La fotosíntesis pudo aparecer antes
Un estudio basado en reloj molecular apunta a que la fotosíntesis pudo aparecer hace 3600 millones de años.
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La ciencia funciona porque es un método objetivo, se contrastan las ideas que tenemos sobre la realidad contra la realidad misma para confirmarlas o negarlas. Aunque, la mayoría de las veces sólo tenemos una verdad provisional.
En el caso de la evolución geológica y biológica de nuestro planeta se produjeron diversos hitos que consideramos importantes. Pero la ubicación temporal de esos hitos sólo la podemos saber como una cota. Siempre habrá un primer animal complejo que sea anterior al anteriormente conocido como el animal complejo más antiguo conocido, o una primera planta que desbanque a las anteriores en ser la primera en conquistar tierra firme.
Uno de esos hitos importantes fue la aparición de la fotosíntesis. Esta enriqueció la atmósfera con oxígeno, lo que permitió la emergencia de los animales y cambió la química de la corteza terrestre. Hasta ahora creía que los primeros seres en realizar la fotosíntesis serían las cianobacterias.
La fotosíntesis tuvo también que ser posterior a la propia vida por razones obvias, así que la aparición de esta también nos acota la abiogénesis. En tiempos recientes, diversos resultados indican que la aparición de la vida fue mucho antes de los esperado, incluso antes del gran bombardeo de meteoritos que supuestamente sufrió la Tierra y que ahora se ha empezado a negar.
Otro asunto es el de la aparición de oxígeno atmosférico en gran cantidad, fenómeno muy ligado a la fotosíntesis. Este factor es importante para dilucidar si la vida compleja aparición cuando se daba esa concentración de oxígeno o si esta pudo aparecer antes porque este hecho ya se daba y, sin embargo, no lo hizo. Numerosos estudios geológicos basados en relaciones isotópicas se han realizado en los últimos años, algunos de los cuales hemos publicado en NeoFronteras. Este asunto del oxígeno libre es, además, complicado, pues, aunque hubo fotosíntesis durante miles de millones de años, había sumideros geológicos de oxígeno que impedían que este se concentrara en la atmósfera.
Ahora, un nuevo estudio apunta a que la fotosíntesis puedo aparecer hace 3600 millones de años. Esto significaría que el oxígeno estuvo disponible para los organismos mucho antes de lo que se pensaba. El estudio se basa en la técnica de reloj molecular y ha sido realizado por Tanai Cardona (Imperial College London).
Según Cardona, este resultado podría ayudar a resolver la controversia acerca de cuándo los organismos empezaron a producir oxígeno y que estos microorganismos tuvieron que preceder a las cianobacterias en esta función, pues se sabe estas evolucionaron más tarde.
«Mi resultado significa que el proceso que mantiene casi toda la vida en la Tierra hoy en día pudo haberse dado por mucho más tiempo de lo que pensamos. Puedo haber sido esta temprana disponibilidad de oxígeno lo que permitió a los microbios diversificarse y dominar el mundo durante miles de millones de años. Lo que permitió a los microbios escapar de la cuna en donde la vida apareció y conquistar cada rincón de este mundo hace más de 3000 millones de años», dice Carmona.
Todo el oxígeno libre de nuestro planeta procede la fotosíntesis, siendo esta un proceso fundamental para la vida en la Tierra. Pero lo que no muchos saben es que hay, principalmente, dos tipos de fotosíntesis: fotosíntesis oxigénica y fotosíntesis anoxigénica.
En la fotosíntesis oxigénica se emplea la luz del sol para dividir la molécula del agua, lo que da lugar a oxígeno, protones y electrones. El oxígeno es liberado al final del proceso.
En la fotosíntesis anoxigénica no se usa agua, sino otros compuestos como sulfuro de hidrógeno o minerales de hierro, arsénico, etc. En este caso no se libera oxígeno.
Previamente se creía que la fotosíntesis anoxigénica precedió en el tiempo a la oxigénica y que la atmósfera terrestre no pudo contener oxígeno hasta después de hace más 3000-2400 millones de años. Pero el nuevo estudio sugiere que el origen de la fotosíntesis oxigénica tuvo lugar mil millones de años antes, lo que significaría que la vida compleja pudo evolucionar mucho antes.
Para poder deducir este resultado, Cardona, en lugar de medir proporciones isotópicas en rocas antiguas, ha estudiado la maquinaria molecular que permite la fotosíntesis, en concreto el complejo enzimático fotosistema.
