Una nueva técnica de análisis de genes muestra que todas las especies de cianobacterias que viven en la actualidad se remontan a un ancestro común que evolucionó hace unos 2.900 millones de años.
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| Cianobacteria - WIKIMEDIA COMMONS |
Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts
(MIT) también encontraron que los antepasados de las cianobacterias se
ramificaron de otras bacterias hace unos 3.400 millones de años, y que la
fotosíntesis oxigénica probablemente evolucionó durante los quinientos millones
de años intermedios, durante el Eón Arqueano.
Curiosamente, esta estimación sitúa la aparición de la
fotosíntesis oxigenada al menos 400 millones de años antes del Gran Evento de
Oxidación, un período en el que la atmósfera y los océanos de la Tierra
experimentaron por primera vez un aumento de oxígeno. Esto sugiere que las
cianobacterias pueden haber desarrollado la capacidad de producir oxígeno desde
el principio, pero que tomó un tiempo para que este oxígeno realmente se
arraigara en el medio ambiente.
"En la evolución, las cosas siempre comienzan con algo
pequeño", dice en un comunicado el autor principal Greg Fournier, profesor
asociado de geobiología en el Departamento de Ciencias de la Tierra,
Atmosféricas y Planetarias del MIT. "A pesar de que hay evidencia de la
fotosíntesis oxigénica temprana, que es la innovación evolutiva más importante
y realmente sorprendente en la Tierra, todavía tomó cientos de millones de años
para que despegara".
Para fechar con precisión el origen de las cianobacterias y
la fotosíntesis oxigenada, Fournier y sus colegas emparejaron la datación por
reloj molecular con la transferencia horizontal de genes, un método
independiente que no se basa completamente en fósiles o suposiciones de
velocidad.
Normalmente, un organismo hereda un gen
"verticalmente", cuando se transmite desde el padre del organismo. En
raras ocasiones, un gen también puede saltar de una especie a otra, especies
relacionadas lejanamente. Por ejemplo, una célula puede comerse a otra y, en el
proceso, incorporar algunos genes nuevos a su genoma.
Cuando se encuentra un historial de transferencia de genes
horizontal de este tipo, queda claro que el grupo de organismos que adquirió el
gen es evolutivamente más joven que el grupo del que se originó el gen.
Fournier razonó que tales casos podrían usarse para determinar las edades
relativas entre ciertos grupos bacterianos. Las edades de estos grupos podrían
compararse con las edades que predicen varios modelos de reloj molecular. El
modelo que se acerque más probablemente sea el más preciso y luego podría
usarse para estimar con precisión la edad de otras especies bacterianas,
específicamente, las cianobacterias.
Siguiendo este razonamiento, el equipo buscó casos de
transferencia horizontal de genes a través de los genomas de miles de especies
bacterianas, incluidas las cianobacterias. También utilizaron nuevos cultivos
de cianobacterias modernas tomadas por Bosak y Moore, para utilizar con mayor
precisión cianobacterias fósiles como calibraciones. Al final, identificaron 34
casos claros de transferencia genética horizontal. Luego encontraron que uno de
cada seis modelos de reloj molecular coincidía consistentemente con las edades
relativas identificadas en el análisis de transferencia de genes horizontal del
equipo.
Fournier corrió este modelo para estimar la edad del grupo
de cianobacterias "corona", que abarca todas las especies que viven
hoy y que se sabe que exhiben fotosíntesis oxigenada. Descubrieron que, durante
el eón Arcaico, el grupo de la corona se originó hace unos 2.900 millones de
años, mientras que las cianobacterias en su conjunto se ramificaron de otras
bacterias hace unos 3.400 millones de años. Esto sugiere fuertemente que la
fotosíntesis oxigenada ya estaba ocurriendo 500 millones de años antes del Gran
Evento de Oxidación (GOE), y que las cianobacterias estaban produciendo oxígeno
durante bastante tiempo antes de que se acumulara en la atmósfera.
El análisis también reveló que, poco antes del GOE, hace
unos 2.400 millones de años, las cianobacterias experimentaron un estallido de
diversificación. Esto implica que una rápida expansión de las cianobacterias
puede haber inclinado la Tierra hacia el GOE y haber lanzado oxígeno a la
atmósfera.
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