Hace unos 2.400 millones de años, el primitivo planeta Tierra experimentó uno de los cambios más dramáticos de la historia.Durante este período conocido como el Gran Evento de Oxidación, la atmósfera de la Tierra floreció repentinamente con oxígeno molecular (anteriormente escaso).El rápido cambio en la composición atmosférica fue catastrófico para algunas formas de vida temprana (en su mayoría procariotas de células simples en ese momento).Las especies anaeróbicas que viven en ambientes anaeróbicos han experimentado eventos cercanos a la extinción.Pero la oxidación masiva también fue una oportunidad para que florecieran otras formas de vida.El oxígeno atmosférico mitigó el efecto invernadero del planeta, convirtiendo el metano en dióxido de carbono menos poderoso y comenzando una serie de glaciaciones conocidas como los Glaciares Huronia.Sin embargo, el oxígeno es una molécula rica en energía.
¿Qué causó este dramático evento?Las criaturas más pequeñas: las pequeñas algas verdeazuladas (también conocidas como algas verdeazuladas) que viven en el océano han desarrollado una nueva superpotencia nunca antes vista en la Tierra: la fotosíntesis.Esta capacidad única de obtener energía de la luz solar y liberar oxígeno como desecho fue un paso revolucionario para el animal más pequeño.Literalmente cambió el mundo.
Pero en el corazón de la masacre yace un misterio.Y ese es el tiempo.Las cianobacterias adelantaron la fotosíntesis hace entre 3.400 y 2.900 millones de años. Esto es al menos 500 millones de años antes de la oxidación masiva.habíaVarias propuestas teóricas, pero ninguno fue completamente decisivo.Comprender la brecha entre el origen de la fotosíntesis y la reforma de la atmósfera terrestre ha capturado la mente del científico del MIT Greg Fournier y sus colegas, quienes han publicado un nuevo artículo que explora esta cuestión.
Hay varias formas de medir el pasado distante.Los geoquímicos pudieron medir la oxidación de rocas antiguas desde hace 3.500 millones de años.El oxígeno producido biológicamente, aunque no el único, es la fuente más probable de esta oxidación y proporciona una estimación razonable del inicio de la fotosíntesis.Otro método implica la datación por reloj molecular, que analiza el registro fósil para determinar la tasa de cambio genético a lo largo del tiempo.Aunque útil, este método se basa en gran medida en la calidad de los fósiles antiguos.
El equipo de Fournier utilizó una nueva técnica para analizar los genes de las algas verdeazuladas.Estudiaron la transferencia horizontal de genes.Esto ocurre, por ejemplo, cuando un gen se mueve de una especie a otra después de ser comido (a diferencia de la transferencia vertical de genes, que ocurre de padres a hijos).Este método le permite fechar una especie en particular porque la especie que recibió el gen siempre será más joven que la especie original. Al examinar miles de bacterias modernas, pudimos encontrar al menos 34 ejemplos de genes horizontales. Anterior en la historia de las cianobacterias.Luego, el equipo comparó estos hallazgos con los modelos de datación del reloj molecular para proporcionar la mejor estimación del origen de las cianobacterias modernas.
Los resultados muestran que todas las algas verdeazuladas que viven en la actualidad se remontan a un ancestro común de hace 2900 millones de años, y que sus ancestros se separaron de otras bacterias hace unos 3400 millones de años.La fotosíntesis debe haber comenzado en algún punto intermedio.
La brecha entre esta fecha y la Gran Oxidación puede ser simplemente una cuestión de escala.La fotosíntesis podría haberse propagado lentamente, tardando millones de años en alcanzar un punto de inflexión y desencadenar un evento global.Según el estudio de Fournier, hubo una rápida diversidad de especies de algas verdeazuladas justo antes de la masacre.Durante este período, las cianobacterias experimentaron un tremendo crecimiento en todo el mundo, y esta expansión puede haber causado que el oxígeno molecular cubriera la atmósfera terrestre.
Este estudio es emocionante por varias razones.No solo ofrece una de las mejores explicaciones hasta ahora del evento de la masacre, la nueva tecnología que desarrollaron también abre una ventana a un período pasado en la Tierra que se pensaba que se había perdido para siempre en los estragos del tiempo.Como explica Fournier, “este estudio muestra que los relojes moleculares que involucran la transferencia horizontal de genes prometen proporcionar de manera confiable edades grupales en todo el árbol de la vida, incluso para microbios antiguos que no dejaron un registro fósil previamente imposible”.
En cuanto a las algas verdeazuladas, todavía están batiendo el oxígeno de los océanos y lagos de todo el mundo aquí.A través de la fotosíntesis, estos pequeños guías marcaron el comienzo de una nueva era para la vida en la Tierra hace millones de años. Sin esta era, nuestro planeta hoy sería muy diferente.
Aprende más:
jennifer chu’Centrándose en el origen de la “innovación evolutiva más importante” de la Tierra“’Noticias del MIT.
GP Fournier, KR Moore, LT Rangel, JG Payette, L. Momper y T. Bosak, “Los orígenes antiguos de la fotosíntesis de oxígeno y los linajes de cianobacterias existentes.” Actas de la Royal Society B.