La cronología de la evolución terrestre depara sorpresas. Mientras que los científicos pensaban que la vida compleja requería oxígeno, un descubrimiento reciente muestra que comenzó a formarse en océanos carentes de este elemento, casi mil millones de años antes de lo estimado.
Los primeros organismos en la Tierra eran procariotas, células simples sin núcleo. Durante miles de millones de años, dominaron el planeta. Solo mucho más tarde aparecieron los eucariotas, con sus estructuras internas complejas. Este grupo incluye algas, hongos, plantas y animales.
Para rastrear esta historia, un equipo internacional utilizó una versión mejorada del reloj molecular (ver la explicación al final del artículo). Esta técnica permite estimar el momento en que las especies compartieron un ancestro común. Al analizar más de cien familias de genes y compararlas con datos fósiles, los investigadores reconstruyeron un árbol de la vida más preciso. El estudio, realizado por científicos de la Universidad de Bristol, combina paleontología, filogenética y biología molecular para ofrecer una visión detallada.
Los resultados son asombrosos. La transición hacia células más complejas habría comenzado hace aproximadamente 2900 millones de años. Estructuras como el núcleo se formaron mucho antes de la aparición de las mitocondrias. Estas conclusiones condujeron a un nuevo modelo bautizado 'CALM', por Complex Archaeon, Late Mitochondrion (es decir, Arquea Compleja, Mitocondria Tardía). Los investigadores explican que este escenario reemplaza hipótesis anteriores sobre la eucariogénesis.
Un aspecto importante de este estudio es el desfase temporal entre la evolución de los eucariotas y el aumento del oxígeno atmosférico (más detalles al final del artículo). Las mitocondrias, a menudo asociadas con la respiración oxigénica, aparecieron más tarde, coincidiendo con el primer aumento significativo de oxígeno. Así, el ancestro arqueano de los eucariotas desarrolló rasgos complejos en un ambiente anaeróbico. Esto indica que el oxígeno no era un requisito previo para los primeros pasos de esta evolución.
Esta investigación, publicada en
Nature, sacude varias ideas establecidas. Demuestra que la vida pudo evolucionar hacia formas avanzadas sin depender inmediatamente del oxígeno. Las implicaciones son vastas, abriendo nuevas perspectivas sobre las condiciones propicias para la emergencia de la complejidad biológica.
El análisis de más de cien familias de genes ayudó a reconstituir la vía de desarrollo de la vida compleja, poniendo de relieve las diferencias entre procariotas y eucariotas.
Crédito: Dr. Christopher Kay El reloj molecular
El reloj molecular es una técnica utilizada en biología evolutiva para estimar el tiempo transcurrido desde que dos especies divergieron de un ancestro común. Se basa en la idea de que las mutaciones genéticas se acumulan a un ritmo relativamente constante a lo largo del tiempo. Al comparar las secuencias de ADN o proteínas entre diferentes especies, los científicos pueden calcular fechas aproximadas para eventos evolutivos.
Este método necesita datos de calibración, a menudo extraídos de fósiles conocidos. Por ejemplo, si un fósil de un organismo se data de cierta edad, esto permite ajustar la tasa de mutación. El estudio reciente amplió este enfoque integrando cientos de especies y enfocándose en familias de genes específicas, mejorando así la precisión de las estimaciones.
El reloj molecular es particularmente útil para estudiar periodos donde los fósiles son escasos, como la evolución temprana de la vida. Ayuda a llenar los vacíos en el registro fósil y a reconstruir árboles filogenéticos más completos. Sin embargo, presenta límites, porque la tasa de mutación puede cambiar según los linajes o las condiciones ambientales.
Los avances recientes, como el uso de modelos estadísticos elaborados, han hecho esta técnica más fiable. Sigue desempeñando un papel esencial en nuestra comprensión de la historia de la vida en la Tierra, permitiendo descubrimientos que redefinen las cronologías establecidas.
El papel del oxígeno en la evolución
Tradicionalmente, el oxígeno atmosférico se consideraba un elemento importante para la emergencia de la vida compleja. Se pensaba que niveles elevados de oxígeno, alcanzados hace aproximadamente 2400 millones de años durante la Gran Oxidación, eran necesarios para el desarrollo de los eucariotas, en particular para alimentar las mitocondrias mediante la respiración celular.
Sin embargo, el nuevo estudio revela que las características eucariotas aparecieron mucho antes de este periodo, en entornos carentes de oxígeno. Esto indica que el oxígeno no era un motor inicial de la evolución hacia células más complejas. Las arqueas ancestrales pudieron evolucionar hacia formas más avanzadas utilizando otras fuentes de energía, como los compuestos químicos disponibles en los océanos primitivos.
Esta perspectiva modifica nuestra visión de las condiciones propicias para la vida. Muestra que la complejidad biológica puede emerger bajo regímenes metabólicos diversos, sin depender exclusivamente del oxígeno. Esto tiene implicaciones para la investigación sobre los orígenes de la vida en la Tierra y potencialmente en otros planetas, donde entornos anaeróbicos también podrían favorecer la evolución.
Fuente: Nature