositan en capas en el transcurso de los años. Estos depósitos se denominan como sedimentos. Los investigadores pueden analizar los marcadores biológicos de un organismo vivo en muestras de sedimentos y determinar por medio de la estratificación cuando un tipo específico de algas

proliferaron.

 

2.En 2007 investigadores de la Universidad de Plymouth ya estaban usando un biomarcador diatomea para sacar conclusiones acerca de la distribución del hielo marino. La diatomea crece exclusivamente en el hielo marino. Por lo tanto, los científicos asumieron que los biomarcadores de diatomeas indicarían si y cuando un área estaba cubierta por el hielo marino. Sin embargo, si el biomarcador estaba ausente esto podría significar dos cosas. O bien la zona estaba libre de hielo o el hielo marino era extraordinariamente gruesa porque si la masa de hielo es demasiado compacta sin luz penetrará y las algas diatomeas no puede crecer.

Esta ambigüedad fue el motivo de Juliane Müller para ampliar el enfoque de la investigación de biomarcadores. "Decidí usar un segundo biomarcador en lugar de concentrarse únicamente en la diatomea. El fitoplancton marino demostrado ser adecuados para este propósito. Crece preferentemente en agua libre de hielo y reacciona de forma muy sensible a la deficiencia de luz. Esto me permitió establecer tres supuestos: si los biomarcadores tanto de la diatomea y el fitoplancton estaban ausentes, el hielo del mar era muy gruesa en el momento dado. Si la molécula fósil de la diatomea estaba ausente, pero la del fitoplancton evidente, el área debe haber sido libre de hielo. Por el contrario, si sólo me encontré con el biomarcador de la diatomea, pude inversamente concluir que el hielo marino existía pero no era inusualmente gruesa ".

 

Los largos núcleos de sedimentos y los sedimentos superficiales para su tesis doctoral vinieron del estrecho de Fram, el nombre de la vía marítima entre el Atlántico Norte y el Océano Ártico. Ella primero se analizaron los primeros centímetros de las muestras. "Los sedimentos superficiales son como una instantánea de las condiciones ambientales y climáticas de una región determinada y mapa el pasado más reciente. Examiné las muestras y luego comparé mis resultados con las mediciones del hielo marino existentes de grabaciones satélite. Ya que mis suposiciones estuvieron de acuerdo con los valores reales, deduje que mi método en el estrecho de Fram proporciona los resultados correctos al menos por sedimentos más jóvenes. Ahora incluso he sido capaz de hacer declaraciones cuantitativas sobre el alcance de la cobertura de hielo marino en el pasado. Esto me ha animado a probar depósitos de sedimentos de edad para los que no existen registros sobre la distribución del hielo marino ", explicó Juliane Müller.

Empleando compuestos preservados en rocas sedimentarias de más de 635 millones de años de antigüedad, varios investigadores han encontrado algunas de las evidencias más antiguas de la existencia de vida animal en nuestro planeta. Las demosponjas proliferaron en las aguas costeras superficiales de lo que hoy es Omán, según el investigador Gordon Love de la Universidad de California en Riverside, y sus colegas del MIT y de otras instituciones.

Las demosponjas aparecieron durante la Era Neoproterozoica, hace entre 1.000 y 542 millones de años, una era de extremos climáticos y desarrollos evolutivos biológicos que culminaron con el surgimiento de especies animales y nuevos ecosistemas. Estas esponjas representan actualmente la evidencia más antigua de animales en el registro fósil.Los compuestos preservados, llamados esteranos, que Love y sus colegas han descubierto en tales fósiles de esponjas, existen en una gran variedad de configuraciones bioquímicas.

Estos compuestos también son llamados "biomarcadores", dado que pueden indicar la existencia de organismos vivientes. Los biomarcadores que Love y sus colegas han identificado se encuentran actualmente en las demosponjas vivientes. Los investigadores los han detectado en las rocas de 635 millones de años de antigüedad, pero no han podido encontrarlos en muestras más antiguas de la misma formación geológica. El que tales biomarcadores hayan sido encontrados en muestras asociadas con rocas sedimentarias formadas en aguas superficiales, brinda apoyo a la hipótesis de que las demosponjas surgieron en aguas costeras cálidas y poco profundas. Alimentándose de desechos orgánicos disueltos o desmenuzados en el agua, estos animales acabaron emigrando hacia el mar profundo. Hoy residen allí, y también en aguas costeras menos profunda.

BIBLIOGRAFIA

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