Nueva teoría sugiere que los microbios y minerales del océano pueden haber oxigenado la Tierra
La mayor parte de la vida en la Tierra se puede dividir ampliamente en consumidores de oxígeno y productores de oxígeno.
Este delicado equilibrio entre los que dan y los que toman mantiene la concentración de oxígeno en la atmósfera de nuestro planeta en torno al 21 %. Y, sin embargo, no siempre fue así.
Durante los primeros mil millones de años de existencia de la Tierra, el oxígeno era relativamente escaso. Luego, aparentemente de la nada, el gas diatómico aumentó repentinamente.
Se estaba dando más oxígeno del que se tomaba, pero ¿cómo y por qué sucedía esto?
Los científicos han reflexionado sobre estos misterios durante años, y los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) tienen una nueva hipótesis. Quizás algunos microbios estaban en la línea entre los productores y consumidores de oxígeno.
Se sabe que los microbios en las profundidades del océano usan oxígeno para descomponer la materia orgánica. Pero, ¿y si otro microbio estuviera mordiendo el oxígeno del océano antes de que otros consumidores pudieran llegar a él?
Teóricamente, si un microbio solo ha oxidado parcialmente la materia orgánica, existe una buena posibilidad de que los restos se unan químicamente a los minerales en el sedimento oceánico.
Este entierro de oxígeno evitaría que el material orgánico se oxidara más completamente al ser descompuesto por microbios más voraces. Como tal, el oxígeno tendría la oportunidad de acumularse en el agua antes de filtrarse a la atmósfera. Luego, el océano puede absorberlo nuevamente, creando un ciclo de retroalimentación positiva.
«Eso nos llevó a preguntar, ¿existe un metabolismo microbiano que produzca POOM (materia orgánica parcialmente oxidada)?» recordar geobiólogo Gregory Fourier.
Como puedes ver, lo hubo. Buscando en la literatura científica, Fourier y sus colegas, Haitao Shang y Daniel Rothman, aterrizaron en un grupo bacteriano conocido como SAR202.
Este grupo moderno de bacterias puede oxidar parcialmente la materia orgánica en los océanos profundos de hoy. Puede hacerlo a través de una enzima conocida como monooxigenasa de Baeyer-Villiger o BVMO.
Al rastrear el linaje genético de esta enzima, los autores descubrieron que existía entre los microbios que evolucionaron antes del gran evento de oxidación.
Además, los picos de oxígeno de la Tierra primitiva parecen coincidir con la expansión de este gen. En otras palabras, a medida que la capacidad de oxidar parcialmente el material orgánico se extendió entre los microbios, también hubo un aumento en los niveles de oxígeno atmosférico.
El momento podría ser una coincidencia, o podría implicar que los microbios con estos genes ayudaron a iniciar el gran evento de oxidación.
A medida que el oxígeno se hizo más disponible en el medio ambiente, probablemente apoyó la diversificación de metabolismos oxidativos similares en otros microbios.
«Esto puede parecer contradictorio: después de todo, los procesos metabólicos oxidativos consumen O2», escriben los autores. escribe.
«Sin embargo, una retroalimentación positiva potencialmente importante radica en la interacción de los productos metabólicos oxidados con los minerales en ambientes sedimentarios».
La materia orgánica parcialmente oxidada se une más fuertemente a las superficies minerales en los sedimentos oceánicos. Esto significa que las enzimas de los microbios no pueden alcanzarlo tan fácilmente.
Por lo tanto, el oxígeno enterrado puede persistir durante grandes escalas de tiempo geológicas, lo que lleva a la acumulación de oxígeno en los océanos y la atmósfera de la Tierra.
En algún momento, este ciclo de retroalimentación positiva se habría equilibrado con un 21 % de oxígeno en la atmósfera, probablemente cuando evolucionaron suficientes formas de vida para comenzar a consumir el elemento.
Desde entonces, se ha establecido la escala entre consumidores y productores de oxígeno.
Otro estudio reciente apoya esta hipótesis, lo que sugiere que el entierro de materia orgánica en un ambiente con poco oxígeno desempeñó un papel más importante en el gran evento de oxigenación de la Tierra de lo que pensábamos.
Al revés de bacterias fotosintéticas que oxigenan la atmósfera y luego el océano¿Qué pasaría si los minerales del océano oxigenaran la atmósfera?
Se necesita más investigación para desarrollar estas ideas, pero hasta ahora, parecen ser posibles explicaciones.
“Proponer un nuevo método y mostrar evidencia de su plausibilidad es el primer pero importante paso”, dice Fournier. «Identificamos esto como una teoría digna de estudio».
El estudio fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza.
