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Hace mil seiscientos millones de años, los océanos podrían haber estado ya repletos de microorganismos eucariotas.

No disponemos de una máquina del tiempo que nos permita viajar atrás en el tiempo para ver cómo era la vida sobre este planeta al que hemos llamado Tierra. Por tanto, no sabemos mucho sobre cómo fue la vida remota que lo habito, entre otras cosas porque el registro fósil es incompleto. La cosa se complica mucho más cuando se trata de vida microbiana, que no tiene partes duras que fosilicen bien.

Creemos saber que la vida se origino al poco de que el planeta se enfriara lo suficiente, hace unos 3800 millones de años. Esa primera vida estuvo compuesta por microorganismos procariotas, similares a bacterias, que no tenían orgánulos internos. Se cree que hace 600 millones de años aparecieron por evolución los primeros animales pluricelulares.

Entre medias de esos dos hechos hay un océano de ignorancia y un periodo de tiempo inmenso. Pero es de esperar que en algún punto intermedio aparecieran los primeros microorganismos eucariotas. Para poder generar animales pluricelulares se necesitan células eucariotas, así que estas tuvieron que surgir previamente.

«Eucariota» es el término para el reino de vida que incluye todos los animales, plantas y algas y se distingue de las bacterias por tener una estructura celular compleja que incluye un núcleo, orgánulos y una maquinaria molecular más compleja.

El problema es que, en este asunto de la aparición de las primeras células eucariotas había hasta ahora una contradicción, pues las pruebas químicas que había sobre este hecho se remontaban a solo 800 millones de años. Tanto el reloj molecular, como la evidente pronta aparición de la vida completa tan solo al cabo de 200 millones de años tras la aparición de la célula la primera célula indican que ese no es tiempo suficiente. Las células eucariotas tuvieron que aparecer antes.

La mayoría de los eucariotas modernos dependen de compuestos similares a las grasas llamados esteroles, como el colesterol, para construir las membranas celulares y llevar a cabo otras funciones celulares.

Debido a los efectos potencialmente adversos para la salud de los niveles elevados de colesterol en humanos, el colesterol tiene mala reputación desde una perspectiva médica. Sin embargo, estas moléculas son parte integral de las membranas de las células eucariotas, donde ayudan en una variedad de funciones fisiológicas.

Debido a que los esteroles se encuentran en todo el árbol genealógico de los eucariotas, se cree que estuvieron presentes en el ancestro común de todos los eucariotas modernos. Por esa razón, los paleontólogos han utilizado este tipo de compuestos como biomarcadores de la presencia de eucariotas en rocas antiguas. Se habían encontrado en rocas de hace 800 millones de años, pero no en rocas más antiguas.

Básicamente, hace más de 800 millones de años el rastro de esteroles se desaparece. Los investigadores no han podido encontrar rastros de los compuestos en rocas más antiguas que esa. Todo ello a pesar de la existencia de fósiles de algún alga roja y verde, ambas eucariotas, que datan de hace unos mil millones de años.

Esta ausencia ha llevado a especular que antes ese tiempo los eucariotas no eran lo suficientemente abundantes como para que pudieran dejar una huella química detectable en forma de esteroles.

La noticia es que por fin se han encontrado rocas más antiguas que sí contienen derivados de esteroles. Esas rocas se hallaron a cientos de metros debajo de la superficie en Australia. Estas muestras han arrojado pistas sobre un mundo perdido de microbios primitivos que una vez poblaron los océanos del mundo y que finalmente podrían haber dado lugar a las plantas y animales modernos.

Las rocas más antiguas tienen tienen 1600 millones de años de edad, por lo que los microbios que dejaron esos derivados de esteroles tenían al menos esa antigüedad. Esto insinúa que los eucariotas eran abundantes y estaban muy extendidos hace mucho más tiempo de lo que sugería las pruebas bioquímicas anteriores. Por tanto, el hallazgo ayuda a cerrar la contradicción que había.

Los biomarcadores encontrados apuntan a toda una gama de organismos previamente desconocidos que dominaron la vida compleja en la Tierra hace unos mil millones de años. Se diferenciaban de la vida eucariota compleja tal como la conocemos, como animales, plantas y algas, en su estructura celular y probablemente en su metabolismo, que se adaptó a un mundo que tenía mucho menos oxígeno que en la atmósfera que el actual.

Benjamin Nettersheim (Universidad de Bremen), Jochen Brocks, (Universidad Nacional de Australia en Canberra) y sus colaboradoes decidieron centrarse en las moléculas de vida corta que producen los eucariotas modernos al sintetizar esteroles. Estas moléculas intermedias modernas podrían haber sido el producto final de los eucariotas primitivos. Así que se pusieron buscar rastros de estos «protoesteroles».

El equipo analizó rocas de todo el mundo y encontró rastros generalizados de protoesteroles, prueba de que los eucariotas que los produjeron abundaban en ambientes acuáticos hace entre 800 millones y 1600 millones de años. Las muestras más antiguas con estos biomarcadores son de la Formación Barney Creek en Australia y tienen 1640 millones de años.

Una posibilidad es que los eucariotas que fabrican esteroles modernos obtuvieran una ventaja selectiva hace entre mil millones y 800 millones de años y finalmente desplazaron a sus contrapartes productoras de protoesteroles.

Este resultado explicaría por qué los científicos no pudieron encontrar rastros bioquímicos en el registro fósil al estar buscando esteroles en lugar de unas moléculas similares, pero distintas.

El problema es que las algas rojas y verdes fosilizadas que datan de mil millones de años se parecen mucho a las algas actuales y probablemente ya producían esteroles modernos. Eso sugeriría que los esteroles modernos, no solo sus precursores, también deberían estar presentes en rocas que tienen más de 800 millones de años. Tampoco se puede descartar la posibilidad de que estos compuestos fueran producidos por bacterias antiguas. Se necesita más investigación para evaluar qué porcentaje de protoesteroles puede haber tenido como origen las bacterias.

El registro de rocas desde hace 1600 millones de años hasta hace 800 millones de años solo arroja moléculas fósiles de eucariotas primordiales antes de que aparezcan por primera vez las señales moleculares de los eucariotas modernos en el período Tonian. Según Nettersheim, «la Transformación de Tonian emerge como uno de los puntos de inflexión ecológicos más profundos en la historia de nuestro planeta». Christian Hallmann (GFZ) agrega que tanto los grupos primordiales como los representantes eucariotas modernos, como las algas rojas, pueden haber vivido juntos durante muchos cientos de millones de años.

Durante este tiempo, sin embargo, la atmósfera de la Tierra se enriqueció cada vez más en oxígeno, un producto metabólico de las cianobacterias y de las primeras algas eucariotas, que habría sido tóxico para muchos otros organismos. Más tarde, se produjeron glaciaciones globales de tipo «bola de nieve» y las comunidades de protoesterol se extinguieron en gran medida. El último ancestro común de todos los eucariotas vivos pudo haber vivido hace entre 1200 y 1800 millones de años. Sus descendientes probablemente pudieron sobrevivir mejor al calor y al frío, así como a la radiación ultravioleta, y desplazaron a sus parientes primordiales.

En definitiva, el descubrimiento de estas nuevas moléculas no solo concilia el registro geológico de los fósiles tradicionales con el de las moléculas de lípidos fósiles, sino que proporciona una visión rara y sin precedentes de un mundo perdido de la vida antigua.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustración: MidJourney por TA 2023