La Gran Oxidación y la aparición de vida compleja en la Tierra están íntimamente relacionados. O al menos creemos que ese fenómeno fue clave en la aparición de organismos complejos. Sin embargo, un nuevo estudio indica que nuestro planeta pudo tener más oxígeno en su pasado, y mucho antes, de lo que creíamos…

La Gran Oxidación

Esto es un estromatolito de 1.900 millones de años de antigüedad. Creado por microbios que vivieron en aguas poco profundas.
Crédito: Eva Stüeken.

La aparición de oxígeno en la Tierra es algo que llamamos Gran Oxidación. También recibe otros nombres, como Catástrofe de Oxígeno o Crisis de Oxígeno. El oxígeno comienza a aparecer en la atmósfera hace unos 2.300 millones de años. En aquel momento, las cianobacterias oceánicas comienzan a producir este elemento por medio de la fotosíntesis. Cuando hablamos de la oxidación nos referimos al punto en el que el oxígeno no sólo está capturado químicamente. También está libre y puede escapar a la atmósfera.

Es un proceso bastante fácil de seguir. Pasamos de la falta de oxígeno a su producción gradual gracias a la fotosíntesis. Eventualmente, llegamos a un punto en el que la concentración es tan alta que muchos organismos anaeróbicos son destruidos. Fue un evento de extinción en masa gigantesco, mientras la vida de nuestro planeta se ajustaba al nuevo equilibrio. Hasta aquí la historia no tiene mucho misterio…

Un nuevo estudio sobre el oxígeno

Un equipo de investigadores, liderado por Michael Kipp (de la Universidad de Washington) ha publicado un estudio en el que se explica una aparición del oxígeno mucho más compleja. En este contexto, se produjo un aumento de la oxidación, que duró 250 millones de años hasta que remitió. Para llegar a esta conclusión, analizaron la atmósfera de la Tierra de hace entre 2 y 2.400 millones de años.

Su trabajo se centra en el selenio y su proporción isotópica en la lutita sedimentaria. Su objetivo era descubrir cómo ha cambiado esa proporción isotópica por la presencia del oxígeno. La reducción de compuestos de selenio oxidados (es decir, con oxígeno) provoca un cambio en esa proporción. Es algo que se puede medir y que nos permite observar que, a medida que aumenta la abundancia de selenio, también suben los niveles de oxígeno.

Oxígeno antes de lo esperado

Imagen de cianobacterias. Estos organismos fueron los responsables de la acumulación de oxígeno en la atmósfera durante la Gran Oxidación.
Crédito: Wikimedia Commons/Bob Blaylock

Los investigadores han descubierto que los niveles de oxígeno eran más altos mucho antes de lo pensado. De hecho, las cantidades podrían ser lo suficientemente altas como para haber permitido la aparición de vida compleja. Al menos durante un tiempo. Es algo que contrasta con la percepción actual, en la que la oxidación era un proceso gradual. En este caso, hay un aumento repentino del oxígeno y después ese nivel desciende.

Hay evidencias fósiles de células complejas que datan de hace unos 1.750 millones de años. Esto encaja bien con la Gran Oxidación, porque es posterior (sucedió hace unos 2.000 millones de años). Sin embargo, que este sea el fósil más viejo no quiere decir que sea la forma de vida compleja más antigua que ha vivido. A fin de cuentas, la posibilidad de que un organismo quede preservado en forma fósil es bastante baja.

Este estudio nos enseña que hubo suficiente oxígeno en el entorno para permitir que las células complejas evolucionasen, y se volviesen importantes desde el punto de vista ecológico, mucho antes de lo que nos indican los fósiles. Es imposible saber si fue así (porque no hay fósiles de formas complejas de vida anteriores), pero pudo suceder.

¿Qué quiere decir todo esto?

Este estudio nos indica que las aguas costeras, poco profundas, pueden haber tenido el oxígeno necesario para la vida compleja cientos de millones de años antes de lo que creíamos. Los investigadores llaman a este fenómeno un exceso de oxidación, refiriéndose a un aumento muy importante del oxígeno en la atmósfera y la superficie del océano, pero que no llegó a afectar a las profundidades del lecho marino.

Los niveles de oxígeno habrían aumentado considerablemente durante 250 millones de años antes de reducirse. Si están en lo cierto, quiere decir que el fenómeno de la Gran Oxidación fue mucho más complejo de lo que pensábamos. En lugar de ser algo gradual, tuvo un pico de aumento de oxígeno muy pronunciado, antes de que descendiese hasta un nivel mucho más estable. Es un buen recordatorio de que todavía hay mucho que no conocemos sobre ese proceso.

Preguntas con la vista puesta en los exoplanetas

Concepto artístico de HD 189733 b, un exoplaneta.
Crédito: ESA/Hubble

¿Qué provocó esa súbita elevación de los niveles de oxígeno? ¿qué provocó que descendiesen? Los investigadores no tienen respuestas, al menos por ahora, pero pueden ver en el registro de isótopos de selenio que hubo un período que hay que observar. La técnica de selenio es una forma muy potente de analizar el pasado de nuestro planeta, pero también nos recuerda que tenemos que ser precavidos al evaluar la habitabilidad de exoplanetas.

Que en el pasado de nuestro planeta, pudiese haber un intervalo en el que nivel de oxígeno era parecido al moderno es intrigante. En aquella época, los seres vivos eran muy diferentes. Es algo que podemos extrapolar a lo que encontremos en planetas más allá del Sol. La detección de oxígeno en otros mundos no tiene por qué ser señal de que exista una biosfera compleja. Podría ser, en su lugar, algo similar a ese distante pasado de la Tierra.

El estudio es Kipp et al., “Selenium isotopes record extensive marine suboxia during the Great Oxidation Event,” publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, del 18 de enero de 2017, puede ser consultado aquí.

Referencias: Centauri Dreams