Nos acercamos al pináculo de la historia evolutiva de la Tierra.

Para la gran mayoría de los animales de la Tierra, respirar es sinónimo de vida. Durante los primeros 2 mil millones de años de nuestro planeta, el oxígeno fue escaso.

Esto no significa que la Tierra estuvo sin vida todo ese tiempo, sino que la vida fue más rara, significativamente diferente de nuestro conocimiento actual.

Solo cuando las bacterias más complejas, que podían ser fotosintetizadas, llegaron a la escena, las cosas cambiaron, lo que provocó lo que los científicos llamaron el Gran Evento de Oxidación. Pero, ¿cuándo sucedió todo esto? ¿Y cómo salió todo mal?

Las nuevas técnicas de análisis de genes han dado lugar a nuevos programas. Las estimaciones muestran que las bacterias tardaron 400 millones de años en tragar luz y liberar oxígeno antes de que la vida floreciera realmente.

En otras palabras, probablemente hubo organismos en nuestro planeta capaces de realizar la fotosíntesis mucho antes de la Gran Oxidación.

«Durante la evolución, todo comienza pequeño». explica Geómetro Greg Fournier del Instituto de Tecnología de Massachusetts.

«Si bien hay evidencia de la fotosíntesis temprana del oxígeno, la innovación evolutiva más asombrosamente asombrosa de la Tierra, todavía le tomó cientos de millones de años volar».

Actualmente hay dos historias en competencia que explican la evolución de la fotosíntesis de bacterias específicas llamadas cianobacterias. Algunas personas piensan que el proceso natural de convertir la luz solar en energía alcanzó una etapa evolutiva bastante temprano, pero se desarrolló con una «fusión lenta». Otros creen que la fotosíntesis se desarrolló más tarde, pero «creció como un bosque».

Gran parte de la controversia se debe a especulaciones sobre la velocidad de la evolución bacteriana: diferentes interpretaciones de los registros fósiles.

Así que Fournier y sus colegas han agregado ahora otra forma de análisis a la mezcla. En casos raros, las bacterias a veces pueden heredar genes no de sus padres sino de otra especie distante. Esto puede suceder cuando una célula «come» a otra, incorporando los genes de otra en su genoma.

Los científicos pueden usar esta información para averiguar las edades relativas de diferentes grupos bacterianos. por ejemplo, quienes robaron genes deben haberlos vinculado a especies que coexistían con ellos.

Estas relaciones se pueden comparar con experimentos de datación más específicos, como los modelos de reloj molecular que utilizan las secuencias genéticas de los organismos para rastrear la historia del cambio genético.

Para hacer esto, los investigadores peinaron los genomas de miles de especies bacterianas, incluidas las cianobacterias. Buscaban casos de transferencia genética horizontal.

En total, identificaron 34 ejemplos claros. Al comparar estos ejemplos con modelos de reloj de seis moléculas, los autores encontraron que uno es particularmente retrospectivo. Al eliminar este modelo de la mezcla, el equipo realizó cálculos para averiguar qué edad tienen realmente las bacterias fotosintéticas.

Los hallazgos muestran que todas las especies de cianobacterias que viven en la actualidad tienen un ancestro común que existió hace unos 2.900 millones de años. Mientras tanto, los ancestros ellos Los antepasados ​​evolucionaron a partir de bacterias no fotosintéticas hace unos 3.400 millones de años.

«La fotosíntesis probablemente tuvo lugar en algún lugar entre esas dos fechas».

Según el modelo evolutivo preferido del equipo, las cianobacterias probablemente fueron fotosintetizadas al menos 360 millones de años antes de GEO. Si son correctos, esto confirma aún más la hipótesis del «fusible lento».

«Este nuevo documento arroja luz significativa sobre la historia de la oxigenación de la Tierra al unir la inteligencia genómica, incluidas las transmisiones horizontales de genes, de nuevas formas». dice el químico bioquímico Timothy Lyons de la Universidad de California, Riverside.

«Los resultados hablan del comienzo de la producción biológica de oxígeno, su importancia ecológica, las formas en que proporciona restricciones vitales al control de la oxigenación más temprana de los océanos, los patrones de acumulación posterior en la atmósfera».

Los autores esperan utilizar una técnica de análisis de genes similar en el futuro para analizar organismos distintos de las cianobacterias.

El estudio fue publicado Actas de la Royal Society B:.