¿Cómo aprendió la vida a respirar? Un descubrimiento importante 🌱

La pregunta del huevo o la gallina adquiere un giro científico cuando se trata de determinar si la producción de oxígeno por la fotosíntesis o su consumo por el metabolismo aeróbico (como la respiración) apareció primero. Un descubrimiento fortuito podría proporcionar una respuesta a este misterio de la evolución.

Un equipo internacional de investigadores ha identificado una molécula que podría ser el eslabón perdido entre la fotosíntesis y el metabolismo aeróbico. Esta molécula, llamada metil-plastoquinona, se encontró en una bacteria que utiliza nitrógeno, Nitrospirota, y presenta características similares a las utilizadas por las plantas para la fotosíntesis.


Las quinonas, moléculas presentes en todas las formas de vida, hasta ahora se clasificaban en dos categorías: aquellas que requieren oxígeno y aquellas que no. El descubrimiento de la metil-plastoquinona sugiere la existencia de un tercer tipo, potencialmente el origen de las otras dos.

Este descubrimiento arroja nueva luz sobre el Gran Evento de Oxidación, un período hace aproximadamente 2,3 a 2,4 mil millones de años en el que las cianobacterias comenzaron a producir oxígeno en cantidades significativas gracias a la fotosíntesis. La presencia de metil-plastoquinona en bacterias que respiraban oxígeno antes de este período sugiere que algunas bacterias ya tenían la capacidad de utilizar oxígeno incluso antes de que las cianobacterias comenzaran a producirlo.

Los investigadores estiman que esta molécula es una cápsula del tiempo, un fósil viviente que ha sobrevivido durante más de 2 mil millones de años. Podría ser la forma ancestral de las quinonas, que luego se diversificaron para dar lugar a las utilizadas por las plantas y las mitocondrias humanas.

Este estudio, publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences, abre nuevas perspectivas sobre la evolución del metabolismo aeróbico y cómo los organismos aprendieron a respirar oxígeno de manera segura. También destaca la sofisticación de los sistemas químicos que permiten que nuestras células sobrevivan en un ambiente rico en oxígeno.


Esta investigación también resalta la importancia de los mecanismos de protección contra los daños causados por el oxígeno, que permitieron la diversificación de la vida tal como la conocemos hoy. El descubrimiento de la metil-plastoquinona podría ser la clave para comprender cómo la vida evolucionó para adaptarse a un mundo rico en oxígeno.

¿Qué es el Gran Evento de Oxidación?

El Gran Evento de Oxidación es un período crucial en la historia de la Tierra, ocurrido hace aproximadamente 2,3 a 2,4 mil millones de años. Marca el momento en que las cianobacterias, un tipo de algas, comenzaron a producir oxígeno en cantidades significativas gracias a la fotosíntesis.

Esta producción de oxígeno transformó radicalmente la atmósfera terrestre, haciéndola rica en oxígeno y propicia para la vida aeróbica. Antes de este evento, la atmósfera terrestre era pobre en oxígeno y la vida era principalmente anaeróbica.

El Gran Evento de Oxidación permitió la emergencia y diversificación de organismos aeróbicos, que utilizan oxígeno para su metabolismo. Esto abrió el camino para una mayor complejidad de la vida en la Tierra, llevando finalmente a la aparición de organismos multicelulares y, mucho más tarde, de los humanos.

Sin embargo, el aumento de oxígeno en la atmósfera también provocó cambios ambientales importantes, incluyendo extinciones masivas de organismos anaeróbicos que no podían tolerar los altos niveles de oxígeno.

¿Cómo influyen las quinonas en el metabolismo?

Las quinonas son moléculas esenciales presentes en todas las formas de vida. Desempeñan un papel clave en los procesos metabólicos, especialmente en la cadena de transporte de electrones, que es crucial para la producción de energía en las células.

Existen dos tipos principales de quinonas: las quinonas aeróbicas, que requieren oxígeno para funcionar, y las quinonas anaeróbicas, que no lo necesitan. Las quinonas aeróbicas son utilizadas por las plantas para la fotosíntesis y por los animales y bacterias para respirar.

El descubrimiento de la metil-plastoquinona, una tercera variante de quinona, sugiere una transición evolutiva entre las quinonas anaeróbicas y aeróbicas. Esta molécula podría ser un eslabón perdido en la evolución del metabolismo aeróbico.

Las quinonas son, por tanto, fundamentales para entender cómo los organismos evolucionaron para utilizar el oxígeno de manera eficiente y segura, permitiendo así la diversificación de la vida en la Tierra.