domingo, 2 de abril de 2017

El gran cambio atmosférico

Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 2 de abril de 2017



Cianobacterias
Hace mucho, mucho tiempo (unos 2 mil 300 millones de años para ser más precisos), no en una galaxia muy lejana, sino en este mismo planeta que habitamos, ocurrió un evento catastrófico.

La atmósfera sufrió un cambio dramático que la llenó de un gas corrosivo y dañino, que alteró para siempre las condiciones de vida para prácticamente todos los seres vivos.

Y no, no se trataba de un gas de invernadero, sino del hoy omnipresente oxígeno, que normalmente tomamos casi como sinónimo de vida, pero que para los microorganismos existentes entonces, acostumbrados a una atmósfera en que no estaba presente, era veneno puro.

Nuestro planeta se originó hace unos 4 mil 500 millones de años, a partir de la nebulosa de la cual se formó el sistema solar. Hoy la composición de la atmósfera terrestre es un 78% de nitrógeno, casi 21% de oxígeno, menos de 1% de argón y el resto de otros gases (sí, el dióxido de carbono fluctúa alrededor de un 0.04%, y es un aumento mínimo en esta cantidad el que basta para producir el cambio climático que nos amenaza).

Pero la atmósfera original de la Tierra era muy distinta. Contenía nitrógeno y dióxidos de carbono y de azufre, pero no oxígeno libre (hasta hace poco se pensaba que la atmósfera de la Tierra primitiva contenía compuestos reductores como metano, sulfuro de hidrógeno y amoniaco, pero investigaciones recientes parecen desmentir esta idea). Esto se debe a que el oxígeno es un gas muy reactivo, que inmediatamente forma compuestos con otros elementos, y por lo tanto no es estable en forma pura.

El gran evento de oxigenación
Sin embargo, hace unos 2 mil 300 millones de años comenzó lo que se conoce como “el gran evento de oxigenación” (u “oxidación”): la liberación continua a la atmósfera de cantidades masivas de oxígeno libre, hasta llegar a la concentración actual de 21%. ¿Qué causó este cambio, que tomó más de mil millones de años? El surgimiento de organismos microscópicos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis: el proceso que toma dióxido de carbono y agua y forma carbohidratos, liberando oxígeno como residuo.

Hasta hace poco se pensaba que los primeros organismos fotosintéticos habían sido las cianobacterias (antes conocidas como algas verdeazules, pero que hoy sabemos no son plantas, sino bacterias). Por su parte, las plantas aparecieron mucho después que las cianobacterias, y los cloroplastos con los que realizan la fotosíntesis son descendientes de ellas que se quedaron a vivir dentro de las hoy células vegetales. Pero esa es otra historia.

Sin embargo, el pasado 31 de marzo la revista Science publicó los resultados de un equipo de investigadores australianos y estadounidenses encabezados por Philip Hugenholtz, de la Universidad australiana de Queensland, que cuestionan esta versión. Compararon los genes de diversas especies de cianobacterias (no todas las cuales son fotosintéticas) y sus parientes cercanos, incluyendo bacterias que no se han cultivado en el laboratorio, pero cuya existencia se conoce gracias a métodos metagenómicos. El análisis indica que los genes necesarios para realizar la fotosíntesis no se originaron en las propias cianobacterias, sino que muy probablemente fueron importados de otras especies de microorganismos, aún más antiguos. Probablemente, las cianobacterias refinaron y perfeccionaron después la fotosíntesis.

La identidad de estos posibles primeros productores de oxígeno todavía se desconoce. Pero el análisis ayuda a entender mejor cómo surgió la moderna atmósfera terrestre.


Hoy la gran mayoría de los organismos respiramos oxígeno (aunque sigue habiendo excepciones: las bacterias anaeróbicas). Pero esto sólo es posible gracias a esos antiguos eventos evolutivos que permitieron que los genes surgidos en distintas especies se reacomodaran, barajaran y distribuyeran para dar origen, por azar, al complejo mecanismo que hoy es responsable de nuestra atmósfera inundada de oxígeno.

Por cierto, una atmósfera así es totalmente atípica: no se conoce otro planeta que la tenga. Si halláramos un planeta con abundante oxígeno libre, esto sería un indicio casi seguro de vida. El oxígeno no es indispensable para la vida, pero la vida sí es necesaria para el oxígeno: los primeros organismos vivos no necesitaban oxígeno (ni producíansus propios alimentos), pero la presencia de oxígeno libre en una atmósfera sólo puede ser, hasta donde sabemos, producto de organismos vivos.


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