Capítulo XX: El Supereón Precámbrico (segunda parte)

Capítulo XX: El Supereón Precámbrico   (segunda parte)

  

 Continuamos nuestra historia y lo hacemos en la Tierra de hace unos 2.800 millones de años. Es un planeta que a primera vista parece totalmente desolado, con continentes muertos y silenciosos excepto por el caprichoso ulular del viento. Sin embargo en su océanos florece la vida, diversificada en dos grandes dominios, el de bacterias y arqueas, sencillas pero eficaces formas de vida unicelulares. Recientemente un grupo de las primeras ha desarrollado un tipo especialmente eficaz de fotosíntesis (1), una revolucionaria técnica de aprovechar la luz del Sol para obtener energía y procesar alimentos. Una de las características de este proceso es que genera oxígeno como residuo. Hasta ahora dicho gas ha tenido una presencia tan solo testimonial en la atmósfera, lo cual ha sido toda una ventaja para la vida puesto que es muy agresivo (reacciona con casi todo) y en grandes cantidades habría sido un veneno para los organismos de la época. Sin embargo he aquí que de repente empieza a generarse alocadamente por las bacterias fotosintéticas, rompiendo los equilibrios que hasta entonces se habían mantenido en la atmósfera. Para descubrir que ocurrió, saltemos a la primera parte de este capítulo:

La catástrofe del oxígeno.

 Durante los primeros 300 millones de años el oxígeno vertido a la atmósfera se dedicó a oxidar todo lo que se puso en su camino. A tal evento se lo conoce como "la Gran oxidación" y protagonizó el llamado periodo sidérico, que he reseñado en la tabla cronológica siguiente.

Supereón	Eón Eonotema	Era Eratema	Periodo Sistema		Inicio, en millones de años
Precám- brico5	Protero- zoico	Neo- proterozoico	Ediacárico		~635
			Criogénico		8506
			Tónico		10006
		Meso- proterozoico	Esténico.		12006
			Ectásico		14006
			Calímico		16006
		Paleo- proterozoico	Estatérico		18006
			Orosírico		20506
			Riácico		23006
			Sidérico		25006
	Arcaico	Neoarcaico			28006
		Mesoarcaico			32006
		Paleoarcaico			36006
		Eoarcaico			4000
	Hádico 7 8				~4600

 Dicho periodo recibe su nombre de síderos, que en griego significa hierro. Ello se debe al gran número de formaciones de hierro bandeado datadas en estos tiempos, las cuales como su nombre indica exhiben curiosas bandas de óxidos de este metal. 

Hierro bandeado, muy común en el Sidérico a consecuencia de la Gran Oxidación.

 Estas rocas se originaron en unos océanos en los que el oxígeno empezaba a ser predominante. Pero el hierro y algunos otros metales libres no fueron los únicos en verse afectados. El metano, uno de los principales gases de efecto invernadero de la Tierra primitiva, también es muy susceptible a oxidarse (2), y poco a poco fue desapareciendo de la atmósfera hasta quedar casi completamente erradicado (hoy en día solo tenemos trazas de él en nuestro aire, producido principalmente por los volcanes y las flatulencias del ganado). La principal consecuencia de la desaparición del metano fue una disminución del efecto invernadero y un enfriamiento progresivo del planeta (recordemos que el Sol de la época calentaba un 8% menos que el actual), lo cual terminó desembocando en la llamada Glaciación Huroniana, una serie de periodos de frío intenso que hicieron avanzar los hielos sobre buena parte de la superficie de la Tierra. 


 Sin embargo durante todo este tiempo la vida permaneció sin verse afectada por nada de todo esto, glaciaciones a parte, mientras el oxígeno generado por su actividad iba consumiéndose al oxidar diferentes compuestos y elementos químicos. Hasta que ya no quedó nada más que oxidar, y entonces al fin sí el oxígeno empezó acumularse y a hacerse mayoritario en la composición atmosférica. Fue entonces cuando la vida no pudo permanecer por más tiempo al margen. Ya hemos dicho que para los organismos de la época el oxígeno era un peligroso veneno... ¿que hacer ahora que sus concentraciones aumentaban cada vez más?

