Para la gran mayoría de los animales de la Tierra, respirar es sinónimo de vida. Sin embargo, durante los primeros 2 mil millones de años de existencia de nuestro planeta, el oxígeno se encontraba en un estado raro.
Esto no quiere decir que la Tierra no tuviera vida todo ese tiempo, sino que la vida era rara y muy diferente de lo que conocemos hoy.
Solo cuando aparecieron en escena bacterias más complejas capaces de realizar la fotosíntesis, todo comenzó a cambiar, desencadenando lo que los científicos llaman el Gran Evento de Oxidación. Pero, ¿cuándo sucedió todo esto? ¿Cómo tembló todo esto?
Una nueva técnica de análisis de genes ha proporcionado pistas para una nueva línea de tiempo. Se estima que las bacterias tardaron 400 millones de años en devorar la luz solar y exhalar oxígeno antes de que la vida floreciera realmente.
En otras palabras, probablemente hubo organismos en nuestro planeta capaces de realizar la fotosíntesis mucho antes del Gran Evento de Oxidación.
«En la evolución, las cosas siempre comienzan con algo pequeño», explicar Geólogo Greg Fournier del Instituto de Tecnología de Massachusetts.
«Aunque hay evidencia de la fotosíntesis oxigénica temprana, que es la innovación evolutiva más importante y sorprendente en la Tierra, tomó cientos de millones de años para despegar».
Actualmente, existen dos versiones en competencia para explicar la evolución de la fotosíntesis en bacterias especiales conocidas como cianobacterias. Algunos creen que el proceso natural de convertir la luz solar en energía apareció en la escena evolutiva muy temprano, pero evolucionó con una «mecha lenta». Otros creen que la fotosíntesis evolucionó más tarde, pero «funcionó como la pólvora».
Gran parte de la controversia surge de suposiciones sobre la velocidad con la que evolucionan las bacterias y las diferentes interpretaciones del registro fósil.
Así que Fournier y sus colegas agregaron otra forma de análisis a la mezcla. En casos raros, las bacterias a veces pueden heredar genes no de sus padres, sino de otras especies relacionadas lejanamente. Esto puede suceder cuando otra célula «come» e incorpora otros genes a su genoma.
Los científicos pueden usar esta información para averiguar las edades relativas de diferentes grupos bacterianos; Por ejemplo, aquellos con genes robados deben haberlos modificado de una especie que estaba presente al mismo tiempo.
Estas relaciones se pueden comparar con intentos de datación más específicos, como los modelos de reloj molecular, que utilizan las secuencias genéticas de los organismos para rastrear la historia de los cambios genéticos.
Con este fin, los investigadores peinaron los genomas de miles de especies bacterianas, incluidas las cianobacterias. Buscaban casos de transferencia genética horizontal.
En total, identificaron 34 ejemplos claros. Al comparar estos ejemplos con seis modelos de reloj molecular, los autores encontraron que uno en particular era consistentemente más apropiado. Al elegir esta forma de mezcla, el equipo hizo estimaciones de la vida útil de las bacterias fotosintéticas.
Los resultados indican que todas las cianobacterias que viven hoy en día tienen un ancestro común que fue hace unos 2.900 millones de años. Mientras tanto, los antepasados aquellos Los antepasados de bacterias no fotosintéticas divergieron hace aproximadamente 3.400 millones de años.
La fotosíntesis probablemente evolucionó en algún lugar entre estas dos fechas.
Según el modelo evolutivo preferido del equipo, las cianobacterias pueden haber realizado la fotosíntesis al menos 360 millones de años antes de la órbita geosincrónica. Si tienen razón, esto apoya la hipótesis de la «fusión lenta».
«Este nuevo artículo arroja nueva luz fundamental sobre la historia de la oxigenación de la Tierra al vincular el registro fósil, de nuevas formas, a los datos del genoma, incluidas las transferencias horizontales de genes». Él dice El biogeoquímico Timothy Lyons de la Universidad de California, Riverside.
«Los hallazgos hablan de los inicios de la producción biológica de oxígeno y su importancia ecológica, de manera que proporcionan restricciones bióticas en los patrones y controles de la oxigenación del océano temprano y la posterior acumulación en la atmósfera».
Los autores esperan utilizar técnicas de análisis genético similares para analizar organismos distintos de las cianobacterias en el futuro.
El estudio fue publicado en Actas de la Royal Society B.
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