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Revelando los secretos de LUCA, la primera forma de vida en la Tierra

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Revelando los secretos de LUCA, la primera forma de vida en la Tierra

Una representación digital que ilustra cómo LUCA ya fue atacada por virus hace 4.200 millones de años. Crédito: Diseño Gráfico Científico

A Universidad de BristolUn estudio realizado por investigadores estadounidenses ha revelado que la vida en la Tierra, descendiente de un ancestro común llamado LUCA, floreció poco después de la formación del planeta.

Utilizando análisis genéticos y modelos evolutivos, los investigadores rastrearon la existencia de LUCA hasta hace aproximadamente 4.200 millones de años, revelando que era un organismo complejo con un sistema inmunológico temprano como parte integral de los primeros ecosistemas de la Tierra.

El modelo genético de LUCA y sus descendientes

Todo lo que vive hoy deriva de un único ancestro común conocido cariñosamente como LUCA (Último Ancestro Común Universal).

LUCA es el hipotético ancestro común del que desciende toda la vida celular moderna, desde organismos unicelulares como las bacterias hasta las secuoyas gigantes (así como nosotros, los humanos). LUCA representa la raíz del árbol de la vida antes de que se dividiera en los grupos reconocidos hoy como bacterias, arqueas y eucariotas. La vida moderna ha evolucionado a partir de LUCA a partir de una variedad de fuentes diferentes: la misma aminoácidos utilizado para construir proteínas en todos los organismos celulares, la moneda de energía compartida (ATP), la presencia de máquinas celulares como el ribosoma y otras asociadas con la producción de proteínas a partir de la información almacenada en ADNe incluso el hecho de que toda la vida celular utiliza el propio ADN como medio para almacenar información.

Métodos de investigación y la era de LUCA

El equipo comparó todos los genes en genomas vivos. especiescontando las mutaciones que han ocurrido en sus secuencias a lo largo del tiempo desde que compartieron un ancestro en LUCA.

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El momento de la separación de ciertas especies se conoce a partir de los fósiles, por lo que el equipo utilizó un equivalente genético de la familiar ecuación utilizada para calcular la velocidad en física para determinar cuándo existió LUCA, llegando a la respuesta hace 4.200 millones de años, aproximadamente cuatrocientos millones. años después de la formación de la Tierra y nuestro sistema solar.

Sandra Álvarez-Carretero, coautora del estudio y profesora de la Facultad de Ciencias de la Tierra de Bristol, dijo: «No esperábamos que LUCA fuera tan antiguo, sólo unos cientos de millones de años de la formación de la Tierra. Sin embargo, nuestros resultados son consistentes con las opiniones modernas sobre la habitabilidad de la Tierra primitiva. »

Conocimientos fisiológicos y modelado evolutivo de LUCA.

Luego, el equipo desarrolló la biología de LUCA modelando las características fisiológicas de las especies vivas a través de la genealogía de la vida hasta LUCA. El Dr. Edmund Moody, autor principal del estudio, explicó: “La historia evolutiva de los genes se complica por su intercambio entre linajes. Debemos utilizar modelos evolutivos complejos para reconciliar la historia evolutiva de los genes con la genealogía de las especies. »

El coautor, el Dr. Tom Williams de la Facultad de Ciencias Biológicas de Bristol, dijo: «Uno de los beneficios reales de este enfoque es que aplica el enfoque de reconciliación de árbol genético, especie y árbol a un conjunto de datos también diversos que representan las principales áreas de investigación». vida de arqueas y bacterias. Esto nos permite decir con cierta seguridad y valorar ese nivel de confianza sobre cómo vivió LUCA. »

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La complejidad y el impacto ambiental de LUCA

El profesor Davide Pisani, coautor del estudio, dijo: «Nuestro estudio demostró que LUCA era un organismo complejo, no muy diferente de los procariotas modernos, pero lo realmente interesante es que está claro que tenía un sistema inmunológico temprano, lo que demuestra que incluso hace 4.200 millones de años nuestro antepasado estaba inmerso en una carrera armamentista con virus. »

Tim Lenton (Universidad de Exeter, Facultad de Geografía), coautor, dijo: “Está claro que LUCA estaba explotando y modificando su entorno, pero es poco probable que viviera solo. Sus desechos podrían haber servido de alimento para otros microbios, como los metanógenos, lo que habría ayudado a crear un ecosistema de reciclaje. »

Implicaciones más amplias del estudio de la primera infancia

«Los resultados y métodos empleados en este trabajo también servirán de base para estudios futuros que examinen con más detalle la evolución posterior de los procariotas a la luz de la historia de la Tierra, incluidas las arqueas menos estudiadas con sus representantes metanogénicos», añadió la coautora, la profesora Anja. Spang (Instituto Real de Investigaciones Marinas de los Países Bajos).