 Muchas formas de vida sucumbieron, pero algunas pocas parecieron adoptar la famosa máxima de "si no puedes con tu enemigo únete a él", y lograron desarrollar un modo de aprovechar la energía generada al usar oxígeno como oxidante en sus reacciones metabólicas, lo cual hoy conocemos como respiración aerobia (3). Lo cierto es que respirar oxígeno es lo más eficiente desde un punto de vista energético, así que después de todo la vida salió ganando, y lo que es también importante, gracias a la abundancia de este elemento pudo irse formando una capa de ozono en las altas capas de la atmósfera (recuerden que una molécula de ozono está constituida por tres átomos de oxígeno), protegiendo de este modo a la superficie de los rayos ultravioleta del Sol.

 Si nos creemos que somos los únicos capaces de cambiar el clima de la Tierra, las bacterias nos llevan muchos millones de años de ventaja. Claro que, a diferencia de nosotros, ellas lo hicieron para bien (a pesar de que casi congelan el planeta y se llevaron por delante a muchas criaturas en el proceso). 

 Los organismos anaerobios (aquellos que no respiran oxígeno) supervivientes, tuvieron que adaptarse a las nuevas circunstancias. Hoy en día aún sobreviven muchas especies de bacterias y arqueas de este tipo, o bien en ambientes pobres en oxígeno o bien habiéndose adaptado a tolerarlo.

  La quimérica aparición de la célula eucariota.   

 Para adentrarnos en el segundo gran hito de este capítulo debemos de movernos hasta el periodo Estatérico, hace unos 1.800 millones de años (4). De nuevo dejo la tabla cronológica para evitarle al lector  el tener que volver atrás. 

Supereón	Eón Eonotema	Era Eratema	Periodo Sistema		Inicio, en millones de años
Precám- brico5	Protero- zoico	Neo- proterozoico	Ediacárico		~635
			Criogénico		8506
			Tónico		10006
		Meso- proterozoico	Esténico.		12006
			Ectásico		14006
			Calímico		16006
		Paleo- proterozoico	Estatérico		18006
			Orosírico		20506
			Riácico		23006
			Sidérico		25006
	Arcaico	Neoarcaico			28006
		Mesoarcaico			32006
		Paleoarcaico			36006
		Eoarcaico			4000
	Hádico 7 8				~4600

 En este periodo la Tierra lucía un aspecto peculiar, pues gracias a la tectónica de placas (5) se había formado Columbia, el primer gran súpercontinente de los varios que se han ensamblado y luego resquebrajado en la historia de nuestro planeta. Dada su antigüedad solo se puede teorizar acerca de su tamaño y ubicación exactas (6), sin embargo lo que si se tiene más claro es que aún no había vida sobre su superficie; esta todavía se hallaba restringida a los océanos. Y allí es donde estaba a punto de nacer Eukarya, el tercer dominio de la vida, al que nosotros pertenecemos junto al resto de los animales, las plantas, los hongos y los protistas (amebas, paramecios y otras criaturas unicelulares). 

 La gran novedad que aportó este nuevo dominio es que sus células, llamadas eucariotas, presentan un núcleo y unos orgánulos bastante definidos y complejos en su interior, a diferencia de sus predecesores procariotas (nombre común para bacterias y arqueas). ¿Y como apareció semejante innovación? Debió de evolucionar de alguna manera, pensarán ustedes. Sin embargo la solución fue mucho más rápida y... extraña. Eukarya fue el resultado de una alianza estratégica. Diferentes organismos de origen bacteriano y arquea pusieron sus distintos talentos al servicio de una causa común, creando una forma de vida híbrida destinada a ser entre otras cosas nuestra antepasada. "¿Pero como demonios pudo ocurrir algo semejante?" puede que estén pensando. La explicación nos la trae de la mano la actual teoría endosimbiótica, hoy en día aceptada por la mayor parte de la comunidad científica. Según la versión más extendida de esta teoría, todo sucedió en al menos tres incorporaciones sucesivas: 

