Descubren porqué la vida tardó cerca de 2000 millones de años en desarrollarse

El investigador Simon Poulton, del departamento de Ingeniería Civil y Geociencia de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) y uno de los autores del trabajo, señala que durante décadas se suponía que el océano se enriqueció en oxigeno poco después de que este elemento aumentara en la atmósfera hace aproximadamente 2.400 millones de años, pero el reciente estudio "proporciona la confirmación de que hubo un retraso en la oxigenación del océano y, además, ahora se cree que la disponibilidad de molibdeno puede haber resultado clave en la evolución animal”. "Por fin está tomando forma una visión coherente de las condiciones ambientales que dieron lugar a la evolución de la vida animal”, añade Poulton.

Hasta ahora se conocía que, tras el incremento inicial del porcentaje de oxígeno en la atmósfera terrestre hace 2.400 millones de años, el oxígeno se transfirió a la superficie del océano, haciendo posible la vida de los primeros microorganismos aerobios. No obstante, la diversidad de esas formas de vida unicelulares se mantuvo en niveles bajos, y sus descendientes multicelulares (animales) no aparecieron hasta hace aproximadamente 600 millones de años.

Los investigadores realizaron un seguimiento del molibdeno en los esquistos negros, un tipo de roca sedimentaria rica en materia orgánica que se encuentra en los océanos. Este elemento es un micronutriente clave para las formas de vida que controlan la producción de oxígeno oceánico y atmosférico. Con la sospecha de que la deficiencia en oxígeno y molibdeno podría explicar el retraso evolutivo, el equipo midió la abundancia de molibdeno en sedimentos marinos fósiles a lo largo del tiempo, con el fin de estimar en qué medida se había disuelto el metal en el agua marina en la que se formaron los sedimentos. Los científicos encontraron pruebas significativas directas de un océano en el que se había agotado el molibdeno, en comparación con los elevados niveles que se pueden medir en el agua de mar actual, rica en oxígeno.

“Este agotamiento del molibdeno puede haber retrasado el desarrollo de formas de vida complejas, como los animales, durante casi 2.000 millones de años en la historia de la Tierra”, dice el profesor Timothy Lyons, que lidera el proyecto desde el departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de California. También señala que la cantidad de molibdeno en el océano “probablemente desempeñó un papel importante en el desarrollo de las primeras formas de vida, y como en el caso del hierro en la actualidad, puede considerarse un micronutriente que apoya el desarrollo de la vida regulando el ciclo del nitrógeno en el océano”.

El investigador indica además: “Al mismo tiempo, la reducida concentración de molibdeno en el océano primitivo pone de manifiesto la extensión global del bajo contenido de oxígeno en el agua marina, y de ello se deduce que el porcentaje de oxígeno en la atmósfera continuaba siendo muy bajo. Conocer el porcentaje de oxígeno presente en el océano primitivo es importante por muchas razones, como un mejor conocimiento de cómo y cuándo comenzaron a acumularse en la atmósfera cantidades apreciables de oxígeno. Estas primeras etapas de la oxigenación son las que dieron lugar a los primeros animales hace casi 600 millones de años, que más o menos constituye sólo la última décima parte de la historia de la Tierra”.

Para que la vida animal se iniciara, sobreviviera y finalmente se expandiera sobre la Tierra fue necesario que se superara un nivel umbral del contenido de oxígeno de la atmósfera, estimado en la actualidad entre el 1 y el 10%. Algunos estudios realizados anteriormente mostraron que la oxigenación de la Tierra se produjo en dos etapas importantes. En la primera de ellas, que se dio hace aproximadamente 2.400 millones de años, el océano pasó a un estado en el que únicamente la superficie estaba oxigenada por bacterias fotosintéticas, pero en el océano profundo la presencia de oxígeno era relativamente escasa. La segunda etapa, que se produjo aproximadamente hace 600 millones de años, marcó un punto en que todo el océano se oxigenó totalmente, en un proceso que todavía no se conoce en su totalidad. El objetivo de esta investigación era determinar el estado del océano entre esas dos etapas.

Mediante el seguimiento de la concentración de molibdeno en los esquistos negros ricos en materia orgánica, los investigadores han hallado que el océano profundo mantuvo bajos niveles de oxígeno y molibdeno después de la primera etapa. Esas condiciones podrían haber afectado negativamente al desarrollo de los eucariontes primitivos, nuestros antepasados unicelulares. El registro de molibdeno muestra también que las profundidades del océano se oxigenaron completamente hace sólo unos 550 millones de años.

Según la investigación, los periodos en que se produjeron las etapas de oxigenación sugieren una interrelación entre diversos eventos significativos en la historia de la Tierra. Los científicos han especulado desde hace años que la evolución de los primeros organismos multicelulares estaba ligada de algún modo a la denominada hipótesis de la bola de nieve, según la cual la Tierra estuvo cubierta, de polo a polo, por una gruesa capa de hielo durante millones de años. La oxigenación de los océanos y la evolución de la vida animal se produjeron poco después de la última de las glaciaciones globales de la Tierra.

Además de las universidades de California y Newscastle, en este trabajo han participado investigadores de la Institución Carnegie de Washington y la Universidad Estatal de Arizona (EEUU), la Universidad de Quebec (Canadá) y la Academia China de las Ciencias de Pekín (China). La investigación ha contado con el apoyo de la National Science Foundation Division of Earth Sciences del Instituto de Astrobiología de la NASA, en Estados Unidos, y el Natural Environment Research Council del Reino Unido.