Oxígeno y origen de la vida en la Tierra

Inicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivado
 

cianobacterias

El oxígeno podría haber estado disponible para la vida tan pronto como hace 3.500 millones de años

En la historia de la Tierra, los microbios podrían haber realizado la fotosíntesis que produce oxígeno al menos mil millones de años antes de lo que se pensaba.

El hallazgo podría cambiar las ideas de cómo y cuándo evolucionó la vida compleja en la Tierra, y la probabilidad de que evolucione en otros planetas.

El oxígeno en la atmósfera de la Tierra es necesario para formas de vida complejas, que lo utilizan durante la respiración aeróbica para generar energía.

Los niveles de oxígeno aumentaron dramáticamente en la atmósfera hace alrededor de 2,4 mil millones de años, pero se ha debatido por qué sucedió entonces. Algunos científicos piensan que hace 2,4 billones de años fue cuando evolucionaron por primera vez los organismos llamados cianobacterias, que podían realizar la fotosíntesis que produce oxígeno (oxigenación).

Otros científicos piensan que las cianobacterias evolucionaron mucho antes de hace 2.400 millones de años, pero algo impidió que el oxígeno se acumulara en el aire.

Las cianobacterias realizan una forma relativamente sofisticada de fotosíntesis oxigenada, el mismo tipo de fotosíntesis que todas las plantas en la actualidad.

Por lo tanto, se ha sugerido que podrían haber existido antes formas más simples de fotosíntesis oxigénicas, antes de las cianobacterias, lo que lleva a niveles bajos de oxígeno disponibles para la vida.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el Imperial College de Londres descubrió que la fotosíntesis oxigénica surgió al menos mil millones de años antes de que evolucionaran las cianobacterias. Sus resultados, publicados en la revista Geobiology, muestran que la fotosíntesis oxigénica podría haber evolucionado muy temprano en la historia de 4.500 millones de años de la Tierra.

El autor principal, el Dr. Tanai Cardona, del Departamento de Ciencias de la Vida en el Imperial, dijo: "Sabemos que las cianobacterias son muy antiguas, pero no sabemos exactamente cuán antiguas. Si las cianobacterias tienen, por ejemplo, 2.500 millones de años de edad, eso significaría que la fotosíntesis oxigénica podría haber comenzado tan pronto como hace 3.500 millones de años. Sugiriendo que podría no tardar miles de millones de años para que un proceso como la fotosíntesis oxigénica comience después del origen de la vida".

Si la fotosíntesis oxigénica evolucionó temprano, podría significar que es un proceso relativamente simple para evolucionar. La probabilidad de que emerja una vida compleja en un exoplaneta distante puede ser bastante alta.

Es difícil para los científicos descubrir cuándo evolucionaron los primeros productores de oxígeno utilizando el registro de rocas en la Tierra. Cuanto más viejas son las rocas, más raras son, y más difícil es demostrar de manera concluyente que cualquier microbio fósil encontrado en estas rocas antiguas usó o produjo cualquier cantidad de oxígeno.

En su lugar, el equipo investigó la evolución de dos de las principales proteínas involucradas en la fotosíntesis oxigénica.

evolución de proteínas tipo 2En la primera etapa de la fotosíntesis, las cianobacterias utilizan la energía de la luz para dividir el agua en protones, electrones y oxígeno con la ayuda de un complejo de proteínas llamado fotosistema II.

El fotosistema II está formado por dos proteínas llamadas D1 y D2. Originalmente, las dos proteínas eran iguales pero, aunque tienen estructuras muy similares, sus secuencias genéticas subyacentes ahora son diferentes.

Esto muestra que D1 y D2 han evolucionado por separado; en las cianobacterias y las plantas solo comparten el 30 por ciento de su secuencia genética. Incluso en su forma original, D1 y D2 hubieran podido realizar la fotosíntesis oxigénica, por lo que saber cuánto tiempo atrás fueron idénticos podría revelar cuándo evolucionó esta habilidad por primera vez.

Para descubrir la diferencia en el tiempo entre D1 y D2 que son 100 por ciento idénticos, y que solo el 30 por ciento son iguales en cianobacterias y plantas, el equipo determinó qué tan rápido estaban cambiando las proteínas su tasa de evolución.

Usando poderosos métodos estadísticos y eventos conocidos en la evolución de la fotosíntesis, determinaron que las proteínas D1 y D2 en el fotosistema II evolucionaron extremadamente lentamente, incluso más lentas que algunas de las proteínas más antiguas en biología que se cree que se encuentran en las formas más tempranas de la vida.

A partir de esto, calcularon que el tiempo entre las proteínas D1 y D2 idénticas y las versiones similares del 30 por ciento en cianobacterias y plantas es de al menos mil millones de años, y podría ser más que eso.

El Dr. Cardona dijo: "Por lo general, la aparición de la fotosíntesis oxigénica y las cianobacterias se considera lo mismo. Por lo tanto, para averiguar cuándo se produjo oxígeno por primera vez, los investigadores han tratado de descubrir cuándo evolucionó la cianobacteria. Nuestro estudio muestra que la fotosíntesis oxigénica probablemente comenzó mucho antes de que surgiera el ancestro más reciente de las cianobacterias. Esto está de acuerdo con los datos geológicos actuales que sugieren que antes de tres mil millones de años, era posible la inhalación de oxígeno o acumulaciones localizadas de oxígeno. Por lo tanto, el origen de la fotosíntesis oxigénica y el ancestro de las cianobacterias no representan lo mismo. Podría haber una brecha muy grande en el tiempo entre uno y otro. En perspectiva es un enorme cambio".

Ahora, el equipo está tratando de recrear cómo era el fotosistema antes de que D1 y D2 evolucionaran en primer lugar. Utilizando la variación conocida en los códigos genéticos del fotosistema en todas las especies vivas en la actualidad, están intentando reconstruir el código genético ancestral del fotosistema.

Artículo científico: Early Archean origin of Photosystem II

Ya que estás aquí...

... tenemos un pequeño favor que pedirte. Más personas que nunca están leyendo Vista al Mar pero muchas menos lo están pagando. Y los ingresos por publicidad en los medios están cayendo rápidamente. Así que puedes ver por qué necesitamos pedir tu ayuda. El periodismo divulgador independiente de Vista al Mar toma mucho tiempo, dinero y trabajo duro para producir contenidos. Pero lo hacemos porque creemos que nuestra perspectiva es importante, y porque también podría ser tu perspectiva.

Si todo el que lee nuestros artículos, que le gustan, ayudase a pagar por ello, nuestro futuro sería mucho más seguro. Gracias.

Hacer una donación a Vista al Mar