Tanto la fotosíntesis oxigénica como la anoxigénica usan un sistema enzimático denominado fotosistema I. El corazón del mismo es una enzima que es diferente para cada tipo de fotosíntesis (ver ilustración de abajo). Este investigador ha podido reconstruir la evolución genética y deducir cuándo la primera fotosíntesis oxigénica tuvo lugar.
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Encontró que las diferencias entre los distintos genes tuvieron lugar hace 3400 millones de años, como mínimo, mucho antes de lo que se pensaba para la aparición del oxígeno libre por primera vez. Esto fue, además, mucho antes de que aparecieran las primeras cianobacterias, lo que significa que tuvo que haber un antepasado bacteriano previo que fue capaz de realizar la fotosíntesis oxigénica. El árbol filogenético del asunto se ilustra en el esquema de cabecera.
Una de las sorpresas del estudio es que la evolución de la fotosíntesis no fue lineal. Hasta ahora se asumía que esta evolución tuvo que ser lenta desde la aparición de las cianobacterias hace 2400 millones de años. Pero el ritmo evolutivo deducido por este investigador apuntaba en un primer momento a que la aparición de la fotosíntesis tuvo que preceder la aparición de la propia Tierra. La solución a esta paradoja es que la evolución de la fotosíntesis tuvo que ser mucho más rápida al principio debido a que el planeta estaba más caliente, algo que ya apuntaban otros estudios recientes.
«Hay muchas cosas que no sabemos acerca de por qué la vida es de la manera en la que es y cómo se originaron la mayoría de los procesos biológicos. Algunas veces, nuestras conjeturas mejor fundamentadas no están ni siquiera cerca de representar qué pasó realmente hace tanto tiempo», dice Cardona.
Según este investigador, el resultado ayudaría a conciliar los datos disponibles contradictorios en la historia de la biología sobre la Tierra y ayudar a los científicos que buscan vida en otros planetas.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=6041
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustraciones: Heliyon.
12 Comentarios
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domingo 11 marzo, 2018 @ 11:31 pm
Suponiendo que el margen de error no pueda exceder los 200 millones de años, ya tenemos otro paradigma diciendo adiós por el sumidero del retrete que patentó Dr. Thriller.
Con este estudio y otro q
domingo 11 marzo, 2018 @ 11:45 pm
Le he dado a enviar sin querer. Decía que, atendiendo a este estudio y a otros que ya habíamos visto sobre el historial de niveles de oxígeno y su relación con la aparición de los seres pluricelulares, cada vez está menos clara esa relación.
lunes 12 marzo, 2018 @ 1:19 am
Básicamente todo apunta que el Bombardeo Intenso Tardío o no fue tal o no fue tan intenso. La vida se habría originado mucho antes (¿hace 4 Ga?) y la aparición de la vida compleja no dependió tanto del oxígeno, sino que que esta condición era una condición necesaria pero no suficiente para la aparición de esa vida compleja. Quizás esta dependió más de que surgieran por evolución, brusca y súbitamente unos cambios genéticos que permitieron esa emergencia de vida compleja, una especie de «salto puntuado». Este pudo no haberse dado y no estaríamos aquí. O pudo darse una especie de fauna de Ediácara mucho antes que no dejara huella en el registro fósil. La vida relativamente compleja pudo incluso aparecer varias veces y desaparecer.
martes 13 marzo, 2018 @ 8:18 am
¿Sería un salto de la vida unicelular a la vida compleja, sin pasar por agrupaciones de diversa índole de las que son un ejemplo variado las algas?
martes 13 marzo, 2018 @ 10:43 am
Sí, probablemente ocurrió un salto brusco, de modo similar a cuando aparecieron los primeros eucariotas:
https://es.wikipedia.org/wiki/Eucariog%C3%A9nesis
Pero los procariotas ya llevaban 1.500 Ma existiendo, y tras surgir los eucariotas, tuvieron que pasar otros 1.500 Ma para que apareciesen los primeros pluricelulares.
martes 13 marzo, 2018 @ 11:05 am
El origen de la vida lo hemos ido atrasando hasta esos 4.000 millones de años, según dos o tres estudios que apuntan a que ya había actividad bacteriana por esas fechas.
