Un estudio publicado en Geophysical Research Letters analizó más de 200 muestras de sedimentos marinos y 4.500 cristales microscópicos para desarrollar un método que permita reconstruir las concentraciones de oxígeno en las profundidades oceánicas del pasado.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Eduardo Schmitz
Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un nuevo método para estimar cuánto oxígeno contenían las aguas profundas de los océanos en épocas geológicas anteriores. La técnica utiliza diminutos cristales magnéticos producidos por bacterias marinas y conservados posteriormente en los sedimentos del fondo oceánico.
La investigación, encabezada por Rong Huang y publicada en la revista científica Geophysical Research Letters, establece una relación cuantitativa entre las características de estos minerales microscópicos y las concentraciones de oxígeno del agua marina.
El trabajo fue destacado el 15 de octubre de 2026 por Eos, la publicación científica de la Unión Geofísica Americana (AGU), y representa un avance para la paleoceanografía, la disciplina que reconstruye las condiciones físicas, químicas y biológicas de los océanos antiguos.
Para desarrollar el método, los científicos examinaron más de 200 muestras modernas de sedimentos procedentes de diferentes cuencas oceánicas y analizaron mediante microscopía electrónica de transmisión la forma de más de 4.500 cristales magnéticos.
Los resultados revelaron que las características geométricas de estos minerales cambian sistemáticamente según la disponibilidad de oxígeno. En ambientes con concentraciones reducidas predominan determinados cristales alargados, mientras que en condiciones más oxigenadas aumenta la presencia de cristales cúbicos.
Esta relación permitió desarrollar una calibración destinada a estimar las concentraciones absolutas de oxígeno de las aguas profundas a partir de restos minerales conservados en sedimentos antiguos.
Pequeñas bacterias conservan información sobre el océano
El método se basa en un grupo de microorganismos conocidos como bacterias magnetotácticas, capaces de producir cristales minerales magnéticos dentro de sus células.
Estos cristales, denominados magnetosomas cuando forman parte de las bacterias, suelen estar compuestos por magnetita, un mineral de óxido de hierro con propiedades magnéticas.
En muchas especies, los magnetosomas se organizan en cadenas que funcionan como pequeñas brújulas biológicas.
Esta disposición ayuda a los microorganismos a orientarse respecto del campo magnético terrestre mientras se desplazan en ambientes donde las condiciones químicas cambian con la profundidad.
La orientación magnética puede facilitar su búsqueda de zonas con concentraciones adecuadas de oxígeno y otros compuestos necesarios para su metabolismo.
Cuando las bacterias mueren, algunos de sus cristales pueden permanecer en el sedimento y conservarse durante largos períodos geológicos.
Los restos minerales reciben el nombre de magnetofósiles y constituyen un registro microscópico de las condiciones ambientales existentes cuando se formaron.
La importancia de estos materiales radica en que pueden preservar señales químicas y mineralógicas incluso cuando las estructuras orgánicas originales de los microorganismos han desaparecido.
Más de 200 muestras permitieron establecer una calibración global
Uno de los principales desafíos de la investigación consistió en comprobar si los magnetofósiles podían utilizarse para estimar concentraciones de oxígeno y no solamente para identificar cambios relativos entre ambientes más o menos oxigenados.
Para resolver esta cuestión, los investigadores reunieron más de 200 muestras de sedimentos modernos procedentes de diferentes cuencas oceánicas.
La diversidad geográfica permitió comparar materiales formados bajo distintas condiciones ambientales.
Los científicos examinaron las características de los cristales magnéticos presentes en esas muestras y las relacionaron con las concentraciones de oxígeno del agua cercana al fondo marino.
El análisis incluyó más de 4.500 partículas minerales observadas mediante microscopía electrónica de transmisión.
Esta tecnología permite estudiar estructuras extremadamente pequeñas utilizando electrones en lugar de luz visible para formar imágenes.
Gracias a su elevada resolución, los investigadores pudieron identificar diferencias geométricas entre cristales cuya anchura es diminuta en comparación con la de un cabello humano.
Los resultados permitieron establecer una relación entre las proporciones de determinadas formas cristalinas y la disponibilidad de oxígeno en el ambiente marino.