  Primero, dos procariotas, concretamente una bacteria y una arquea, se fusionaron cuando uno intentó comerse al otro (7). Sí, no parece un modo demasiado noble de comenzar una alianza, pero claro está que nadie había planeado aquello. Resultó que el organismo devorado, al igual que haríamos usted y yo en su lugar, se resistió a ser digerido, y ese fue el comienzo de una extraña simbiosis. Ambas células intercambiaron genes y empezaron a funcionar como una sola, una especie de célula dentro de una célula o expresado de un modo que nos resultará más familiar, una célula con un núcleo definido, en donde se almacenó todo el material genético de un modo más ordenado y complejo. También se añadieron a la célula ciertas estructuras que lograban una mayor eficacia a la hora de capturar y procesar alimentos del exterior, con lo cual hay quien piensa que esta primitiva célula híbrida habría podido definirse como "el primer cazador" de la historia de la vida, lo cual sin duda debió de tratarse de una ventaja fundamental. A modo de testimonio de todo aquello, en la actualidad nuestras células aún siguen usando ciertas proteínas asociadas a estructuras celulares muy concretas de modo exactamente igual a como lo hacen las arqueas, y algo parecido cabría decir respecto a nuestro parentesco con las bacterias. 

 Sin embargo nuestro híbrido, si bien podía tolerar el oxígeno, aún no era capaz de respirarlo. Aunque muy pronto esto iba a cambiar, cosa que de hecho sucedió cuando algún miembro de su estirpe híbrida se dio de bruces con una bacteria respiradora de oxígeno que imaginamos debió de resultarle muy apetitosa. Pero de nuevo un buen almuerzo se vio truncado cuando la comida se negó a ser en efecto comida. La bacteria respiradora de oxígeno sobrevivió y logró llegar a un acuerdo muy provechoso con su huesped: a cambio de sobrevivir le permitiría acceder a las ventajas de la respiración oxigénica. Hoy en día conocemos a aquella bacteria como mitocondrias y es uno de los orgánulos más importantes de nuestras células, concretamente el encargado de la respiración celular, gracias a la cual oxidamos los alimentos y obtenemos la energía que nos permite vivir. Los mitrocondrias conservan en la actualidad su propia pared celular, algunos orgánulos propios vestigiales (8) y lo que es más importante, su propio material genético, el denominado ADN mitocondrial, todo ello con un claro origen bacteriano. 

 Con esto la siguiente generación de aquellas criaturas híbridas se transformaron al fin en eucariotas de pleno derecho, en células modernas como las que nos forman a usted y a mí. En la actualidad los llamados Protistas (amebas, paramecios, etc) siguen siendo células eucariotas de vida libre. 

Un paramecio cualquiera, que los lectores más afortunados habrán visto de pequeños en un microscopio en clase de ciencias.  Pertenece al llamado Reino Protista, una especie de cajón de sastre donde se mete a todos los eucariotas unicelulares.

  Y sin embargo esta historia de comidas indigestas e hibridaciones aún no había terminado. Aún quedaba un último plato en el menú: una despistada cianobacteria que fue devorada pero una vez más se salvó de ser digerida sin más. ¿Y que ofreció a cambio? ¡Nada más y nada menos que el secreto de la fotosíntesis! En efecto, acababa de nacer la primera célula vegetal del planeta. Los descendientes de aquella sufrida cianobacteria son los actuales cloroplastos de las plantas, que como hemos dicho se encargan de realizar la fotosíntesis y al igual que los mitocondrias poseen su propio material genético (ADN), su propia membrana bacteriana y sus pequeños orgánulos vestigiales.   

Algas unicelulares, células vegetales que siguieron con su modo libre de vida. También miembros del Reino Protista.

 Así es, la célula eucariota nació a modo de una especie de monstruo de Frankenstein gracias a la fusión de distintos organismos procariotas (hasta tres distintos en el caso de las plantas), o si prefieren un ejemplo más amable, fue el fruto de una suerte de alianza forzosa que resultaría ser uno de los éxitos más notables en la historia de la vida.