Pero, desde los precursores que hemos podido encontrar hasta ahora en el espacio, hasta una bacteria, son muchos más los saltos necesarios. Si tuviera que apostar diría que surgió hace 7.000-9.000 Ma, antes que se formase el Sistema Solar.
martes 13 marzo, 2018 @ 8:25 pm
La otra posibilidad sería que la vida hubiese evolucionado, desde los precursores básicos hasta las bacterias en poco más de 100 Ma. Cierto que, como dice Neo, es tiempo suficiente para que se produzcan muchos cambios a nivel molecular y celular, pero si nos fijamos en el ritmo que ha seguido la evolución estos últimos 4.000 Ma, y suponemos que ese ritmo era similar mientras tuvieron lugar más los primeros estadíos del origen de la vida, tendríamos que empezar a pensar que la vida no se originó en la Tierra.
miércoles 14 marzo, 2018 @ 10:57 am
El final 7 es inevitable consecuencia de la apuesta de tu 6. Sin embargo creo que si hemos encontrado prebióticos pero ninguna clase de vida, es que debe ser necesario algún ambiente acogedor que la haga posible. Por ello podría haber vida en algunos cuerpos del Sistema Solar, pero no en otros y, diría, que ha de ser imposible en el espacio a esa ínfima temperatura.
Abrazos.
jueves 15 marzo, 2018 @ 4:03 am
Yo tampoco apostaría a que la vida se pueda desarrollar en el polvo cósmico. Lo que sí que puede es sobrevivir en el espacio, algo que ya hemos podido comprobar experimentalmente.
¡¡Por cierto!!, siempre que hemos hablado de panspermia nos hemos referido al mecanismo del impacto que proyecta materia al espacio. Sin embargo, existe otra forma de que se produzca la panspermia -que es la que proponen en la nueva serie «Cosmos»- y que, posiblemente sea más viable la de la pedrada:
Los planetas atraviesan periódicamente nebulosas donde hay restos de otros sistemas planetarios cuya estrella ha finalizado su ciclo vital, pero que pudieron albergar vida entonces y sobrevivir después, en forma de esporas en el frío del espacio (algo que ya sabemos que son capaces de lograr algunos extremófilos). Al atravesar la nebulosa, algunos fragmentos de polvo y roca caen en le nuevo planeta y, si ha logrado sobrevivir alguna espora, sembrar de vida el nuevo planeta.
Ya me dirás qué te parece. Y muchos abrazos.
jueves 15 marzo, 2018 @ 8:43 am
No entiendo qué quiere decir en este caso «nebulosa». Las nebulosas están muy alejadas de nuestros planetas. Y si te refieres a lo que normalmente se entiende por nebulosa son aglomeraciones interestelares de diferentes clases. Entonces no veo cómo nuestros planetas pueden atravesarlas.
Otra cuestión es que esté de acuerdo en que la vida pueda mantenerse en forma de esporas en el frío espacio. Pero no pienso que pueda crearse ahí.
Mil abrazos.
jueves 15 marzo, 2018 @ 4:58 pm
En realidad, me refería a nubes interestelares: en cada vuelta que la Tierra da alrededor de toda la Vía Láctea, atraviesa dos nubes interestelares grandes. En el minuto 16:00, lo explica Tyson:
https://vimeo.com/183156035
Abrazos.
viernes 16 marzo, 2018 @ 8:59 am
Comprendo que te refieras a nubes interestelares en vez de nebulosas, pero esas nubes para poder ser atravesadas por nuestro Sistema Solar, habrán de estar a una distancia del centro galáctico similar. Pero si están a una distancia similar, al no estar inmóviles, llevarán una velocidad de traslación también muy parecida; es decir que cada círculo de radio Sol-(centro galáctico) se moverá casi como un todo -como una rueda respecto a su eje-, con pequeñas diferencias de velocidad entre sus componentes: estrellas, sistemas planetarios o nubes interestelares. Así que ese atravesar ha de ser bastante poco frecuente si es que se da. Quizá alguna nube muy grande cuyo centro de gravedad quede en órbita de radio bastante mayor o menor que el nuestro. Pero fíjate que si es tan grande, se irá deformando de manera que la parte más cercana al centro galáctico llevará más velocidad y la más alejada, menos, de modo que la zona que coincida con nuestra distancia, tendrá una velocidad similar a la que tenemos nosotros, por lo que ese atravesar, si se diera, puede durar millones de años y supongo que hasta más de una revolución.
¡Qué cantidad de pensamientos nebulosos!
Abrazos.