El procedimiento representa una mejora respecto de indicadores que permiten reconocer tendencias generales de oxigenación, pero no ofrecen una estimación cuantitativa directa de las concentraciones antiguas.
La forma de los cristales cambia con la disponibilidad de oxígeno
El hallazgo central de la investigación fue identificar una relación consistente entre la morfología de los magnetofósiles y el oxígeno presente en las aguas profundas.
En las muestras correspondientes a ambientes menos oxigenados, los científicos encontraron una mayor proporción de cristales de magnetita alargados y estrechos, con formas semejantes a pequeños proyectiles.
Por el contrario, en ambientes con concentraciones superiores de oxígeno aumentó la proporción de cristales cúbicos.
Estas diferencias no solamente pueden observarse mediante microscopía electrónica.
Las distintas geometrías también producen variaciones en las propiedades magnéticas de los minerales, lo que ofrece otra vía para estudiar su composición y distribución.
La relación entre la forma de los cristales y el oxígeno se mantuvo al comparar muestras con diferentes temperaturas, concentraciones de sal y contenidos de carbono orgánico.
Este resultado resulta especialmente importante porque los sedimentos oceánicos se forman bajo condiciones ambientales muy diversas.
Si la relación dependiera exclusivamente de una temperatura o salinidad particular, su aplicación a registros antiguos sería mucho más limitada.
La persistencia del patrón en diferentes ambientes proporciona una base para utilizar los magnetofósiles como indicadores de la oxigenación de las aguas profundas.
Una ecuación para reconstruir las concentraciones del pasado
Los investigadores utilizaron los resultados obtenidos en las muestras modernas para desarrollar una relación matemática entre las características de los magnetofósiles y el oxígeno del agua.
La calibración permite estimar concentraciones absolutas a partir de la información mineralógica, en lugar de limitarse a determinar si un ambiente antiguo contenía más o menos oxígeno que otro.
Esta diferencia es fundamental para los estudios paleoclimáticos.
Conocer únicamente que el oxígeno disminuyó durante un período no permite establecer necesariamente si las concentraciones alcanzaron niveles capaces de afectar gravemente a determinados organismos marinos.
Una estimación cuantitativa, acompañada de su incertidumbre, puede ayudar a evaluar la magnitud de los cambios ambientales.
También facilita la comparación entre registros geológicos de diferentes regiones y las simulaciones realizadas mediante modelos del sistema climático.
Sin embargo, la nueva ecuación no convierte cualquier sedimento antiguo en una medición directa de oxígeno.
Su aplicación requiere identificar correctamente los magnetofósiles, comprobar su conservación y evaluar si las condiciones originales de formación pueden reconstruirse con suficiente fiabilidad.
Por qué el oxígeno es esencial para los ecosistemas marinos
El oxígeno disuelto permite la respiración de numerosos organismos acuáticos, desde pequeños invertebrados hasta peces y otros animales marinos.
Su disponibilidad depende de diversos procesos físicos y biológicos, entre ellos el intercambio de gases con la atmósfera, la circulación oceánica, la temperatura del agua y el consumo de oxígeno durante la descomposición de materia orgánica.
Cuando las concentraciones disminuyen, determinados organismos pueden experimentar dificultades fisiológicas, modificar su distribución o abandonar las zonas afectadas.
En condiciones extremas, la escasez de oxígeno puede contribuir a la formación de ambientes donde solamente sobreviven organismos adaptados a concentraciones muy reducidas.
El problema adquiere especial importancia en las aguas profundas, donde el suministro de oxígeno depende en gran medida de los procesos de ventilación y circulación oceánica.
La pérdida de oxígeno en los ecosistemas acuáticos constituye una preocupación científica porque interactúa con el calentamiento, los cambios en la circulación marina y las alteraciones de los ciclos de nutrientes.
El nuevo método no mide directamente la desoxigenación actual, pero puede ayudar a comprender cómo respondieron los océanos a perturbaciones ambientales anteriores.
El calentamiento del océano modifica la disponibilidad de oxígeno
La temperatura influye en la cantidad de oxígeno que puede permanecer disuelto en el agua marina.
