Autotrofia Microbiana Registrada por Desequilíbrio de Isótopos Clump Duales de Carbonato

Resumo A proliferação da fixação de carbono microbiana é um controle fundamental na evolução da biosfera e no ciclo global do carbono. A maioria dos registros desses metabolismos em rochas antigas vem de matéria orgânica ou fósseis, que nem sempre são preservados. Aqui, apresentamos um possível proxy para a fixação de carbono microbiano (autotrofia) baseado na composição isotópica de minerais carbonáticos. Autotrófos influenciam a química do carbonato no microambiente celular ao diminuir a concentração de CO 2 e aumentar o estado de saturação do carbonato. Isso pode induzir a precipitação rápida de minerais carbonáticos que estão fora do equilíbrio isotópico com seu ambiente. Trabalhos recentes identificaram composições de isótopos clump dualmente desequilibradas (∆ 47 e ∆ 48) em fósseis esqueléticos de organismos calcificadores marinhos. Aqui, testamos se o mesmo é verdadeiro para tecidos carbonáticos não esqueléticos associados a autotrófos microbianos em lagos modernos e do Eoceno. Descobrimos que o carbonato microbiano formado via metabolismo autotrófico registrou valores mais baixos de ∆ 47 e mais altos de ∆ 48 (−∆ 47 /+∆ 48) do que o previsto para a formação mineral em equilíbrio termodinâmico. Nossas descobertas são apoiadas por modelos de cinética de isótopos clump dual no sistema DIC e desequilíbrio no sistema de isótopos de oxigênio. Hipotetizamos que a trajetória inversa afastada da linha de equilíbrio (+∆ 47 /−∆ 48) deve ser registrada por carbonatos formados em associação com heterotróficos alcalinizantes, como redutores de sulfato. Se assim for, os isótopos clump dual de carbonato podem ser uma ferramenta poderosa para identificar a proliferação e a taxa de metabolismos heterotróficos e autotróficos no registro de rochas carbonáticas na Terra e (quem sabe) em outros planetas.