BIOMARKERS

NDICEI.INTRODUCCIN2

I. INTRODUCCIN Para que un resto corporal o una seal de un organismo merezca la consideracin de fsil es necesario que se haya producido un proceso fsico-qumico que le afecte, conocido como fosilizacin. En este proceso se pueden producir transformaciones ms o menos profundas que pueden afectar a su composicin y estructura. Este proceso va en funcin del tiempo, por lo que debe haber transcurrido un determinado intervalo a partir del momento de produccin del resto para que llegue a la consideracin de fsil. La fosilizacin es un fenmeno excepcionalmente raro, ya que la mayora de los componentes de los seres vivos tienden a descomponerse rpidamente despus de la muerte.

La permineralizacin ocurre despus del enterramiento, cuando los espacios vacos en un organismo (espacios que en vida estaban llenos de lquido o gas) se llenan con agua subterrnea, y los minerales que sta contiene precipitan, llenando dichos espacios.

En muchos casos los restos originales del organismo han sido completamente disueltos o destruidos.

1. Procesos de descomposicin: Son los principales responsables en el mundo. Su efecto es la rareza con que se conservan partes orgnicas blandas (0.01% de los individuos en una comunidad marina slo tienen partes blandas). La presencia de partes blandas son indicativas de condiciones sedimentolgicas y diagenticas excepcionales.

2. Procesos de descomposicin aerbica:Son los ms rpidos y eficaces para la biodegradacin. Por ello, las condiciones anxicas son un requisito previo a la preservacin de organismos ligeramente mineralizados y de partes blandas. La demanda de oxgeno para la descomposicin en un medio aerbico es muy alta (1 mol de Corg. requiere 106 moles de O2).

3. Efectos de la descomposicin: La descomposicin es la principal fuente de prdida de informacin en el registro fsil y la mineralizacin es la nica va de frenarla. Los tejidos pueden conservarse como permineralizaciones, residuos orgnicos alterados o, con el deterioro prolongado, como improntas. Si la descomposicin supera a la mineralizacin, se destruyen los tejidos y slo se conservan refractarios como la quitina, la lignina o la celulosa.

4. Caracterizacin de la descomposicin: La descomposicin en el registro fsil puede caracterizarse a tres niveles:

*Identificacin de la descomposicin y prdida de informacin en la estructura de organismos fsiles.*Reconocimiento de minerales particulares y los marcadores geoqumicos asociados a regmenes particulares de descomposicin.*Preservacin de microbios fsiles involucrados en el proceso de descomposicin.

5. Origen, acumulacin y preservacin de la materia orgnica: La mayor parte se recicla (dando lugar a CO2) dentro de la columna de agua, particularmente en la zona euftica. Una proporcin relativamente pequea de la materia orgnica producida pasa a formar parte de los sedimentos adyacentes, y quedan afectadas por los modificadores del flujo orgnico (bioestratinmicos), que son la foto-oxidacin, la actividad microbiana y los organismos detritvoros.

6. Procesos fosildiagnicos: La materia orgnica incluye adems de lpidos libres, biopolmeros como los hidratos de carbono, protenas, quitina y lignina, algunos de los cuales sern utilizados para su consumo y modificacin por organismos bentnicos y diversos microorganismos. El resto, no utilizado de esta manera, puede sufrir policondensacin para formar geopolmeros, y pasa a formar parte del protoquergeno, precursor del quergeno. Con el entierro del sedimento, la creciente condensacin e insolubilizacin produce la lenta conversin diagentica a quergeno que constituye el volumen de la materia orgnica en antiguos sedimentos.

7. Marcadores biolgicos y sus utilidades: Las molculas orgnicas (fsiles qumicos) son abundantes en muchos sedimentos y rocas sedimentarias, y se denominan marcadores biolgicos "biomarker". Su estudio e identificacin requieren tcnicas sofisticadas de toma de muestra y anlisis. Conservan un registro muy detallado de la actividad biolgica del pasado y estn relacionados con molculas orgnicas actuales. Las posibles fuentes de marcadores biolgicos en muestras geolgicas son tantas como molculas se conocen en los organismos.

8. Rocas madre en la generacin de hidrocarburos: Una roca madre es un volumen rocoso que ha generado o ha estado generando y expeliendo hidrocarburos en cantidades suficientes para formar acumulaciones de petrleo y gas. La mayora de las rocas madre potenciales contienen entre 0,8 y 2% de carbono orgnico. Se acepta un lmite aproximado del 0,4% como el volumen ms bajo de carbono orgnico para la generacin de hidrocarburos, estando el ptimo por encima del 5-10%. La naturaleza de los hidrocarburos generados depende fundamentalmente de la composicin del quergeno, que puede estar constituido por dos tipos de materia orgnica:

* Proveniente de restos de plantas terrestres, en cuyo caso los sedimentos liberarn gas principalmente. * Proveniente de medios acuticos (marino o lacustre) con bacterias, algas, fito y zooplancton, en cuyo caso producirn petrleo con la maduracin suficiente.

