NeoFronteras

Se va perfilando poco a poco cómo fueron las fases de la vida en la Tierra cuando ésta era sólo microbiana.

Una de las rocas analizadas. Fuente: Mark D. Hamintong.

Probablemente el mayor cambio jamás producido en la biosfera terrestre fue la invención y la proliferación de la fotosíntesis. Con ella las cianobacterias consiguieron romper la molécula de agua y acceder al hidrógeno que necesitaban para crear moléculas orgánicas.
Con ello se libero oxígeno al medio, lo que probablemente envenenó al resto de los microorganismos que eran anaeróbicos. Pero más tarde ese oxígeno permitió la posibilidad de la respiración aeróbica y la aparición de los animales complejos, de la depredación y de una carrera evolutiva brutal.
Un grupo de científicos ha conseguido determinar el momento en el que se produjo ese dominio del oxígeno. La fotosíntesis apareció en un principio hace probablemente 3400 millones de años, pero probablemente se usaba para dividir otras moléculas distintas a la del agua, como la del sulfuro de hidrógeno. Este tipo de fotosíntesis no produce oxígeno libre, sino azufre. Aún hoy en día haya microorganismos que todavía usan este tipo de fotosíntesis.
No se encuentran pruebas en el registro geológico de liberación de oxígeno durante mucho tiempo.
Pero hace 2400 millones de años se produjeron depósitos de minerales oxidados cuando el oxígeno empezó a liberarse a la atmósfera. La fotosíntesis tal y como la conocemos ya había empezado a funcionar.
Un grupo de científicos del California Institute of Technology ha analizado rocas procedentes de Sudáfrica de hace 2400 millones de años. Según sus resultados las rocas presentan depósitos de óxido de manganeso. La mejor explicación es que organismos fotosintéticos usaron el manganeso como una donante de electrones y dejaron iones de manganeso que reaccionaron con el agua para formar óxido.
La fotosíntesis que se da hoy en día necesita del manganeso, pues se usa como donante de electrones (no confundir con el magnesio de la clorofila). En el pasado se propuso que la fotosíntesis tradicional apareció cuando algunas cianobacterias flotaban en un ambiente rico en manganeso y rápidamente lo adoptaron como un donante de electrones. Luego, una vez que éste empezó a escasear, lo incorporaron directamente en su estructura fotosintética y empezaron a usar el agua como donante de electrones.
Este hallazgo nos da una instantánea de justo el momento en el que se empezó a usar manganeso, justo antes de usarse el agua en la fotosíntesis.

Otro estudio nos habla de un tiempo anterior a este. Un grupo de científicos norteamericanos confirma que el nivel de oxígeno hace 2700 millones de años era extremadamente bajo. Se basan para ello en el análisis de minerales ricos en azufre de esa edad.
En esa época algunos microorganismos metabolizaban los sulfatos. En la actualidad los sulfatos constituyen el segundo tipo de compuesto más abundante en los mares, aunque hoy en día se produce por oxidación atmosférica de minerales.
Este grupo de investigadores analizó las proporciones isotópicas del azufre en rocas de 2700 millones de años de edad de Canadá. Esto indica cuánto azufre disuelto en el agua se incorporaba a los depósitos de sulfuros que se formaban en el fondo del mar.
Concluyen que en esa época se incorporaba mucho menos sulfuros que en la actualidad y además han calculado la cantidad de sulfatos presentes en los mares de la época. En concreto, en esa época la cantidad de sulfatos disueltos era 350 veces inferior a la actualidad. Es decir, extremadamente bajo.
Por tanto, no había oxígeno atmosférico que produjera los sulfuros. Sin embargo, la poca cantidad de estos compuestos presentes en los mares era suficiente para mantener una comunidad basada en la química del azufre.

Si nos retrotraemos aún más en el registro fósil veremos que la vida microbiana de esa época no estaba basada en una fotosíntesis del agua. De haber fotosíntesis estaba basada en el azufre. Pero antes de cualquier tipo de fotosíntesis hubo algún tipo de quimiosíntesis, probablemente alimentada por la actividad volcánica.
Como podemos ver, hay distintas maneras de conseguir energía y metabolismos que ahora se nos antojan extraños (aún queda bacterias púrpuras de azufre fotosintéticas), pero que esa época eran corrientes. Quizás hubo metabolismos más extraños aún de los nunca tendremos noticias y en otros planetas quizás sean todavía más inimaginables. Pero entonces cabe preguntarse qué tienen en común todos los seres vivos.
Un par de estudios pluridisciplinares de investigadores del Instituto Santa Fe mantienen que el común denominador de la vida es la capacidad de fijar carbono desde el dióxido de carbono (muy abundante en la Tierra primitiva o en otros planetas). Los enlaces de este gas son relativamente fáciles de romper, pero la tarea de fijar carbono no es sencilla. Una vez se consigue dividir este gas entonces se puede usar el carbono para construir moléculas orgánicas para su uso biológico. Las moléculas de carbono son extraordinariamente versátiles y se pueden manipularse para adoptar todo tipo de formas. Es decir, es natural y lógico que la vida terrestre esté basada en el carbono y que también lo esté la vida en otros planetas.
En definitiva. La fijación de carbono sería, según estos investigadores, la parte central de todo metabolismo, aunque son necesarios otros subprocesos.
La pregunta ambiciosa que pretenden contestar es cómo de inevitable fue que apareciera la vida sobre la Tierra. Según Rogier Braakman fue extraordinariamente probable que sucediera. Este investigador dice que “el metabolismo parece ser una estado atractor en la química orgánica, donde es probable que sea seleccionado independientemente de las etapas anteriores de evolución química”, en las condicione caóticas y de alta energía de la Tierra prebiótica.
La buena noticia es que la aparición de vida puede darse en cualquier otro lugar del Cosmos si se dan las condiciones necesarias. Este investigador dice que si hay exoplanetas rocosos que tengan interiores similares al nuestro debe de haber tectónica y vulcanismo. Si es así, quizás haya fuentes hidrotermales en sus océanos que expulsen compuestos químicos que creen las condiciones para la vida. Además, todas estas condiciones son muy razonables, por lo que las posibilidades de vida (aunque sea sólo microbiana) fuera del Sistema Solar son elevadas.

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Fuentes y referencias:
NewScientist.
Artículo original.
Nota de prensa.
Artículo original.
Nota de prensa.
Artículo original.
Artículo original.
Foto: McGilll University.