El primer líquen conocido en el registro fósil ayudó a estructurar los ecosistemas terrestres

Un grupo de investigadores apoyado por la FAPESP confirmó, por primera vez con un alto grado de detalle, la identidad de los primeros líquenes que habitaron la Tierra, Spongiophyton, hace alrededor de 410 millones de años. Simbiosis entre hongo y alga, hoy bastante comunes en troncos de árboles y tejados, por ejemplo, los líquenes son señalados como algunos de los responsables de la estructuración de los ecosistemas terrestres, ya que disuelven rocas y posiblemente ayudaron a formar los primeros suelos.

El estudio fue publicado en la revista Science Advances, como artículo destacado de portada, por investigadores de 19 instituciones, entre ellas dos brasileñas: la Universidad de São Paulo (USP) y el Centro Nacional de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM).

“Este organismo está muy presente en el registro fósil y siempre hubo controversia sobre si se trataba de un hongo, una planta o un líquen. Gracias a algunas líneas de luz de Sirius [fuente de luz sincrotrón de última generación del CNPEM], combinadas con otras técnicas, pudimos visualizar estructuras que permiten afirmar, con bastante seguridad, que se trata del primer líquen conocido que habitó la Tierra”, cuenta Bruno Becker-Kerber, primer autor del estudio, realizado durante su posdoctorado en el Instituto de Geociencias (IGc) de la USP y en el CNPEM con beca de la FAPESP.

Las distintas líneas de luz utilizadas en el estudio permitieron obtener imágenes a escalas micrométrica y nanométrica, incluso en tres dimensiones. Un nanómetro equivale a un milímetro dividido por un millón. En el trabajo se alcanzó una resolución de 170 nanómetros. De este modo, fue posible visualizar la presencia de posibles estructuras reproductivas, redes de hifas (filamentos que componen el cuerpo de los hongos multicelulares) y células de algas, lo que constituiría fuertes indicios para caracterizar un líquen.

Los análisis también permitieron detectar la presencia de calcio, compuestos nitrogenados y lípidos, descartando la posibilidad de que se tratara de una planta. “El material más resistente en las plantas no vasculares es la celulosa. Los líquenes, en cambio, están compuestos de quitina, el mismo material que forma el exoesqueleto de los insectos. La quitina es rica en nitrógeno. Cuando analizamos Spongiophyton, detectamos una señal de nitrógeno muy intensa, nunca antes observada. Rara vez se obtiene una evidencia tan robusta como esta”, comenta Jochen Brocks, coautor del estudio y profesor de la Universidad Nacional de Australia, en un comunicado de prensa.

También se identificaron micropartículas de calcio compatibles con minerales producidos por líquenes actuales como forma de protección solar, una evidencia inédita en fósiles tan antiguos.

Para otra coautora, Nathaly Archilha, investigadora del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) del CNPEM, el trabajo demuestra la importancia de combinar métodos tradicionales con técnicas de vanguardia. “Las mediciones nos guiaron hacia regiones clave de los fósiles y logramos obtener imágenes a escala nanométrica que revelaron las complejas redes de hongos y algas que definen a Spongiophyton como un verdadero líquen”, explica.

Padre e hijo

Becker-Kerber obtuvo el fósil en 2021 en una cantera del municipio de Rio Verde de Mato Grosso, en el estado de Mato Grosso do Sul, su tierra natal. En la época en que realizaba su maestría en el IGc-USP, el investigador tenía la costumbre de salir al campo con su padre, un entusiasta de la paleontología, Gilmar Kerber, hoy jubilado del Instituto Brasileño de Medio Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables (Ibama) y doctorando en biología animal en la Universidad Federal de Mato Grosso do Sul (UFMS).

“Cada fósil es una ventana al pasado. Este, en particular, mostró una nueva visión sobre cómo la vida conquistó el ambiente terrestre”, dice Kerber, el padre.

“Las canteras son grandes fuentes de material para los paleontólogos. Mi padre martilló una roca y, cuando se abrió, me di cuenta de que había algo inédito para esa región”, cuenta Becker-Kerber, el hijo, quien actualmente realiza un posdoctorado en la Universidad de Harvard, en Estados Unidos.

De inmediato, relata, envolvió el material en papel de aluminio esterilizado, con el fin de reducir las posibilidades de contaminación con materiales y microorganismos del ambiente. Este procedimiento permite que los investigadores realicen análisis sensibles, como la identificación de biomarcadores moleculares.

El estudio sugiere que los primeros líquenes surgieron en esa región, en lo que eran zonas frías del antiguo supercontinente Gondwana, hoy correspondientes a América del Sur y África. Los resultados indican además que no se trataba de organismos marginales, que vivían solo en condiciones muy específicas, como se había sugerido, sino de pioneros en la transformación de la superficie del planeta, actuando en la transición de la vida del agua a la tierra.

“Aún hoy observamos cómo los líquenes alteran los sustratos rocosos, disolviendo rocas, además de producir biomasa utilizada por plantas y animales. Ese papel habría sido aún mayor en aquel período, al haber posibilitado el surgimiento de los ecosistemas complejos que tenemos hoy, como bosques y campos”, concluye Becker-Kerber.

El artículo The rise of lichens during the colonization of terrestrial environments puede leerse en: science.org/doi/10.1126/sciadv.adw7879.

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