Resumen de la teoría endosimbiótica, en ella se obvia el primer cruce entre bacterias y arqueas, que nos emparentaría con ambas y que generó al ancestro de los futuros eucariotas. 

 Las células eucariotas, con su desarrollado núcleo, sus múltiples orgánulos y su sofisticada estructura celular eran el futuro. Más aún debían de suceder muchas cosas.

 En el siguiente capítulo pondremos fin a este Supereón Precámbrico y lo haremos contemplando  una catástrofe que puso en jaque a la emergente biodiversidad del planeta, y a continuación descubriremos como esta logró reponerse y además dio pie a una nueva generación de novedosas e insospechadas formas de vida.  



Notas y webgrafía: 


(1) Recordemos que la primera fotosíntesis que se desarrolló, llamada anoxigénica, no generaba oxígeno como residuo. La fotosíntesis de la que ahora hablamos (oxigénica) resultó ser mucho más eficaz y si expelía oxígeno.

(2)  Como pueden imaginar el metano no desapareció sin más. Al oxidarse generó agua y dióxido de carbono. Este último es un gas de efecto invernadero mucho menos potente (hasta 25 veces menos), lo cual da cuenta del consecuente enfriamiento del planeta. 

(3)  Las formas de vida anaerobias, no respiradoras de oxígeno, usan otros elementos como oxidantes, como ya se vio en el capítulo anterior. 

(4)  Debo de dejar claro que existe una gran controversia acerca del momento exacto del nacimiento de la célula eucariota. Se han descubierto microfósiles datados en hace 1300-1600 millones de años, aunque estudios genéticos podrían hacer retroceder esta fecha.

Para saber más: 

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1578724/

(5) Recuérdese que hablamos del movimiento de los diferentes fragmentos de la corteza terrestre (o placas tectónicas) sobre el manto, que fluye viscosamente como una especie de cinta transportadora. 

(6) Los geólogos estudian para ello la historia de los cratones, que son ciertas masas de corteza continental tan duras y compactas que han logrado sobrevivir a todos los choques y roturas de placas tectónicas. Pueden ser definidos como una especie de balsas de roca que han logrado mantenerse siempre a flote y no caer y fundirse en el manto, como si les ha ocurrido a muchas otras partes de la corteza terrestre. Así pues estudiando estos cratones puede trazarse su historia, lo cual nos da importantes pistas acerca de la distribución de las distintas masas de tierra en diferentes épocas. 

 Para saber más sobre cratones y otras formaciones geológicas arcaicas:

http://lalecturadelatierra.wordpress.com/2010/07/07/craton/

 Para saber más sobre la evolución geológica de la Tierra:

http://campus.usal.es/~delcien/doc/GH-P.pdf

Los distintos Cratones del planeta, la leyenda esta en italiano pero se entiende perfectamente.

 Para saber más sobre Columbia: 

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/1892869.stm


(7) Hay una gran paradoja aquí y es que los procariotas (recordemos: bacterias y arqueas) no acostumbran a comerse entre ellos, es decir, su pared celular es demasiado rígida y carecen elementos estructurales internos como para poder envolver y engullir a otro organismo. Es por ello que muchos han pensado que primero debió de evolucionar un procariota especial capaz de realizar estas funciones y que precisamente gracias a ellas pudo asimilar a otro, produciéndose la hibridación de la que hemos hablado. Otra posibilidad que se ha apuntado es que una bacteria infectase a una arquea y que ambas terminaran fusionándose, lo cual sería otra vía de resolver el problema. 

Para saber más:

http://www.galileog.com/ciencia/biologia/celulas/origen_eucariotas.htm


(8) Mitocondrias y cloroplastos conservan aún diminutos ribosomas de tipo bacteriano. Estos orgánulos se encargan de la síntesis de proteínas siguiendo las oportunas directrices que les suministra el ADN a través de los ARN mensajeros, como ya se vio en el capítulo XVI. 

Sobre la endosimbiosis de los cloroplastos en las células vegetales:

http://www.amjbot.org/content/91/10/1481/F3.expansion.html