Enrico A. Ruiz
Para la mayoría de los animales de la Tierra, la respiración es sinónimo de vida. Sin embargo, durante los primeros 2,000 millones de años de existencia de nuestro planeta, el oxígeno escaseaba. Eso no significa que la Tierra estuvo sin vida durante todo ese tiempo, pero esa vida fue más rara y muy diferente de lo que conocemos hoy. Solo cuando las bacterias más complejas que podían realizar la fotosíntesis entraron en escena todo comenzó a cambiar, desencadenando lo que los científicos llaman el “Gran Evento de Oxidación” (GEO). Pero, ¿cuándo sucedió todo esto? Una nueva técnica de análisis de genes ha proporcionado las pistas de una nueva línea de tiempo. Las estimaciones derivadas sugieren que las bacterias necesitaron 400 millones de años de usar luz solar y de expulsar oxígeno antes de que la vida pudiera realmente prosperar. En otras palabras, probablemente había organismos en nuestro planeta capaces de realizar la fotosíntesis mucho antes del GEO. A pesar de que hay evidencia de fotosíntesis oxigénica temprana (que es la innovación evolutiva más importante y realmente sorprendente en la Tierra), todavía tomó cientos de millones de años para que despegara.
Actualmente hay dos narrativas en competencia para explicar la evolución de la fotosíntesis en bacterias especiales conocidas como cianobacterias. Algunos piensan que el proceso natural de convertir la luz solar en energía llegó a la escena evolutiva bastante temprano, pero que progresó lentamente. Otros piensan que la fotosíntesis evolucionó más tarde, pero se dispersó rápidamente por todo el planeta. Gran parte del desacuerdo se debe a suposiciones sobre la velocidad a la que evolucionan las bacterias y a diferentes interpretaciones del registro fósil. Para enfrentar esta situación científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts idearon otra aproximación: En casos raros, una bacteria a veces puede heredar genes no de sus padres, sino de otra especie relacionada lejanamente. Esto puede suceder cuando una célula “come” a otra e incorpora los genes de la otra en su genoma. Esta información se usó para averiguar las edades relativas de diferentes grupos bacterianos. Aquellos que han incorporado genes deben haberlos obtenido de una especie que existía al mismo tiempo que ellos. Estas relaciones se pueden comparar con intentos de datación más específicos, como los modelos de reloj molecular, que utilizan las secuencias genéticas de los organismos para rastrear una historia de cambios genéticos.
Con este fin, los investigadores examinaron los genomas de miles de especies bacterianas, incluidas las cianobacterias. En total, identificaron 34 ejemplos claros. Al comparar estos ejemplos con seis modelos de reloj molecular, encontraron que uno encajaba de manera más consistente. Con este modelo el equipo realizó estimaciones para averiguar qué edad tienen realmente las bacterias fotosintéticas. Los hallazgos sugieren que todas las especies de cianobacterias que viven en la actualidad tienen un ancestro común que existió hace unos 2,900 millones de años. A su vez, los ancestros de esos antepasados se ramificaron a partir de bacterias no fotosintéticas hace aproximadamente 3,400 millones de años. La fotosíntesis probablemente evolucionó en algún punto intermedio. Según el modelo evolutivo preferido del equipo, las cianobacterias probablemente estaban realizando la fotosíntesis al menos 360 millones de años antes del GEO. Si tienen razón, esto respalda aún más la hipótesis del «progreso lento». Así, este estudio arroja nueva luz sobre la historia de la oxigenación de la Tierra al unir, de formas novedosas, el registro fósil con datos genómicos, incluida la transferencia horizontal de genes.