En términos generales, el agua más cálida tiene una menor capacidad para retener gases disueltos que el agua fría bajo condiciones comparables.
El calentamiento también puede modificar la estratificación del océano, es decir, la separación de las masas de agua en capas con diferentes temperaturas y densidades.
Cuando esa separación se intensifica, el intercambio vertical de agua puede disminuir y dificultar el transporte de oxígeno hacia determinadas profundidades.
Además, los cambios en la actividad biológica y en la descomposición de materia orgánica pueden modificar el consumo de oxígeno.
Estos procesos no actúan de manera idéntica en todas las regiones oceánicas.
Por ello, comprender la evolución de la oxigenación exige combinar observaciones actuales, registros sedimentarios y modelos de circulación y biogeoquímica marina.
Investigaciones anteriores han examinado cómo determinadas intervenciones destinadas a retirar dióxido de carbono podrían modificar el equilibrio del oxígeno oceánico, una cuestión que demuestra la complejidad de las relaciones entre carbono, nutrientes y condiciones químicas del mar.
Los magnetofósiles ofrecen una nueva fuente de información para estudiar esa complejidad a lo largo del tiempo geológico.
Los sedimentos marinos funcionan como archivos ambientales
En el fondo de los océanos se acumulan lentamente partículas minerales, restos de organismos y materiales transportados desde los continentes.
Con el paso del tiempo, estos componentes forman capas sedimentarias que pueden conservar información sobre las condiciones ambientales de distintas épocas.
Los investigadores recuperan estos materiales mediante sistemas de muestreo y perforación del fondo marino.
Los núcleos sedimentarios permiten estudiar una secuencia de capas cuya antigüedad puede determinarse utilizando diferentes métodos geológicos.
En estos registros se encuentran indicadores de temperatura, productividad biológica, circulación oceánica y composición química del agua.
Los magnetofósiles constituyen uno de esos indicadores, pero presentan una particularidad: contienen minerales magnéticos producidos originalmente por microorganismos.
Su estudio combina, por tanto, microbiología, mineralogía, magnetismo y paleoceanografía.
La nueva calibración amplía el potencial de estos restos para investigar cómo variaron las condiciones de oxigenación en regiones profundas durante períodos de calentamiento y enfriamiento.
Una herramienta para investigar antiguas crisis oceánicas
La historia geológica de la Tierra incluye episodios durante los cuales extensas regiones marinas experimentaron condiciones de oxígeno reducido.
Algunos de estos acontecimientos coincidieron con grandes perturbaciones del ciclo del carbono, actividad volcánica intensa y cambios climáticos de alcance global.
En determinados períodos, las alteraciones ambientales afectaron profundamente a las comunidades marinas y contribuyeron a reorganizar los ecosistemas.
Una investigación anterior encontró señales de desoxigenación oceánica anteriores a la extinción masiva del final del Triásico, lo que demuestra que las condiciones químicas del mar pueden cambiar mucho antes de producirse grandes crisis biológicas.
La posibilidad de estimar concentraciones absolutas de oxígeno podría ayudar a estudiar con mayor precisión episodios semejantes.
Por ejemplo, los investigadores podrían comparar la evolución del oxígeno en diferentes cuencas durante un mismo acontecimiento climático.
También sería posible examinar si las variaciones ocurrieron de manera simultánea o si algunas regiones experimentaron condiciones críticas antes que otras.
Estas aplicaciones requieren estudios específicos sobre sedimentos antiguos y no constituyen resultados ya demostrados por la calibración publicada.
El registro del pasado puede ayudar a evaluar modelos climáticos
Los modelos climáticos permiten simular cómo responden los océanos a cambios en la temperatura, la circulación y la composición atmosférica.
Sin embargo, evaluar su capacidad para reproducir condiciones extremas resulta difícil cuando las observaciones instrumentales solamente abarcan una pequeña parte de la historia terrestre.
Los registros geológicos proporcionan información independiente sobre períodos durante los cuales el planeta experimentó condiciones diferentes de las actuales.
Una reconstrucción cuantitativa del oxígeno de aguas profundas podría utilizarse para contrastar los resultados de simulaciones paleoceanográficas.
Si un modelo reproduce adecuadamente las concentraciones estimadas en distintos lugares y períodos, aumentaría la confianza en su representación de determinados procesos.
