Debajo de Montañas Barberton Makhonjwa, hogar de la fiebre del oro original de Sudáfrica, se encuentra algo científicamente más valioso que cualquier metal precioso: el primer ecosistema terrestre de la Tierra, atrapado en una formación rocosa de 3.200 millones de años llamada Moodies Group. En cortes de carreteras y pozos de minas, los científicos ya habían vislumbrado restos fosilizados de las alfombras microbianas viscosas que se creía que cubrían los antiguos ríos, playas y estuarios. Ahora, están perforando el terreno por primera vez, recuperando muestras frescas de lo que podrían haber sido los primeros productores microbianos de oxígeno de la Tierra.
“Es realmente afortunado que haya lugares tan antiguos como este”, dice Tanja Bosak, geobióloga del Instituto de Tecnología de Massachusetts que no está afiliada al proyecto. Aunque se han encontrado signos de vida más antiguos en Sudáfrica y Australia, y potencialmente en Groenlandia, en lo que alguna vez fueron depósitos oceánicos, ningún otro lugar registra la vida primordial en la tierra de manera tan convincente, dice ella. «Esto cubre un tiempo no bien entendido en la historia de la Tierra».
Cuando se formó el Grupo Moodies, la Tierra habría sido casi irreconocible. Su atmósfera, rica en metano y dióxido de carbono pero casi desprovista de oxígeno, mantuvo caliente al planeta mientras el Sol era joven y débil. La tierra era escasa porque la tectónica de placas, el proceso que une los continentes, apenas estaba comenzando. Aquí y allá, sin embargo, archipiélagos volcánicos como el Grupo Moodies perforaron las aguas. Las playas que rodean los volcanes habrían sido espacios ideales para que la vida evolucionara y se propagara, dice Christoph Heubeck, geólogo sedimentario de la Universidad Friedrich Schiller de Jena. Lidera los $2 millones Entornos superficiales arcaicos de Barberton (BASE), que planea completar la perforación de su octavo y último núcleo el próximo mes.
Los núcleos que el equipo ya ha extraído, de depósitos a 200 metros bajo la superficie, son ricos en lodos fosilizados. “Hemos perforado cientos de metros de ellos”, dice Heubeck. Su naturaleza, sin embargo, es un misterio.
Otros fósiles microbianos antiguos en el Grupo Moodies, encontrados en lo que eran depósitos marinos y subterráneos, probablemente se alimentaban de sulfatos o usaban una forma primitiva de fotosíntesis para alimentarse de hierro. Pero esas vías metabólicas no habrían funcionado bien en las aguas poco profundas bañadas por el sol en las que vivían los limos. Heubeck cree que estos microbios fueron los primeros ancestros de las cianobacterias, que unos 800 millones de años más tarde inundaron la atmósfera con oxígeno en lo que se conoce como el Gran Evento de Oxidación. “La producción de oxígeno parece ser un proceso inventado temprano en la historia de la Tierra”, dice.
Es una afirmación controvertida. Si la fotosíntesis productora de oxígeno hubiera evolucionado tan temprano, argumentan algunos investigadores, el Gran Evento de Oxidación habría seguido de inmediato. Pero la evidencia de los primeros «oasis de oxígeno» ha crecido. Los geoquímicos han encontrado depósitos minerales mucho antes del Gran Evento de Oxidación que necesitaban oxígeno para formarse. Y el análisis genético de las cianobacterias sugiere que evolucionaron, en la tierra, casi al mismo tiempo que el Grupo Moodies, dice Patricia Sánchez-Baracaldo, paleobióloga de la Universidad de Bristol que no está afiliada a BASE. “El registro genómico es independiente y consistente con la idea de que esos fueron los primeros ancestros de las cianobacterias”.
Heubeck y sus colegas esperan que las esteras microbianas frescas e inalteradas en los núcleos proporcionen evidencia decisiva: rastros geoquímicos de producción de oxígeno que faltaban en muestras expuestas anteriores. Esa búsqueda comenzará en serio a finales de este año, cuando el equipo comience a estudiar minuciosamente la mitad de los núcleos en una «fiesta de muestreo» en Alemania; la otra mitad permanecerá en Sudáfrica como archivo.
Los núcleos podrían contener otros tesoros científicos. En 2010, Emmanuelle Javaux, astrobióloga de la Universidad de Lieja, informó haber encontrado fósiles microbianos esféricos amurallados hasta 300 micrómetros de diámetro, cientos de veces el tamaño de una bacteria típica, en lutitas extraídas de una mina de oro en Moodies Group. Algunos pensaron que los microbios gigantes eran los eucariotas más antiguos del mundo (organismos con células complejas como las nuestras) por mil millones de años, pero la confirmación resultó difícil de alcanzar. Javaux espera que los núcleos BASE capturen los mismos fósiles en mejores condiciones. “Ahora solo tenemos que encontrarlos”, dice ella.
Los núcleos BASE también podrían contener pistas sobre el clima de ese paisaje antiguo. Un núcleo contiene lo que parecen ser capas litificadas de suelo, que podrían capturar indicadores de la composición de la atmósfera. Los esquistos marinos pueden registrar cómo se erosionó el basalto volcánico de las islas. Ya sea que se rompiera en pedazos, como sucede en el Ártico actual, o que se moliera en pedazos como en los climas tropicales, podría insinuar las temperaturas antiguas. Otras muestras capturan un patrón entretejido de capas de arena y lodo, ensambladas por las antiguas mareas. La Luna estaba mucho más cerca de la Tierra en ese momento, y el registro de mareas podría precisar su distancia.
Los núcleos también deben contener un registro de los rayos, que crean fuertes campos magnéticos que pueden imprimirse en las rocas. Los rayos podrían haber suministrado un nutriente clave para el antiguo ecosistema al separar los fuertes enlaces moleculares del nitrógeno atmosférico, lo que permitió que los átomos formaran los compuestos de los que depende la vida. Debido a que los microbios que descomponen el nitrógeno en la actualidad eran escasos o incluso inexistentes, la tasa de ataque por sí sola revelaría la cantidad de este importante nutriente que se estaba agregando a la superficie. “Este flujo de nitrógeno es potencialmente un componente importante de la biosfera en ese momento”, dice Roger Fu, científico planetario de la Universidad de Harvard.
En muchos sentidos, los núcleos de Moodies Group están preparando a los geólogos para el trabajo que vendrá cuando se devuelvan muestras de rocas de otro terreno de 3 mil millones de años, en la superficie de Marte. A fines de este mes, el rover Perseverance de la NASA llegará a un delta de un río fosilizado y comenzará a perforar núcleos. Si, como se espera, futuras misiones a Marte devuelven esos núcleos a la Tierra, las técnicas de laboratorio utilizadas en los núcleos BASE serán útiles, dice Bosak. «Observar estos sedimentos bien conservados en la Tierra nos dirá cuál será el caso ideal de Marte».