Es indudable que las bacterias han sido, son, y serán, una verdadera fuerza de la Naturaleza. Son casi tan antiguas como el propio planeta, y aunque son pequeñas y su efecto individual es prácticamente imperceptible al ojo humano, no olvidemos que ellas son multitud y que han tenido todo el tiempo del mundo. Pensad que, si la Tierra tiene unos 4.600 millones de años, estos pequeños individuos llevan operando aproximadamente un 80% de su vida cual trabajador inconsciente e incansable. Durante todo este tiempo han tenido la oportunidad de explorar muchísimas funciones metabólicas diferentes, tanto por la parte de degradación de multitud de compuestos, de la construcción de moléculas útiles para ellas, o la utilización de una infinidad de compuestos químicos como fuente de energía. Tal y como nosotros usamos el oxígeno, por ejemplo. Estos metabolismos, desde la química del ambiente hacia los organismos, y de éstos hacia su entorno, generan flujos de materia interesantísimos que han producido cambios drásticos a escala planetaria, y de los cuales voy a hablar de uno en particular que fue crucial para nuestra existencia: el gran evento de oxidación.
La atmósfera antigua tuvo una composición muy diferente a la actual, con su 21% de oxígeno tan útil para nosotros hoy en día. De hecho, este elemento estuvo prácticamente ausente durante casi toda la primera mitad de la edad de la Tierra, con menos del 0.001% del nivel actual. Niveles homeopáticos, oiga. ¿Qué pudo haber pasado para que el oxígeno aumentara de tal forma que hoy sea casi una cuarta parte del aire que respiramos? Uno de los mayores inventos de la evolución, la fotosíntesis oxigénica. De la fotosíntesis hemos oído hablar todo el mundo, es esa cosa que hacen las plantas en sus hojas. Pero con un poco más de detalle, ¿qué es realmente la fotosíntesis? ¿Cómo funciona? La fotosíntesis es el noble arte de utilizar la luz del sol y el agua para poder incluir el carbono inorgánico del CO2 (o dióxido de carbono), en moléculas orgánicas que después pueda utilizar el organismo. Esas moléculas orgánicas son las que después usará para comer el propio bicho. Es una forma de convertir algo inerte y abundante, como es el dióxido de carbono, en algo útil. Uno de los productos de este proceso es, exacto, ¡el oxígeno! Más abajo podéis ver la reacción general de este proceso, en el que el dióxido de carbono y el agua se unen para producir materia orgánica y oxígeno, gracias a la energía de la luz solar. Y vamos, el oxígeno no es cosa menor, o, dicho de otro modo, es cosa mayor. Sin él, estaríamos muertos en muy poco tiempo al igual que todos los animales, y prácticamente todos los eucariotas. Necesitamos el oxígeno para vivir, es el elemento que usan nuestras mitocondrias para completar una compleja cadena de transporte electrónico que al final deriva en la energía que tenemos para hacer nuestros procesos diarios.
De todas formas, el oxígeno nunca tuvo la buena aceptación que tiene hoy en día entre los seres vivos. Tened en cuenta que a este elemento le da por reaccionar con un montón de cosas químicas en general, y claro, cuando estás cómo viviendo con tu metabolismo basado en el azufre y viene el oxígeno y le da por ligarse a tus moléculas… Lo más normal es que al final mueres, porque no tienes disponibilidad de nada. El oxígeno ha jodido la fiesta. Pero ah, amigo, una vez apareció este elemento algo maravilloso empezó a ocurrir. Algunos organismos empezaron a aprender a utilizarlo y a amansarlo, a sacar provecho de él en sus triquiñuelas energéticas a la vez que impedían, con buen acierto, que hubiera mucho de ese “oxígeno libre” que se uniera a otras moléculas vitales. Este dominio sobre el oxígeno tuvo unas consecuencias monstruosas para la biosfera hace 2.000 millones de años, ya que los organismos tuvieron que elegir entre adaptarse a este nuevo elemento, morir, o esconderse. Bueno, esconderse o que no te pille porque vives en unas condiciones en las cuales el oxígeno no entra. Pero el efecto de esto es que las células de ese entonces aprendieron a “respirar”, se inventó la respiración celular. Y al más puro estilo de la energía nuclear, pasa algo parecido con el oxígeno: es peligroso, pero si lo usas bien, obtienes una cantidad de energía muchísimo mayor de la que obtenías antes. Y con la energía viene el avance.
Recordad una cosa otra vez, vosotros respiráis. ¿Podéis, ahora, ver las implicaciones que este evento tuvo en la Tierra? Gracias al descubrimiento del oxígeno, la evolución de formas de vida más complejas fue posible. Al obtener más energía, eres capaz de hacer más cosas, te estructuras mejor internamente, y eres capaz de explorar rutas metabólicas totalmente desconocidas antes. Y, sobre todo, este proceso fue fundamental para que una bacteria y una arquea tuvieran un affaire evolutivo, y dieran como resultado a los eucariotas de hoy en día. Sí, nosotros, los que respiramos. Más concretamente, fue la unión entre una bacteria que sabía respirar, y una arquea que la pudo hospedar. Dicho de una forma muy burda y basta, fue como si al garaje de tu abuelo le metes un par de generadores nucleares (ahí, en plan peli de Marvel) y pasas de poder arreglar la puerta del armario, a poder acelerar partículas.
Realmente, el aumento de oxígeno tuvo lugar en dos tandas diferentes. La primera fue cuando las bacterias aprendieron a hacer la fotosíntesis. A partir de este primer evento de oxigenación, este elemento aumentó de forma sensible lo que permitió la evolución de la susodicha respiración celular, la unión entre bacterias y arqueas, y la aparición de eucariotas. Una vez aparecieron éstos, el segundo evento de oxigenación tuvo lugar cuando aparecieron las primeras algas, aumentando los niveles de oxígeno hasta los niveles que tenemos hoy en día. De hecho, durante el Carbonífero, el oxígeno llegó a aumentar hasta una concentración del 35%, lo que provocó la aparición de insectos enormes como libélulas de más de medio metro «de eslora». Unos bicharracos de cuidado. En cualquier caso, gracias a la aparición de este elemento, la vida pudo progresar hasta la multicelularidad y la consciencia, y es, en cierta parte, responsable de que ahora estéis leyendo unas líneas que otro ser consciente ha podido escribir.
Daniel Martínez Martínez (@dan_martimarti) es licenciado en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia, donde también realizó el máster Biología molecular, celular y genética. Realizó su doctorado a caballo entre el FISABIO (Fundación para el fomento de la investigación Sanitaria y Biomédica) y el IFIC (Instituto de Física Corpuscular). Su labor investigadora está centrada en el estudio de la relación entre la composición funcional y de diversidad de la microbiota humana, y el estado de salud-enfermedad de los individuos. Durante los últimos años ha mantenido una actividad de divulgación científica escrita, además de participar en la organización de eventos como Expociencia. Actualmente trabaja en el Imperial College de Londres.
Al parecer, una de las formas hipotéticas para descubrir si un planeta está habitado, es estudiar su atmósfera.
Esto parece obvio pero a lo que realmente me refiero es a la búsqueda de compuestos reactivos como el oxígeno que no pudieran existir libremente en forma molecular. Eso demostraría que hay algún tipo de ciclo reponedor de esa molécula en concreto.