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Bioquímica
Aprendiendo a Vivir Con Oxígeno en
la Tierra Arcaica
24 de
Noviembre de 2006.
 Han
encontrado evidencias de la adaptación de microbios al oxígeno hace
2.720 millones de años (al menos 300 millones de años antes del aumento
del contenido de oxígeno en la atmósfera). El hallazgo es la primera
validación concreta de una hipótesis, largamente sostenida, según la
cual el oxígeno estaba produciéndose y consumiéndose simultáneamente en
ese tiempo, y que la transición a una atmósfera oxigenada fue a largo
plazo.
El descubrimiento es obra de científicos del Instituto Carnegie y de la
Universidad Estatal de Pensilvania.
En general, se cree que hace 2.400 millones de años, la atmósfera de la
Tierra estaba esencialmente desprovista de oxígeno. Determinar con
exactitud cuándo y cómo la fotosíntesis productora de oxígeno evolucionó
y empezó a alimentar a la atmósfera con el gas del que depende hoy gran
parte de la vida, ha sido objeto de muchos intentos y ha suscitado
debates candentes durante bastante tiempo. Plantas, algas, y
cianobacterias (algas verde-azules) emiten oxígeno como un producto de
desecho del proceso fotosintético (a través del cual se hace el azúcar,
esencial para la nutrición, a partir de luz, agua, y dióxido de
carbono).
Las evidencias obtenidas en este nuevo estudio (cuya autora principal es
Jennifer Eigenbrode, del Laboratorio Geofísico de Carnegie, que reunió
los datos mientras preparaba su doctorado en la Universidad de
Pensilvania), apuntan a la probabilidad de que hace unos 2.700 millones
de años la Tierra fuera sazonada con pequeños "oasis" de aguas poco
profundas albergando microbios fotosintéticos productores de oxígeno.
Con el tiempo, estos oasis debieron extenderse hasta acabar
enriqueciendo la atmósfera con este gas. Los datos recopilados en la
investigación registran esta transición.
Eigenbrode y sus colegas descubrieron cambios en isótopos del carbono,
en una sección de una roca de 150 millones de años, que albergaba
sedimentos de aguas de poca y gran profundidad del periodo arcaico
tardío, en la provincia de Hamersley, Australia Occidental. (La Era
Arcaica empezó hace 3.800 millones de años y acabó hace 2.500 millones).
Las proporciones relativas de carbono y otros isótopos en la materia
orgánica dependen de reacciones químicas que ocurren según el carbono
sigue su curso a través del metabolismo de un organismo vivo.
En la naturaleza hay dos isótopos estables de carbono (12C y 13C), que
sólo se diferencian en el número de neutrones en el núcleo. Con mucho,
la variedad más abundante es la más ligera, el 12C. Alrededor de un 1
por ciento es 13C, un hermano más pesado, con un neutrón adicional; éste
isótopo es la clave para profundizar en los entresijos de los organismos
fotosintéticos.
Los organismos dejan en el entorno mezclas diferentes de 12C y 13C que
dependen de lo que comen y cómo lo metabolizan. Los cambios en estas
huellas dactilares químicas revelan los cambios en cómo los organismos
obtenían energía y alimentos.
Los microbios fotosintéticos evolucionaron en aguas poco profundas,
donde la luz era abundante. Usaban luz y CO2 para producir su alimento,
como lo hacen hoy las cianobacterias.
En la Era Arcaica, los microbios que no podían convivir con el oxígeno
(organismos anaerobios) morían con cantidades relativamente pequeñas de
13C. A medida que el oxígeno se hacía disponible en aguas poco profundas
debido a la fotosíntesis, los organismos anaeróbicos se convirtieron en
una población minoritaria frente a los microbios que se habían adaptado
al oxígeno. Como resultado, la cantidad de 13C se incrementó; primero en
aguas cercanas a la superficie, luego en aguas más profundas. Los
cambios en la mezcla de isótopos del carbono en estas rocas del periodo
Arcaico tardío indican que los microbios estaban aprendiendo a vivir con
el oxígeno antes de que en la atmósfera se empezaran a acumular
cantidades notables de oxígeno.
Información adicional en:
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