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No es necesario para la emergencia de la vida animal un aumento del oxígeno molecular a niveles suficientes como para oxigenar el océano profundo como en mundo actual.

El asunto de cómo eran los niveles de oxígeno en el pasado produce una incesante actividad intelectual. Primero porque nos ayuda a entender mejor el actual panorama de destrucción ecológica a nivel planetario y, además, porque nos habla del origen de nosotros mismos o, más bien, de aquel ancestro común a todos los animales.

Durante gran parte de la historia de la vida terrestre, los niveles de oxígeno libre fueron muy reducidos, incluso una vez iniciada la fotosíntesis. Pero antes de que se entrara en el Cámbrico y su famosa explosión de vida animal, el nivel de oxígeno subió, lo que precisamente permitió la aparición de vida compleja. Se supone que sin oxígeno libre no hay respiración aeróbica que apoye con su gran aporte de energía la actividad de seres pluricelulares.

Ni nosotros ni los demás animales estaríamos aquí ahora si no hubiesen estado disponibles grandes cantidades de oxígeno a disposición de la evolución en el pasado. Al menos, esa es la idea.

Pero la realidad es que no se sabe bien qué nivel de oxígeno es crucial para esa transición hacia la vida compleja a partir de seres unicelulares. Ahora, un estudio geoquímico señala que para esa transición no eran cruciales altos niveles de oxígeno, sino que niveles más moderados fueron suficientes.

Los investigadores implicados encontraron que el paso a un mundo con niveles de oxigenación altos en las profundidades marinas ocurrió hace entre 540 y 420 millones de años, una vez ya iniciada la famosa explosión del Cámbrico. Este cambio se daría por un aumento del oxígeno atmosférico respecto al dióxido de carbono comparable al 21% de oxígeno actual de nuestra atmósfera. Sin embargo, el origen de la vida pluricelular se daría mucho tiempo antes, entre hace 700 y 800 millones de años.

Según afirma Daniel Stolper (UC Berkeley), la oxigenación profunda de los océanos y la interpretación de ello como el resultado de un aumento del oxígeno atmosférico fue, en realidad, un evento más tardío de lo esperado en el contexto de la historia de la Tierra.

Según Stolper, este reseultado es significativo porque proporciona nuevas pruebas de que el origen de los primeros animales, que requieren de oxígeno en sus metabolismos, se dio en un mundo con una atmósfera relativamente pobre en este gas si lo comparamos con niveles actuales.

El oxígeno no sólo desempeñó un papel muy importante en la aparición de la vida compleja, sino que, al ser un gas muy reactivo, reacciona con otros elementos y compuestos, a veces violentamente, como en los incendios forestales o en las explosiones de metano. Pero también reacciona con el hierro para producir óxido de hierro. Durante gran parte de la historia de la Tierra el oxígeno no se acumulaba en nuestra atmósfera porque este reaccionaba con otras sustancias, como el hierro. Este metal hizo de sumidero de oxígeno durante cientos de millones de años.

Pero hacer un seguimiento de la historia del oxígeno a lo largo de los miles de millones de años de historia geológica de nuestro planeta no es fácil.

Existe un consenso entre los científicos de que durante los primeros 2000 millones de años nuestra atmósfera y mares contuvieron muy poco oxígeno. Hace unos 2500-2300 millones de años, el oxígeno empezó a acumularse en nuestra atmósfera. Hay pruebas físicas de ello, como rocas de la época que estaban expuestas y fueron oxidadas.

Se ha calculado que, en este tiempo, el nivel de oxígeno atmosférico excedió la cienmilésima del nivel actual (0,001%), pero permaneció mucho más bajo que eso en el océano profundo, que era prácticamente anóxico.

Los depósitos de carbón vegetal fósil de hace unos 400 millones de años indican que los niveles de oxígeno de esa época eran suficientes como para mantener incendios forestales, así que el nivel de oxígeno era, como mínimo de un 50-70% el actual. Eso ya es comparable a los niveles actuales y suficiente como para oxigenar el océano profundo.

Sin embargo, cómo cambiaron los niveles de oxígeno entre hace 2500 y 400 millones de años es un asunto sujeto a debate. Por estas páginas hemos visto ya varios estudios al respecto.

Una explicación de por qué aparecieron los animales serían los altos niveles de oxígeno (comparables a los actuales) que aparecieron en la atmósfera por primera vez. Pero, para afirmar esto, se necesita probar que hay una relación causal entre ambos eventos. Algo que no está nada claro, al menos en el asunto del oxígeno. Se supone que se alcanzaron esos niveles entre hace 800 y 400 millones de años, lo que constituye una horquilla muy grande. Algunos investigadores creen que ambos eventos no están relacionados.

El aumento se pudo dar en dos fases, una primera que permitió una emergencia de la vida compleja y otra subida más tardía que llegaría hasta niveles similares a los actuales. Este nuevo trabajo se centraría precisamente en esta segunda subida en el que se alcanzaría entre un 10% y un 50% del nivel de oxígeno actual, lo suficiente como para que este gas alcanzase el océano profundo.

Para estudiar este asunto, los investigadores implicados analizaron el grado de oxidación del hierro en rocas ígneas que se formaban en erupciones submarinas a lo largo de esas épocas en las dorsales oceánicas, como las que aparecen en la foto de cabecera.

Tras una erupción, el agua circula a través de rocas que se están formando. Si el agua porta oxígeno, entonces este tiene que oxidar al hierro que haya ahí. Así que estudiando el grado de oxidación del hierro contenido en las rocas de una época, se puede deducir qué nivel de oxígeno había en el océano profundo entonces. Analizando rocas de distintas épocas se puede ver la evolución de dichos niveles.

Los autores del estudio recopilaron datos al respecto procedentes de unos 1000 artículos en los que se analizaban basaltos marinos geológicamente antiguos.

Encontraron que el grado de oxidación de esas rocas subió entre hace 540 y 420 millones de años, posiblemente debido a la acumulación de oxígeno atmosférico, pero cientos de millones de años tras la aparición de la vida pluricelular.

Según los autores, esto significaría que un aumento del oxígeno molecular a niveles suficientes como para oxigenar en océano profundo (y tener así un mundo similar al actual en ese aspecto) no es necesario para la emergencia de la vida animal.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: National Science Foundation.