El profesor Philip Donoghue, coautor del estudio, dijo: “Nuestro trabajo reúne datos y métodos de múltiples disciplinas, revelando conocimientos sobre la Tierra primitiva y la vida que no podrían obtenerse mediante una sola disciplina. También demuestra la rapidez con la que se estableció un ecosistema en la Tierra primitiva. Esto sugiere que la vida podría prosperar en biosferas similares a la Tierra en otras partes del universo. »

Referencia: “La naturaleza del último ancestro común universal y su impacto en el sistema terrestre primitivo” por Edmund RR Moody, Sandra Álvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Betts, Nina Dombrowski, Lénárd L Szánthó, Richard A. Boyle, Stuart Daines, Xi Chen, Nick Lane, Ziheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Szöllősi, Anja Spang, Davide Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Lenton y Philip CJ Donoghue. 12 de julio de 2024, Naturaleza Ecología y Evolución.
DOI: 10.1038/s41559-024-02461-1

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En el estudio también participaron científicos del University College London (UCL), la Universidad de Utrecht, el Centro de Investigación Ecológica de Budapest y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Okinawa.

Esta investigación fue financiada por la Fundación John Templeton. Las opiniones expresadas en esta publicación son las de los autores y no reflejan necesariamente las de la Fundación John Templeton.

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Se registra por primera vez el calor 'sorprendente' observado sobre la Antártida

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Se registra por primera vez el calor 'sorprendente' observado sobre la Antártida

Los picos de temperatura sobre la Antártida en julio representan el calentamiento más temprano de la estratosfera registrado, NASA muestran las observaciones.

Los científicos atmosféricos monitorean de cerca esta región de la atmósfera de la tierraque se extiende desde aproximadamente 6 a 50 kilómetros sobre la superficie terrestre, durante el invierno del hemisferio sur. Lorenzo Coy Y Pablo NewmanAmbos científicos atmosféricos de la NASA. Oficina Global de Modelado y Asimilación (GMAO)crear elaborado Modelos de asimilación y reanálisis de datos. de la atmósfera global y prestó especial atención a los eventos de calentamiento inusuales y «sorprendentes».

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Misteriosas estructuras descubiertas escondidas bajo la superficie de Marte: ScienceAlert

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Misteriosas estructuras descubiertas escondidas bajo la superficie de Marte: ScienceAlert

Un equipo de científicos presentó un nuevo mapa de gravedad de Marzo en el Congreso Científico Europlanet 2024 El mapa muestra la presencia de estructuras densas y de gran escala debajo del océano desaparecido hace mucho tiempo de Marte y que los procesos del manto están afectando a Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar.

El nuevo mapa y los análisis incluyen datos de varias misiones, incluida la misión InSIGHT (Exploración interior mediante investigaciones sísmicas, geodesia y transporte de calor) de la NASA. También utilizan datos de pequeñas desviaciones de los satélites que orbitan alrededor de Marte.

El artículo «El campo gravitacional global de Marte revela un interior activo» se publicará en el próximo número de JGR: Planets. El autor principal es Bart Root de la Universidad Tecnológica de Delft. Algunos resultados van en contra de un concepto importante en geología.

Los geólogos trabajan con un concepto llamado isostasia de flexión. Describe cómo responde la rígida capa exterior de un planeta a cargas y descargas a gran escala. Esta capa se llama litosfera y está formada por la corteza y la parte superior del manto.

Esta imagen coloreada de la superficie de Marte fue tomada por la sonda Mars Reconnaissance Orbiter. La línea de tres volcanes corresponde a las montañas Tharsis, con Olympus Mons al noroeste. Valles Marineris está al este. (NASA/JPL-Caltech/Universidad Estatal de Arizona)

Cuando algo pesado ejerce presión sobre la litosfera, ésta responde hundiéndose. En la Tierra, Groenlandia es un buen ejemplo: la inmensa capa de hielo ejerce una presión hacia abajo sobre la superficie terrestre. A medida que sus casquetes polares se derritan debido al calentamiento global, Groenlandia crecerá.

Esta curvatura hacia abajo a menudo hace que las áreas circundantes se levanten, aunque el efecto es leve. Cuanto mayor es la carga, más pronunciada es la flexión hacia abajo, aunque también depende de la resistencia y elasticidad de la litosfera. La isostasia de flexión es una idea esencial para comprender el rebote de los glaciares, la formación de montañas y la formación de cuencas sedimentarias.

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Los autores del nuevo estudio dicen que los científicos necesitan repensar cómo funciona la isostasia de flexión en Marte. Esto se debe al Olympus Mons, el volcán más grande del sistema solar, y a toda la región volcánica llamada Tharsis Rise, o Tharsis MontesTharsis Montes es una vasta región volcánica que alberga otros tres enormes volcanes en escudo: Arsia Mons, Pavonis Mons y Ascraeus Mons.

