Así llegó el oxígeno a la Tierra

Para viajar tan atrás en el tiempo, Gustavo Caetano-Anollés, de la Universidad de Illinois, junto a investigadores de China y Corea del Sur, tuvieron que realizar un trabajo digno del mejor de los detectives. Primero rastrearon el mayor número posible de genomas publicados en el mundo , de todos los grupos de organismos conocidos (excepto los virus). Y se centraron, en todos los casos, en una serie de "piezas" concretas de las proteínas, conocidas como "dominios".

Estas piezas poseen sus propias formas bien definidas, lo que da pistas sobre la función de las proteínas a las que pertenecen y pueden ser clasificadas en varias clases. Sencillamente, los investigadores pueden diferenciar los distintos dominios en base a sus formas.

Según explica Caetano-Anollés, a lo largo del tiempo las proteínas con muchos dominios pueden intercambiarlos, igual que se cambian las piezas de un Lego. Lo cual resulta problemático, ya que estos cambios pueden ocultar a la vista de los científicos el origen evolutivo de cada dominio concreto.

Por eso, el equipo de investigadores decidió estudiar solo proteínas con un solo dominio que codifica una única función. Así, limitando el campo de estudio a dominios que regularan el metabolismo aeróbio, consiguieron llegar hasta el origen mismo de este proceso.

Los investigadores fabricaron también una especie de reloj molecular para estabecer la secuencia evolutiva de cada una de las proteínas estudiadas. Y después ligaron esa secuencia con la escala de tiempo geológico. Relacionando en el tiempo la aparición de ciertos dominios con acontecimientos como la aparición de las eucariotas (las primeras células con membrana y una estructura interna bien definida), Caetano-Anollés y sus colegas lograron determinar la fecha aproximada de la aparición de cada dominio concreto.

"Los relojes moleculares no son perfectos -explica el científico- y a veces no se comportan bien. Pero los dominios que logramos asociar a determinados acontecimientos clave tienen un excelente grado de coincidencia".

Por ejemplo, los investigadores hallaron que el proceso aerobio más antiguo fue la producción de Pyridoxal, que es la forma activa de la vitamina B6. Y ese proceso empezó a tener lugar hace unos 2.900 millones de años, junto a una enzima productora de oxígeno llamada catalasa de manganeso . Esta enzima trabaja sobre el peróxido de hidrógeno, descomponiendo sus moléculas en oxígeno y agua.

La hipótesis de Caetano-Anollés es que los primeros organismos obtuvieron el oxígeno que necesitaban para producir la vitamina B6 de esta "rotura" del peróxido de hidrógeno. Los autores del estudio argumentan que estos antiguos organismos podrían haber tenido a su disposición cantidades enormes de peróxido de hidrógeno en su medio ambiente debido al bombardeo de la radiación ultravioleta sobre el hielo glacial, un proceso que genera este compuesto en grandes cantidades.

Se trata, pues, de la primera evidencia directa de "fabricación" de oxígeno por parte de organismos vivos. Un proceso que se extendió después lentamente por toda la Tierra y que terminó fabricando la cantidad suficiente de ese elemento como para sustentar a las formas de vida compleja que pudieron desarrollarse a partir de ese momento.