9. Procesos destructivos fsico-qumicos: La durabilidad de los esqueletos es la resistencia relativa de stos a la fractura y destruccin por agentes fsicos, qumicos y biticos. Estos procesos destructivos pueden dividirse en cinco categoras que siguen un orden ms o menos secuencial:

* Desarticulacin: Es la disgregacin de esqueletos constituidos por elementos mltiples a lo largo de junturas o articulaciones preexistentes (puede darse incluso antes de la muerte, como en mudas o exuvios de muchos artrpodos). La descomposicin destruye los ligamentos que unen los osculos de equinodermos en unas pocas horas o das despus de la muerte. Los ligamentos como los de los bivalvos, compuestos por conquiolina, son ms resistentes y pueden permenecer intactos durante meses a pesar de la fragmentacin de las conchas. * Fragmentacin: Se produce por el impacto fsico de objetos y por agentes biticos como predadores (incluso antes de la muerte) y carroeros. Algunas formas de rotura nos permiten identificar al predador. Las conchas tienden a romperse a lo largo de lneas de debilidad preexistentes como lneas de crecimiento o de ornamentacin. La resistencia a la fragmentacin est en funcin de varios factores: a. Morfologa del esqueleto. b. Composicin. c. Microestructura, espesor y porcentaje de matriz orgnica. * Abrasin: Es el resultado del pulido y molienda de los elementos esquelticos, produciendo un redondeamiento y una prdida de los detalles superficiales. Se han realizado estudios semicuantitativos de las proporciones de abrasin, introduciendo conchas en un tambor rotatorio con gravas silceas.12 Su grado de intensidad est relacionado con diversos factores: a. La energa del medio. b. El tiempo de la exposicin. c. El tamao de la partcula del agente abrasivo. d. La microestructura de los esqueletos. * Bioerosin: Slo se puede identificar cuando est asociada a fsiles reconocibles como esponjas clionas y algas endolticas. Su accin destructora es muy alta en medios marinos poco profundos, donde se puede observar actualmente una prdida de peso del 16 al 20% en las conchas de moluscos contemporneos. No est claro si dichas proporciones se mantenan en el Paleozoico, cuando las esponjas clionas eran menos abundantes. * Corrosin y disolucin: Es el resultado de la inestabilidad qumica de los minerales que forman los esqueletos en la columna de agua o en los poros del sedimento. La disolucin puede empezar en la interfase sedimento-agua y puede continuar a profundidades considerables dentro del sedimento. La bioturbacin de los sedimentos normalmente favorece la disolucin por la introduccin de agua marina dentro del sedimento que a la vez favorece la oxidacin de sulfuros. * Corrasin: En la prctica, los efectos de abrasin mecnica, la mayora de los de bioerosin y de corrosin son difciles de distinguir en los fsiles. Algunos autores proponen el trmino de corrasin para indicar el estado general de las conchas, resultado de cualquier combinacin de estos procesos. El grado de corrasin proporciona un ndice general del tiempo que los restos han estado expuestos a estos tres procesos.

Los procesos destructivos de desarticulacin, fragmentacin y corrasin son muy evidentes en el registro fsil. Estos procesos afectan de manera diferente a los distintos tipos de esqueletos. La mayora de los organismos marinos se puede asignar a una de las cinco categoras arquitectnicas de esqueleto: macizo, arborescente, univalvo, bivalvo o de elementos mltiples.

* Esqueletos macizos: Resistentes a la rotura y muy resistentes a la destruccin mecnica. Sin embargo, al permanecer en el suelo del mar intervalos prolongados de tiempo, presentan a menudo efectos de corrasin en mayor magnitud que otros esqueletos. * Esqueletos arborescentes: Son los indicadores ms sensibles de fragmentacin; una ausencia de rotura en tales esqueletos es un indicador excelente de mnima perturbacin del ambiente sedimentario. * Esqueletos bivalvos: Se desarticulan con relativa rapidez despus de la muerte, aunque aquellos con ligamentos de conquiolina pueden permanecer articulados durante perodos prolongados. * Esqueletos de elementos mltiples: Son los mejores indicadores de un rpido enterramiento.

Cuando se toman en conjunto los distintos tipos de esqueletos y sus sensibilidades a los agentes destructivos, nos encontramos con unos excelentes indicadores de los procesos sedimentarios, lo que puede usarse para definir distintas tafofaciesPgina 5