Por el contrario, diferencias importantes entre las reconstrucciones y las simulaciones podrían revelar limitaciones en la representación de la circulación, la productividad biológica o el consumo de oxígeno.
Esto no significa que los magnetofósiles permitan predecir directamente la evolución futura del océano.
Su principal aportación consiste en proporcionar una referencia adicional para investigar mecanismos que también participan en los cambios ambientales contemporáneos.
La conservación de los cristales será decisiva para aplicar el método
Uno de los desafíos de utilizar magnetofósiles consiste en distinguir los minerales producidos por bacterias de otras partículas magnéticas presentes en los sedimentos.
La magnetita también puede originarse mediante procesos geológicos no biológicos.
Por esa razón, los investigadores deben examinar cuidadosamente la forma, el tamaño y otras características de los cristales.
Las cadenas de magnetosomas y determinadas geometrías pueden aportar evidencias de origen biológico, aunque su interpretación depende del estado de conservación.
Otro problema es que los minerales pueden experimentar transformaciones químicas después de quedar enterrados.
La disolución, la recristalización y otras alteraciones pueden modificar las características originales de los materiales.
Si estas transformaciones afectan selectivamente a determinadas formas cristalinas, la proporción observada en una muestra antigua podría no representar fielmente la comunidad bacteriana original.
Por ello, la aplicación del método a sedimentos de gran antigüedad deberá acompañarse de controles mineralógicos y geoquímicos.
También será importante contrastar las estimaciones con otros indicadores independientes de oxigenación.
Qué demuestra realmente la investigación
El estudio de Rong Huang y sus colaboradores demuestra que existe una relación cuantificable entre las formas de determinados magnetofósiles bacterianos y las condiciones de oxigenación de las aguas profundas en un conjunto amplio de muestras modernas.
La investigación aporta una calibración que puede utilizarse como referencia para estimar concentraciones antiguas de oxígeno a partir de sedimentos marinos.
Sin embargo, no presenta una reconstrucción completa de la evolución del oxígeno de todos los océanos durante millones de años.
Tampoco demuestra que las condiciones de una cuenca determinada puedan extrapolarse automáticamente a todo el planeta.
La calibración constituye una herramienta metodológica cuyo valor deberá comprobarse mediante aplicaciones a registros sedimentarios antiguos de diferentes edades y regiones.
La investigación tampoco identifica una solución directa a la desoxigenación marina contemporánea.
Su contribución se sitúa en el conocimiento de los procesos que controlaron la disponibilidad de oxígeno en el pasado y en el desarrollo de técnicas para medirlos con mayor precisión.
Un nuevo indicador para estudiar los océanos de la Tierra antigua
Los resultados publicados en Geophysical Research Letters muestran que cristales magnéticos de tamaño nanométrico pueden conservar información relevante sobre las condiciones químicas del océano.
El análisis de más de 200 muestras y 4.500 partículas permitió identificar diferencias sistemáticas entre las formas minerales asociadas con ambientes de menor y mayor oxigenación.
La principal novedad es la posibilidad de utilizar esas diferencias para obtener estimaciones cuantitativas, en lugar de depender únicamente de comparaciones relativas.
Los próximos estudios podrán aplicar esta calibración a sedimentos antiguos para examinar cómo evolucionó el oxígeno de las aguas profundas durante episodios climáticos específicos.
La combinación de magnetofósiles, análisis geoquímicos y modelos oceánicos podría proporcionar reconstrucciones más completas de las transformaciones ambientales que han experimentado los mares a lo largo de la historia terrestre.
El descubrimiento demuestra que algunos de los registros más útiles para comprender los grandes cambios de los océanos no se encuentran en fósiles visibles a simple vista, sino en diminutos cristales minerales producidos por microorganismos y preservados durante el tiempo geológico.
Fuentes referenciales:
Geophysical Research Letters — A Multi-Basin Calibration of Magnetofossils as a Quantitative Proxy for Bottom Water Oxygenation
Unión Geofísica Americana, Eos — Measuring Deep-Ocean Oxygen with Microscopic Magnetic Fossils, 15 de octubre de 2026