La isostasia de flexión indica que esta enorme región debería forzar la superficie del planeta hacia abajo. Pero es todo lo contrario. Tharsis Montes está mucho más alta que el resto de la superficie de Marte. El módulo de aterrizaje InSIGHT de la NASA también ha enseñado mucho a los científicos sobre la gravedad de Marte y juntos están obligando a los investigadores a reconsiderar cómo funciona todo en Marte.

«Esto significa que debemos repensar nuestra comprensión del soporte del gran volcán y sus alrededores», escriben los autores. “La señal gravitacional de su superficie corresponde bien a un modelo que considera al planeta como una capa delgada. »

La investigación muestra que procesos activos en el manto marciano están impulsando a Tharsis Montes hacia arriba. «Parece haber una gran masa (algo ligero) en lo profundo de la capa marciana, que podría surgir del manto», escriben los autores. “Esto muestra que Marte todavía podría estar experimentando movimientos activos internamente, creando nuevos volcanes en la superficie. »

Los investigadores descubrieron una masa subterránea de aproximadamente 1.750 kilómetros de diámetro y a una profundidad de 1.100 kilómetros. Sospechan que es una columna de manto que se eleva debajo de Tharsis Montes y es lo suficientemente fuerte como para contrarrestar la presión descendente ejercida por toda la masa.

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«Esto sugiere que una columna de humo está fluyendo actualmente hacia la litosfera para generar vulcanismo activo en el futuro geológico», escriben los autores en su artículo.

Existe debate sobre el grado de actividad volcánica en Marte. Aunque no hay volcanes activos en el planeta, investigación muestra que la región de Tharsis resurgió en el pasado geológico cercano durante las últimas decenas de millones de años.

Si hay una columna de manto debajo de Tharsis Montes, ¿podría llegar a la superficie? Esto es puramente especulativo y se necesita más investigación para confirmar estos hallazgos.

Los investigadores también descubrieron otras anomalías gravitacionales. Descubrieron estructuras densas y misteriosas debajo de las llanuras polares del norte de Marte. Están enterrados bajo una gruesa capa de sedimentos lisos que probablemente fueron depositados en un antiguo fondo marino.

Las anomalías rondan los 300 a 400 kg/m3 más denso que su entorno. La Luna de la Tierra exhibe anomalías gravitacionales asociadas con cuencas de impacto gigantes. Los científicos creen que los impactadores que crearon las cuencas eran más densos que la lunay su masa pasó a formar parte de la Luna.

Las cuencas de impacto de Marte también presentan anomalías gravitacionales. Por otro lado, las anomalías en el hemisferio norte de Marte no muestran ningún rastro de él en la superficie.

“Estas densas estructuras podrían ser de origen volcánico o estar hechas de material compactado debido a impactos antiguos. Identificamos unas 20 estructuras de diferentes tamaños repartidas por el casquete polar norte, una de las cuales tiene la forma de un perro”, dijo el Dr. Root.

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«Parece que no hay rastro de ellos en la superficie. Sin embargo, a través de datos de gravedad«Tenemos una visión fascinante de la historia antigua del hemisferio norte de Marte».

La única manera de comprender estas misteriosas estructuras y la gravedad de Marte en general es obtener más datos. Root y sus colegas proponen una misión que podría recopilar los datos necesarios.

La misión se llamará misión Martian Quantum Gravity (MaQuls). Se basaría en la misma tecnología que la utilizada en las misiones GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) y GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), que cartografiaron la gravedad de la Luna y la Tierra respectivamente. MaQuls estaría compuesto por dos satélites seguidos y unidos por un enlace óptico.

“Las observaciones con MaQuIs nos permitirían explorar mejor el subsuelo de Marte. Esto nos ayudaría a aprender más sobre estas misteriosas características ocultas y a estudiar la convección en curso del manto, así como a comprender los procesos dinámicos de la superficie, como los cambios atmosféricos estacionales y la detección de depósitos de agua subterráneos”, dijo la Dra. Lisa Wörner del DLR, quien presentó la misión MaQuIs en EPSC2024 esta semana.

Este artículo fue publicado originalmente por El universo hoy. Léelo artículo original.

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Equinoccio de otoño de 2024: cuándo, por qué y a qué prestar atención

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Equinoccio de otoño de 2024: cuándo, por qué y a qué prestar atención

Si bien a los meteorólogos les gusta llamar otoño a principios de septiembre, la caída astronómica comienza más tarde, en la línea de otoño. equinoccioEste año, cae el domingo 22 de septiembre a las 8:44 a. m. EDT (12:44 p. m. UTC), según el Servicio Meteorológico Nacional.

En este punto, el eje de la Tierra está inclinado hacia el Sol, lo que significa que hay casi la misma cantidad de luz solar y oscuridad en el globo.

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