Los científicos llevan muchas décadas intentando averiguar en qué momento el planeta se llenó de oxígeno. Ahora, una investigación que utilizó una nueva técnica de análisis genético ha descubierto pistas que indican un inicio hace 2.900 millones de años. Los datos se publicaron en Proceedings of the Royal Society B.
“En la evolución, las cosas siempre comienzan con algo pequeño. A pesar de que hay evidencia de la fotosíntesis oxigénica temprana (…) todavía tomó cientos de millones de años para que despegara”, afirma el geobiólogo Greg Fournier del MIT.
Transferencia horizontal
Con la finalidad de fechar con precisión el origen de las cianobacterias y la fotosíntesis oxigenada, el equipo emparejó la datación por reloj molecular con la transferencia horizontal de genes. Este es un método independiente que no se basa completamente en fósiles o suposiciones de velocidad.
Normalmente, un organismo hereda un gen verticalmente, cuando se transmite de los padres del organismo. En raras ocasiones, un gen también es capaz de saltar de una especie a otra, especies relacionadas lejanamente. Por ejemplo, una célula puede comerse a otra y, en el proceso, incorporar algunos genes nuevos a su genoma.
Cuando se encuentra una transferencia genética horizontal de este tipo, queda claro que el grupo de organismos que adquirió el gen es evolutivamente más joven al grupo del que se originó.
El trabajo
Los investigadores razonaron que tales casos podrían usarse para determinar las edades relativas entre ciertos grupos de bacterias, las cuales se compararían con las edades que predicen varios modelos de reloj molecular. El modelo más próximo probablemente sea el más preciso.
Luego, ese modelo se usaría para estimar con precisión la edad de otras especies bacterianas, específicamente, las cianobacterias. Siguiendo este razonamiento, los científicos buscaron casos de transferencia horizontal de genes a través de los genomas de miles de especies bacterianas, incluidas las cianobacterias.
Asimismo, emplearon nuevos cultivos de cianobacterias modernas para usar con mayor precisión cianobacterias fósiles como calibraciones. Según los resultados, identificaron 34 casos claros de transferencia genética horizontal.
Antes de lo que se creía
Posteriormente encontraron que uno de cada seis modelos de reloj molecular coincidía consistentemente con las edades identificadas en el análisis de transferencia de genes horizontal. Así, ejecutaron este modelo para estimar la edad del grupo de las cianobacterias “corona”, que abarca todas las especies en la actualidad y de la cual se sabe que exhiben fotosíntesis oxigenada.
Por otro lado hallaron que durante el eón Arqueano ya existía el grupo corona (se originó hace unos 2.900 millones de años). Las cianobacterias en su conjunto se ramificaron de otras bacterias hace unos 3.400 millones de años.
Lo anterior sugiere fuertemente que la fotosíntesis oxigenada ya estaba ocurriendo 500 millones de años antes del Gran Evento de Oxidación. Además, las cianobacterias ya producían oxígeno durante bastante tiempo antes de que se acumulara en la atmósfera. El análisis de igual forma reveló que, poco antes del Gran Evento de Oxidación, hace unos 2.400 millones de años, las cianobacterias experimentaron un estallido de diversificación.
Ello implica que una rápida expansión de las cianobacterias habría inclinado a la Tierra hacia el GEO y lanzado oxígeno a la atmósfera. El equipo ahora planea aplicar la transferencia de genes horizontal más allá de las cianobacterias para precisar los orígenes de otras especies esquivas.