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| Hace unos 2.300 millones de años, el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera, hasta alcanzar los niveles de vida que respiramos hoy. Una nueva hipótesis propuesta por científicos del MIT sugiere un mecanismo para explicar cómo pudo ocurrir esto. En la imagen, ejemplos de organismos del Paleoproterozoico. Imagen: MIT News |
Hace unos 2.300 millones de años, el Gran Evento de Oxigenación o GOE introdujo el oxígeno libre en nuestra atmósfera. Sin embargo, la causa de este evento sigue siendo uno de los grandes misterios de la ciencia.
Los científicos del MIT han propuesto una nueva hipótesis, que sugiere que las interacciones entre ciertos microbios marinos y los minerales de los sedimentos oceánicos provocaron la acumulación de oxígeno en la atmósfera. Estas interacciones ayudaron a evitar el consumo de oxígeno, desencadenando un proceso de autoamplificación en el que cada vez había más oxígeno disponible para acumularse en la atmósfera.
Los científicos formularon sus hipótesis mediante análisis matemáticos y evolutivos. Esto demuestra que los microbios -que existían antes del GOE- desarrollaron la capacidad de interactuar con el sedimento de la forma que los científicos propusieron.
La atmósfera de la Tierra primitiva carecía de oxígeno. Esto cambió tras el Gran Evento de Oxidación.
Gregory Fournier, profesor asociado de geobiología en el EAPS, dijo: "Si se observa la historia de la Tierra, parece que hubo dos saltos, en los que se pasó de un estado estable de poco oxígeno a un estado estable de mucho más oxígeno, uno en el Paleoproterozoico y otro en el Neoproterozoico. Estos saltos no pudieron deberse a un aumento gradual del exceso de oxígeno. Tuvo que haber algún bucle de retroalimentación que causó este cambio de estabilidad".
Los científicos se preguntaron si este bucle de retroalimentación podría haber provenido del proceso en el océano.
Los científicos explicaron que "los microbios del océano utilizan el oxígeno para descomponer la materia orgánica. Este proceso implica el consumo de carbono orgánico mediante la oxidación, acompañado del consumo de oxígeno. Esto nos hizo reflexionar sobre si ha habido algún proceso por el que la presencia de oxígeno estimuló su posterior acumulación".
Para encontrar la respuesta, los científicos crearon un modelo matemático. Su modelo predecía: Si los microbios tuvieran la capacidad de oxidar sólo parcialmente la materia orgánica, la materia parcialmente oxidada, o "POOM", se volvería efectivamente "pegajosa" y se uniría químicamente a los minerales del sedimento de manera que protegería el material de una mayor oxidación. El oxígeno que, de otro modo, se habría consumido para degradar completamente el material, quedaría libre para acumularse en la atmósfera.
Según los científicos, este proceso debe desencadenarse como un bucle de retroalimentación, acumulando oxígeno en la atmósfera, provocando un equilibrio de alto oxígeno.
Fourier dice: "Eso nos llevó a preguntarnos si existe un metabolismo microbiano que produzca POOM".
Para averiguarlo, los científicos hurgaron en la literatura científica e identificaron un grupo de microbios que oxida parcialmente la materia orgánica en el océano profundo. Encontraron unos microbios que pertenecen al grupo bacteriano SAR202. Su oxidación parcial se lleva a cabo mediante una enzima, la monooxigenasa de Baeyer-Villiger, o BVMO.
Mediante un análisis filogenético, el equipo determinó hasta dónde se podía remontar el microbio y el gen de la enzima. Descubrieron que estas bacterias tienen ancestros anteriores a la GOE. Además, el gen de la enzima podía rastrearse en varias especies microbianas desde tiempos anteriores al GOE.
Los científicos también descubrieron que el GOE aumenta significativamente la diversificación del gen o el número de especies adquiridas.
El autor principal, Haitao Shang, antiguo estudiante de posgrado del MIT, dijo: "Encontramos algunas correlaciones temporales entre la diversificación de los genes productores de POOM y los niveles de oxígeno en la atmósfera. Eso apoya nuestra teoría general".
Los científicos tienen previsto realizar más investigaciones al respecto para confirmar esta hipótesis.
Fuentes, créditos y referencias:
Shang, H., Rothman, D.H. & Fournier, G.P. Oxidative metabolisms catalyzed Earth’s oxygenation. Nat Commun 13, 1328 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28996-0
Fuente: MIT