El origen de la fotosíntesis lleva siendo un misterio 1.700 millones de años. Ahora estamos cerca de resolverlo

Buena parte de la evolución de la vida en nuestro planeta ha ido estrechamente ligada a la existencia de una atmósfera con abundante oxígeno. Y esto no podría haber ocurrido sin la fotosíntesis que realizan plantas y bacterias.

Los orígenes de la fotosíntesis. Unos fósiles con 1.750 millones de años de antigüedad podrían ser la evidencia más temprana que tenemos de un organismo realizando la fotosíntesis en nuestro planeta. Este fósil fue hallado en la formación de McDermott, situada en el norte de Australia.

Tilacoides. La clave del hallazgo está en los tilacoides, unas estructuras que pueden encontrar en las membranas de los cloroplastos, los orgánulos que se encargan de realizar la fotosíntesis en plantas y otros organismos, a los que también dan su característico color verde. El fósil habría pertenecido a un organismo unicelular procariota, una cianobacteria de la especie Navifusa majensis.

Esta no sería la cianobacteria más antigua conocida, hay constancia de ejemplares de Eoentophysalis belcherensis, que probablemente superen los 2.000 millones de años de antigüedad. Sin embargo es la célula más antigua que sabemos (con cierto grado de certeza) realizaba la fotosíntesis. Todo esto gracias a la presencia de  tilacoides.

La función de la fotosíntesis es la de convertir la energía solar en energía química, pero en ello genera un producto residual muy relevante: oxígeno molecular (O2). Mediante este proceso las plantas y organismos como las cianobacterias absorben agua y dióxido de carbono y devuelven a la atmósfera oxígeno.

El mundo hace 1.750 millones de años. El residuo de unos es central para la subsistencia de otros. La aparición de los primeros microorganismos en realizar la fotosíntesis fue instrumental en la configuración de la atmósfera planetaria. De la misma forma, cianobacterias, algas y plantas contemporáneas son clave para que nuestra atmósfera sea respirable para los animales como nosotros mismos.

Esta cianobacteria habría vivido durante la era paleoproterozoica. Esta era fue testigo del evento conocido como la Gran Oxidación. Este evento habría ocurrido hace unos 2.400 millones de años, cuando organismos como este recientemente descubierto habrían comenzado a “bombear” oxígeno molecular a la atmósfera planetaria.

Este evento supuso un cambio fundamental en el planeta, que configuró la vida tal y como la comprendemos ahora. También significó la extinción de numerosos microorganismos adaptados a un planeta muy distinto (no siempre el oxígeno da la vida). El organismo recién descubierto habría podido ser parte del este periodo de oxigenación atmosférica.

Microscopía de alta resolución. Distinguir estructuras más pequeñas que la célula en un fósil de esta antigüedad no es tarea fácil. El equipo responsable del hallazgo empleó microscopía de alta resolución para analizar fósiles extraídos en dos localizaciones, pertenecientes a dos épocas distintas.

Los más recientes, extraídos de la formación de Grassy Bay, en Canadá, datados hace cerca de 1.010 millones de años; y los más antiguos, pertenecientes a la formación McDermont, datados hace 1.750 millones de años. Los detalles del trabajo realizado por el equipo han sido publicados recientemente en la revista Nature.

Solo el comienzo. Aún quedan algunas cuestiones que dilucidar si queremos conocer mejor las circunstancias bajo las cuales se gestó la Gran Oxidación y el papel que jugaron organismos como Navifusa majensis. Para ello será necesario encontrar fósiles más antiguos aún e igualmente preservados que nos permitan saber cuándo comenzaron las bacterias a emana oxígeno.

Para los responsables del estudio, este trabajo demuestra que tenemos la capacidad de identificar estructuras intracelulares en fósiles con miles de millones de años. La vía de acceso a este conocimiento está abierta. Ahora más investigadores tendrán que recorrerla para poder entender mejor cómo era nuestro planeta y cómo llegó a ser lo que es.

En Xataka | Un curioso "baile" de las cianobacterias sugiere que la Gran Oxidación tuvo relación con la distinta duración de los días hace millones de años

Imagen | Demoulin et al., 2024