No está completamente claro cuándo dio inicio la fotosíntesis en la Tierra. Sus consecuencias son bien conocidas. Hace unos 2400 millones de años, nuestro planeta experimentó un cambio muy profundo. Se produjo la Gran Oxidación, que alteró rápidamente la composición de la atmósfera…
El inicio de la fotosíntesis fue anterior a la Gran Oxidación
Durante la Gran Oxidación, la atmósfera de la Tierra comenzó a enriquecerse con oxígeno molecular. Hasta ese entonces, era un elemento poco frecuente. El cambio, en la composición de la atmósfera, fue lo suficientemente rápido para provocar un cataclismo entre las primeras formas de vida del planeta. En aquella época, la mayoría eran procariotas, organismos unicelulares. Las especies anaeróbicas, que viven en entornos libres de oxígeno, se extinguieron casi por completo. Pero, al mismo tiempo, la Gran Oxidación fue una oportunidad para otras formas de vida.
El oxígeno en la atmósfera permitió que se suavizase el efecto invernadero. Convirtió el metano en dióxido de carbono, menos potente. Desencadenó la llegada de varias edades de hielo, conocidas como la Glaciación huroniana. El oxígeno es una molécula rica en energía, por lo que también provocó un aumento de diversidad y actividad en el planeta. Es una potente fuente de energía para los organismos vivos. Pero ¿qué provocó un cambio tan profundo? Fueron las cianobacterias, localizadas en los océanos de nuestro planeta.
En algún momento, desarrollaron la capacidad de llevar a cabo el proceso de fotosíntesis. Esta habilidad les permitía obtener energía de la luz del Sol y liberar oxígeno como residuo. Fue algo que cambió el mundo. Pero en toda esta historia, de la Gran Oxidación, hay una cuestión que sigue sin tener respuesta. Es en qué momento se produjo el inicio de la fotosíntesis. Las cianobacterias desarrollaron esa capacidad en algún momento hace entre 3400 y 2900 millones de años. Es decir, al menos 500 millones de años antes…
No hay un consenso claro
Aunque se han planteado diferentes hipótesis, ninguna ha sido completamente satisfactoria. Un grupo de investigadores, que ha publicado un estudio al respecto, lleva años intentando entender ese período entre el inicio de la fotosíntesis y la transformación de la atmósfera terrestre. Hay varias maneras de medir el pasado lejano. Los geoquímicos han sido capaces de medir el oxígeno en viejas rocas, remontándose a hace 3500 millones de años. El oxígeno biológico parece la fuente más probable para su presencia, pero no es el único mecanismo.
Permite, eso sí, establecer una estimación razonable sobre cuándo pudo comenzar. En otro método, lo que se hace es observar el registro fósil y medir el ritmo de cambios genéticos con el paso del tiempo. Aunque es un método útil, depende en exceso de la calidad de esos viejos fósiles. Por ello, el equipo de investigadores ha utilizado una nueva técnica para analizar los genes de las cianobacterias. Estudiaron la transferencia horizontal de genes. Algo que sucede cuando un gen salta de una especie a otra, tras ser devorada, por poner un ejemplo.
Es un mecanismo diferente a la transferencia vertical de genes, en la que se pasan de padre a hijo. Con este método, es posible datar a ciertas especies. Lógicamente, las especies que recibieron el gen tienen que ser más jóvenes que aquellas que lo originaron. Al examinar miles de especies de bacterias modernas, los investigadores encontraron, al menos, 34 ejemplos de transferencia horizontal de genes en la historia de las cianobacterias. Los resultados muestran que todas las cianobacterias vivas en la actualidad tienen un ancestro común…
Remontándose en la historia de la vida para encontrar el inicio de la fotosíntesis
Ese ancestro común vivió hace 2900 millones de años. A su vez, los ancestros de las cianobacterias procedieron de otras bacterias hace unos 3400 millones de años. Así que la fotosíntesis debió aparecer en algún momento entre ambos puntos. El período existente entre estas fechas y la Gran Oxidación puede ser una simple cuestión de escala. La fotosíntesis puede que se expandiese paulatinamente. Tardaría millones de años, por tanto, en alcanzar un punto lo suficientemente elevado para desencadenar un gran cambio global.
En el estudio, los investigadores explican que, justo antes de la Gran Oxidación, hubo una gran diversificación en las especies de cianobacterias. En ese momento, experimentaron un período de gran crecimiento en todo el mundo. Algo que podría haber provocado ese aumento de la abundancia de oxígeno molecular. El estudio es muy interesante por diferentes motivos. Ofrece una de las mejores explicaciones sobre la Gran Oxidación. Además, el método desarrollado abre una oportunidad a estudiar momentos del pasado de la Tierra.
Instantes que, se creía, no sería fácil estudiar. A fin de cuentas, por medio de la transferencia horizontal de genes, pueden remontarse en el árbol de la vida, hasta estudiar microbios de los que no quedan huellas en el registro fósil actual. Algo que se pensaba imposible hasta ahora. Sea como fuere, las cianobacterias siguen entre nosotros, produciendo oxígeno en nuestros océanos y lagos. A través de la fotosíntesis, dieron comienzo a una nueva era para la vida en la Tierra, hace miles de millones de años. Sin ellos, nuestro hogar sería un mundo muy diferente en la actualidad…
Estudio
El estudio es G. Fournier, K. Moore, L. Rangel et al.; «The Archean origin of oxygenic photosynthesis and extant cyanobacterial lineages». Publicado en la revista Proceedings of the Royal Society B el 29 de septiembre de 2021. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
