Florescimento de uma comunidade microbiana em um sistema de lagos vulcânicos extremos de Ediacara

Oct 03, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9080 (2023) Citar este artigo

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Sedimentos aquáticos antigos são arquivos críticos para estudar a vida microbiana inicial e os tipos de ambientes em que prosperaram. Os microbialitos Amane Tazgart recentemente caracterizados no Anti-Atlas, Marrocos, são um depósito não marinho raro e bem preservado que evoluiu em um lago vulcânico alcalino durante o Período Ediacarano. Uma caixa de ferramentas geoquímica multiproxy revela evidências que apontam para a organização e sucessão espaço-temporal do ecossistema relacionadas à alteração da química da água do lago. Isso é marcado pela transição secular de um clima frio/seco, hipersalino alcalino termofílico e comunidade anóxica-óxica, para um estado estável de clima quente/úmido totalmente oxigenado doce para ecossistema de água salobra, dominado por estromatólitos oxigenados. Concentrações extremas de arsênico dissolvido sugerem que esses poliextremófilos exigiam mecanismos robustos de desintoxicação para contornar a toxicidade do arsênico e a deficiência de fosfato. Propomos que ecossistemas microbianos anóxicos a óxicos autossustentáveis ​​e versáteis prosperaram em ambientes aquáticos continentais durante o Período Ediacarano, quando a vida complexa co-evoluiu com um aumento no teor de oxigênio atmosférico.

Ecossistemas microbianos aquáticos modernos são conhecidos por produzir comunidades espaço-temporais distintas ao longo de gradientes geoquímicos1,2,3 que tendem a precipitar minerais biogênicos de diagnóstico, como carbonatos, óxidos de ferro e pirita3,4,5,6,7,8,9,10 ,11,12. A caracterização geoquímica desses habitats microbianos vincula elementos de terras raras (REE) normalizados de xisto, ítrio (Y) e distribuição de oligoelementos sensíveis a redox às condições redox ambientais predominantes, química e deposição mineral11,13. Particularmente, os padrões de REE normalizados para folhelhos australianos pós-arqueanos (PAAS), marcados por leve depleção de REE, anomalias negativas de cério (Ce) e lantânio ligeiramente positivo (La) e altas proporções de Y para hólmio (Y/Ho), refletem coletivamente oxigenado moderno condições da massa de água do mar14; e em certos casos, ecossistemas aquáticos não marinhos influenciados pela alcalinidade elevada15. De fato, a conexão firme do fracionamento REE + Y (REY) com a concentração de íons carbonato dissolvidos serve como uma ferramenta valiosa para reconstruir as tendências de alcalinidade, especialmente em ecossistemas aquáticos restritos15.

Por outro lado, a abundância relativa de európio (Eu) é frequentemente associada ao enriquecimento de fluidos hidrotermais, feldspatos e diagênese16,17. Enquanto as anomalias negativas de Eu podem representar a composição original do ambiente aquático a partir do qual os calcários se formaram16, e as anomalias de La, gadolínio (Gd) e Y, fenômenos de complexação mineral exclusivos da hidrosfera18. Portanto, químicas autênticas e não contaminadas de águas marinhas, estuarinas e lacustres são frequentemente deduzidas da sistemática REY.

Vários proxies geoquímicos de paleosalinidade utilizando proporções de oligoelementos em argilitos a granel estão entre os mais populares. Eles são baseados na observação de que certos elementos não sensíveis ao redox apresentam concentrações relativamente mais altas na água do mar, como B, Y e Sr, ou água doce, como Ga, Ho e Ba, em uma base normalizada de salinidade19,20,21 ,22,23,24. Gráficos cruzados elementares permitem estimar as linhas de base de salinidade esperadas para cada proxy: (1) B/Ga > 6 é típico de fácies marinhas, 3–6 salobra e < 3 água doce20,23; (2) Sr/Ba é > 0,5 caracteriza depósitos marinhos, 0,2–0,5 salobra e < 0,2 água doce20; e (3) B/K > 40 μg/g distingue sedimentos marinhos de sedimentos salobros/de água doce22,25. Além disso, vários parâmetros geoquímicos, como Ni/Co, Cu/Zn, V/Cr, V/(V + Ni), U, U/Th, oligoelementos autigênicos e Ce/Ce*, são usados ​​para fornecer estimativas para paleo -condições deposicionais redox26,27,28. Contudo29, na ausência de biomassa viva e das bioassinaturas associadas que permitem a caracterização comparativa das comunidades microbianas aquáticas modernas, existem muito poucas evidências ligando diretamente os padrões de sucessão da comunidade microbiana a fatores ambientais de longo prazo na biosfera proterozóica. Isso levou a dificuldades consideráveis ​​em nossa capacidade de caracterizar e vincular inequivocamente processos microbianos a gradientes geoquímicos em mudança, distúrbios ambientais e geodinâmica em ecossistemas de tempo profundo, enfraquecendo ainda mais as tentativas de acoplar a evolução biológica à evolução da química da superfície da Terra primitiva.