El oxígeno es parte fundamental de la vida en la Tierra. Después de una ola de este gas en la atmósfera hace unos 2.500 millones de años, la vida multicelular en nuestro planeta comenzó a florecer.
El momento no es una coincidencia, pero el oxígeno no puede atribuirse todo el mérito. Según algunos científicos, existe otro elemento que también es crucial para este boom evolutivo, y su nombre es hierro.
En una nueva revisión de la disponibilidad de hierro para la vida a lo largo de la historia de nuestro planeta, el científico de la Tierra de la Universidad de Oxford Jon Wade y su equipo proponen que las fluctuaciones de este metal ayudaron a impulsar la evolución en la Tierra.
Hoy dia, el hierro es un elemento necesario para prácticamente toda la vida. Es lo que permite a las células sentir el oxígeno, generar energía, replicar el ADN y expresar genes. De hecho, hay solo dos organismos conocidos en nuestro planeta que actualmente no necesitan este metal para sobrevivir.
En los primeros días de la Tierra, había mucho hierro geológico disponible, especialmente en el manto y la corteza. El hierro sólido que se encuentra aquí probablemente fue «sembrado» por meteoritos del espacio exterior, y dado que este material podría disolverse en océanos antiguos, el hierro también abundaba en el medio marino.
siguiendo el Gran evento de oxidación (GOE), sin embargo, las condiciones empezaron a cambiar. El hierro soluble comenzó a escasear y aumentó la competencia por el hierro entre las células.
Las formas de vida, por lo tanto, tuvieron que descubrir cómo reciclar el hierro de las células muertas, robar el hierro de las células vivas o vivir en otra célula y usar su dispositivo de agarre de hierro para mantenerse con vida.
Estas batallas por el hierro son lo que algunos científicos creen que desencadenó la evolución multicelular.
«La infección, la depredación y la endosimbiosis son conductas que cambian el enfoque de la adquisición de hierro de fuentes minerales a otras formas de vida, y cada una de las tres conductas puede evolucionar a otras con el tiempo; por ejemplo, las infecciones inicialmente exploratorias pueden volverse de apoyo mutuo. Simbióticas, » Los autores explicar.
En comparación con los eucariotas modernos u organismos multicelulares, se cree que las formas más antiguas de vida unicelular, como las bacterias y las arqueas, dependían más del hierro para sobrevivir.
Esto sugiere que los organismos modernos han aprendido a usar el elemento de manera más eficiente durante millones de años, ya que su presencia en el medio ambiente ha fluctuado.
Según esta nueva teoría, los océanos de la Tierra han perdido la mayor parte de su hierro soluble debido al aumento de oxígeno atmosférico. Cuando el agua y el hierro sólido interactúan en presencia de oxígeno, el hierro se oxida rápidamente, lo que es más difícil de usar para los seres vivos.
Para agarrar el elemento de esta forma, las células necesitan desarrollar pequeñas moléculas orgánicas llamadas sideróforos. Hoy en día, casi todas las bacterias, plantas y hongos tienen estas estructuras, pero hace miles de millones de años esto representaba una nueva forma de supervivencia.
A medida que las formas de vida sideróforos comenzaron a reunirse cerca de un número limitado de fuentes geológicas ricas en hierro, los investigadores creen que el hacinamiento condujo inevitablemente a «interacciones cada vez más complejas entre las células».
Las arqueas en las aguas termales de Yellowstone, por ejemplo, solo pueden prosperar realmente en las esteras de óxido de hierro. Si bien los eucariotas modernos pueden vivir fuera de estas fuentes geológicas, siempre que haya formas biológicas de hierro disponibles.
«A pesar del agotamiento del hierro biodisponible, a lo largo de la recuperación de la vida posterior al GOE y su posterior diversificación (y el paso a través de otros sucesivos eventos de extinción masiva), el hierro ha conservado su preeminencia en los sistemas biológicos», afirman los autores. escribir.
«Presumiblemente, esto se debe a que el hierro tiene propiedades electroquímicas únicas que hacen posible, o hacen eficientes, una variedad de procesos bioquímicos, de modo que otros elementos no pueden ser reemplazados en gran medida por hierro en las proteínas sin causar una desventaja significativa».
La simple falta de reemplazo de hierro significa que los organismos tuvieron que competir, engañar o cooperar para sobrevivir después del GOE, y estos desarrollos podrían muy bien haber causado adaptaciones extremas en los genomas y el comportamiento celular a lo largo del tiempo.
Cuando el mas reciente Evento de oxigenación neoproterozoica lo que sucedió hace unos 500 millones de años solo ha exacerbado estos cambios.
Por lo tanto, el comienzo de la vida terrestre puede haber comenzado con una abundancia de hierro, pero solo cuando el hierro se volvió escaso, estas formas de vida comenzaron a crecer en complejidad.
Dado que un aumento del CO atmosféricodos podría aumentar la deficiencia de hierro en la cadena alimentaria, los investigadores dicen que necesitamos saber más sobre cómo la vida se ocupa de los reflujos y flujos de este elemento crucial.
Los resultados también indican una posible forma de medir el potencial de vida en otros planetas, como Marte, donde también se puede encontrar óxido de hierro en el manto. Si este planeta es lo suficientemente rico en hierro, podría indicar un posible puerto para algunas de las formas de vida más simples.
La investigación fue publicada en PNAS.
