¿Son los volcanes los responsables del oxígeno que respiramos?

Poco a poco, ese gas se fue acumulando en la atmósfera, transformando un planeta inhóspito en el vergel lleno de vida que es hoy. El Gran Evento de Oxigenación (GOE), como se conoce a este período crucial, marcó un antes y un después. Y lo que antes no era más que un desecho tóxico, se convirtió en el motor que hizo posible la vida compleja que conocemos.

Los científicos creen que el oxígeno abunda en la atmósfera desde hace cerca de 2.500 millones de años, debido al aumento relativamente rápido de aquellos primeros microorganismos fotosintéticos. Pero muy poco se sabe de los 'soplos' de aire previos que permitieron que eso ocurriera.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio ha encontrado la forma en que pudieron producirse aquellas primeras y fundamentales 'bocanadas' de aire. Un mecanismo que preparó el terreno para las cianobacterias y que, según un estudio recién publicado en 'Communications Earth & Environment', fue puesto en marcha por la actividad volcánica.

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Pedro Gargantilla

El aire que respiramos consiste, principalmente, en nitrógeno (78%), mientras que el valioso oxígeno del que dependen nuestras vidas solo supone un 21%. Pero eso no ha sido siempre así. En la historia de la Tierra, en efecto, abundan los momentos en los que ese porcentaje fue muy distinto. Y si nos remontamos lo suficientemente lejos, digamos que a cualquier época anterior a hace unos 3 mil millones de años, resulta que prácticamente no había oxígeno en absoluto. ¿Pero cómo entonces, empezó a haberlo? ¿De dónde salió ese 'primer oxígeno' que hizo posible todo lo demás? Según los investigadores, hubo algunos 'precursores' del GOE, eventos menores que pueden indicar la naturaleza y el momento exactos de los cambios que permitieron que el Gran Evento de Oxigenación pudiera comenzar.

«La actividad de los microorganismos en el océano -explica Eiichi Tajika, coautor del artículo- jugó un papel central en la evolución del oxígeno atmosférico. Sin embargo, creemos que esto no habría llevado inmediatamente a la oxigenación atmosférica porque la cantidad de nutrientes como el fosfato en el océano en ese momento era limitada, lo que restringía la actividad de las cianobacterias, un grupo de bacterias capaces de fotosíntesis. Probablemente se necesitaron algunos eventos geológicos masivos para 'sembrar' los océanos con nutrientes, incluido el crecimiento de los continentes y, como sugerimos en nuestro artículo, la intensa actividad volcánica, que sabemos que ocurrió».

Tajika y su equipo utilizaron un modelo numérico para simular aspectos clave de los cambios biológicos, geológicos y químicos durante el fin de Eón Arcaico (hace entre 3.000 y 2.500 millones de años) de la historia geológica de la Tierra. Y hallaron que la actividad volcánica a gran escala alimentó distintos episodios durante los que los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera crecieron, calentando el clima y aumentando el suministro de nutrientes al océano, lo cual alimentó a la vida marina, que a su vez hizo aumentar el oxígeno atmosférico. Sin embargo, aquél aumento en el oxígeno no fue estable, sino que vino y se fue en ráfagas, que ahora se conocen como 'soplos' o 'bocanadas'.

«Comprender esas bocanadas -dice por su parte Yasuto Watanabe, coautor del estudio- es fundamental para acotar el momento de la aparición de microorganismos fotosintéticos. Los momentos en que ocurrieron se infieren a partir de concentraciones de elementos sensibles a los niveles de oxígeno atmosférico en el registro geológico. El mayor desafío fue desarrollar un modelo numérico que pudiera simular el comportamiento complejo y dinámico de los ciclos biogeoquímicos en las condiciones del Arcaico tardío. Nos basamos en nuestra experiencia compartida con el uso de modelos similares para otros momentos y propósitos, refinando y acoplando diferentes componentes para simular el comportamiento dinámico de la Tierra después de cada evento volcánico».

De este modo, los investigadores consiguieron reconstruir, con la mayor precisión hasta ahora, los episodios volcánicos que, con sus 'ráfagas' de oxígeno, favorecieron la actividad de los primeros organismos capaces de hacer la fotosíntesis. Organismos que, 'bocanada a bocanada' episodio volcánico a episodio volcánico, se multiplicaron y fueron liberando más y más oxígeno a la atmósfera hasta dar lugar al Gran Evento de Oxigenación. Un evento, por cierto, que supuso también la extinción masiva de los anteriores organismos anaerobios (para los que el oxígeno es un veneno), y su sustitución por un nuevo tipo de microbios, capaces de unirse para formar organismos complejos y dar lugar así a la inmensa variedad de criaturas pluricelulares que hoy pueblan la Tierra.