El retraso en la aparición de vida compleja en la Tierra se debería a un déficit de molibdeno y oxígeno.
|
La vida comenzó sobre la Tierra hace miles de millones de años. Pero durante aproximadamente dos mil millones esa vida consintió básicamente en vida unicelular. Hace sólo 600 millones años la vida animal compleja empezó a evolucionar sobre la Tierra. Una de las hipótesis que se han mantenido es que para esa época los niveles de oxígeno eran lo suficientemente altos como para permitir la evolución de la vida compleja.
Ahora un grupo de investigadores afirma haber encontrado pruebas geológicas de que este retraso en la evolución biológica se debió a un bajo nivel de oxígeno y molibdeno en los océanos primitivos. El estudio se basa en el análisis de esquisto negro, roca que se produce por sedimentación en el fondo del océano profundo y que es rica en materia orgánica. El molibdeno es un metal pesado y también un micronutriente para algunos organismos, si es escaso se dificulta el fijado de nitrógeno.
Un grupo de investigadores de varias instituciones sospechaban que el déficit de molibdeno podría explicar la tardía aparición de vida compleja sobre el planeta. Por eso se dedicaron a medir la abundancia de este elemento en sedimentos marinos en el transcurso del tiempo para así estimar cuánto de este metal se disolvió en el agua marina cuando se formaron esos sedimentos.
La principal fuente de molibdeno son los procesos oxidativos mediados por agentes meteorológicos sobre la plataforma continental emergida. Este proceso no se puede dar si no hay oxígeno atmosférico. La lluvia y ríos luego arrastran este metal a los océanos. Ésta es la principal fuente de este elemento con la que cuentan los océanos. En la actualidad el molibdeno es el metal de transición más abundante de los océanos, pero en el pasado no fue así.
El molibdeno va a parar a los sedimentos marinos donde no hay oxígeno y el azufre es abundante. Por tanto el enriquecimiento en este metal en los esquistos requiere oxígeno en la atmósfera pero alto contenido de azufre y bajo oxígeno en las profundidades oceánicas.
El análisis de rocas sedimentarias de ese tipo proporciona datos, por tanto, de los niveles de ese metal y de oxígeno cuando éstas se formaron. Estas rocas terminan siendo esquisto negro, que finalmente puede terminar en tierra firme gracias a los procesos geológicos y ser analizado.
Los investigadores encontraron pruebas de una deficiencia relativa de este metal en los océanos primitivos respecto a tiempos más recientes. Según ellos, como el hierro en los mares actuales, el molibdeno jugó un papel importante en el desarrollo de la vida animal ya que este metal regula el ciclo biológico del nitrógeno en los océanos. La escasez de este metal puede que retardara la aparición de formas de vida compleja basada en eucariotas.
El molibdeno es utilizado por ciertas bacterias para convertir el nitrógeno en forma gaseosa en compuestos químicos usables por los organismos vivos. El nitrógeno es fundamental para crear los aminoácidos de las proteínas y sin este proceso de fijado de nitrógeno la vida sobre la Tierra sería muy difícil. Sin bacterias que fijen nitrógeno a la suficiente velocidad la vida de los eucariotas (seres cuyas células tienen un núcleo diferenciado) se complica porque éstos no pueden fijar este gas por ellos mismos. Por tanto, si no había suficiente molibdeno las bacterias fijadoras no podrían proporcionar suficiente nitrógeno orgánico para que los eucariotas prosperaran.
En esa época también el nivel de oxígeno en los océanos era bajo, lo que implica que también lo era en la atmósfera. Recordemos que el oxígeno libre es inestable y reactivo, y su presencia se debe a su producción constante a través de la fotosíntesis.
Saber el contenido de oxígeno de los océanos primitivos es importante porque nos permite saber cuándo este gas empezó a acumularse en la atmósfera. Esta oxigenación fue lo que finalmente permitió la aparición de formas de vida animal compleja hace 600 millones de años.
Para que la vida animal sobreviviera y se expandiera por la Tierra (naturalmente al principio sólo en los océanos) se necesitó de un umbral mínimo de oxígeno estimado entre un 1% y un 10% de oxígeno atmosférico.
La oxigenación se produjo en dos pasos. El primer paso ocurrió hace 2400 millones de años y se dio en los océanos. Las capas superficiales de los mismos contenían oxígeno generado por las cianobacterias, pero en las capas más profundas no había prácticamente oxígeno.
El segundo paso se dio hace 600 millones de años, cuando la totalidad de las aguas oceánicas se oxigenaron a través de un proceso que no se entiende completamente.
Estos investigadores querían investigar qué paso entre estos dos momentos. El análisis de los esquistos demuestra que el océano primitivo permaneció con niveles bajos de oxígeno y molibdeno después del primer paso. Esto habría tenido un impacto negativo en la evolución de los eucariotas unicelulares de la época. Los eucariotas engloban a todos los animales y plantas, por tanto nosotros descendemos directamente de esos eucariotas ancestrales. Todos los seres vivos pluricelulares son eucariotas.
El registro geológico del molibdeno dice además que el océano se oxigenó totalmente hace 550 millones de años (durante la explosión del Cámbrico).
Según los investigadores estos datos sugieren que ciertos eventos significativos de la historia del planeta Tierra estarían relacionados. Desde hace tiempo se especula que la evolución de los primeros animales estaría relacionada con el evento de bola de nieve. Según esta hipótesis la Tierra fue cubierta casi totalmente por una capa de hielo durante millones de años en esa época. El segundo paso de oxigenación no se dio mucho tiempo después de que hace 600 millones de años acabara la época de bola de nieve. Pero no se sabe qué relación tendría el fin de esta macroglaciación con el aumento de oxígeno.
En todo caso nuestra existencia como humanos se debería a esos eventos del pasado. Si se hubieran retrasado sólo un poco ninguno de nosotros estaría aquí todavía.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en UC Riverside. [1]
Artículo original (resumen). [2]
Nota en Eureka Alert. [3]
Nota de prensa en ASU. [4]
Foto: esquisto negro (Wikimedia Commons).