SOBRE A ORIXE DO OSÍXENO NA TERRA

Como puido acumularse o osíxeno na atmosfera terrestre é un dos grandes misterios da ciencia / NASA

Durante os primeiros 2.000 millóns de anos de existencia da Terra, apenas había osíxeno na atmosfera. E aínda que é certo que ao final dese período xa existían algúns microbios capaces de facer a fotosíntese, o osíxeno liberado por eles non era, nin con moito, suficiente para ter un impacto global.

Con todo, hai uns 2.300 millóns de anos todo cambiou, e o osíxeno empezou a acumularse na atmosfera de forma masiva, ata alcanzar os niveis necesarios para que a vida respirase tal e como o facemos hoxe. Os científicos coñecen ese "algo" como Gran Evento de Osixenación (GOE), pero que foi exactamente o que o provocou segue sendo un dos maiores misterios da ciencia.

Agora, un equipo de investigadores do Instituto Tecnolóxico de  Massachusetts ( MIT), acaba de propoñer unha nova hipótese, segundo a cal o osíxeno puido empezar a acumularse grazas ás interaccións entre certos microbios mariños e os minerais dos sedimentos oceánicos. Ditas interaccións, segundo explícase nun artigo publicado en Nature Communications, axudaron a evitar o consumo de osíxeno, o que desencadeou un proceso de amplificación no que máis e máis osíxeno ía quedando dispoñible para acumularse na atmosfera.

O estudo, o primeiro que conecta a evolución de microbios e minerais co Gran Evento de Osixenación, levou a cabo por medio de análises matemáticas e evolutivas. Os investigadores demostraron que, de feito, xa existían microbios antes da gran osixenación, e que eses microbios desenvolveron a capacidade de interactuar cos sedimentos da forma proposta.

"Probablemente -explica Daniel Rothman, autor principal do artigo- o cambio  bioxeoquímico máis importante na historia do planeta foi a osixenación da atmosfera. Mostramos como as interaccións dos microbios, os minerais e a contorna xeoquímica actuaron en conxunto para aumentar o osíxeno na atmosfera”.

Os niveis actuais de osíxeno atmosférico son un equilibrio estable entre os procesos que producen osíxeno e os que o consomen. Antes do GOE, a atmosfera mantiña un tipo diferente de equilibrio, con produtores e consumidores de osíxeno que tamén estaban equilibrados, aínda que dunha maneira que non deixaba moito osíxeno extra para a atmosfera. Pero que podería empuxar ao planeta dun estado estable e deficiente en osíxeno a outro estado estable e rico en osíxeno?

"Se miras a historia da Terra -explica Gregory Fournier, coautor da investigación-, parece que houbo dous saltos, nos que se pasou dun estado estable de pouco osíxeno a un estado estable de moito máis osíxeno: unha vez no Paleoproterozoico, outra vez no Neoproterozoico. Estes saltos non poden deberse a un aumento gradual do exceso de osíxeno. Tivo que haber algún circuíto de retroalimentación que causou este cambio radical na estabilidade”.

En busca dese mecanismo, os investigadores preguntáronse se un ciclo de retroalimentación tan positivo podería provir dalgún proceso no océano que fixo que parte do carbono orgánico non estivese dispoñible para os seus consumidores. O carbono orgánico consómese principalmente a través da oxidación, xeralmente acompañada polo consumo de osíxeno, un proceso mediante o cal os microbios mariños usan osíxeno para descompoñer a materia orgánica. Polo que o equipo preguntouse: Podería haber algún proceso polo cal a presenza de osíxeno estimulou a súa maior acumulación?

Para pescudalo, os autores do estudo elaboraron un modelo matemático que fixo a seguinte predición: se os microbios posuísen a capacidade de oxidar só parcialmente a materia orgánica, esa materia parcialmente oxidada, ou "POOM", volveríase efectivamente "pegañenta" e uniríase  químicamente aos minerais dunha maneira que os protexería dunha maior oxidación. Por tanto, o osíxeno que doutro xeito se consumiu para degradar completamente o material estaría libre para acumularse na atmosfera. Os investigadores descubriron que este proceso podería funcionar como unha retroalimentación positiva, proporcionando unha bomba natural para empuxar a atmosfera cara a un novo equilibrio alto en osíxeno.

Para facer fronte á nova pregunta, o equipo buscou na literatura científica e identificou un grupo de microbios que oxidan só parcialmente a materia orgánica nas profundidades do océano na actualidade. Estes microbios pertencen ao grupo  bacteriano SAR202, e a súa oxidación parcial leva a cabo a través dunha encima, a  monooxigenasa de Baeyer-Villiger ou BVMO.

Tras unha análise filoxenética para ver canto tempo atrás podíase rastrexar o microbio e o xene da encima, os investigadores descubriron que esas bacterias tiñan devanceiros anteriores ao GOE, e que o xene da encima podíase rastrexar a través de varias especies microbianas, mesmo antes do Gran Evento de Osixenación. Ademais, tamén acharon que a diversificación do xene, ou a cantidade de especies que adquiriron o xene, aumentou significativamente xusto nos momentos en que a atmosfera experimentou picos na osixenación, unha vez durante o Paleoproterozoico e novamente no Neoproterozoico. A conexión temporal, pois, estaba probada.

En palabras de Haitao Shang, outro dos autores do estudo, "atopamos algunhas correlacións temporais entre a diversificación dos xenes produtores de POOM e os niveis de osíxeno na atmosfera. E iso apoia a nosa teoría xeral”.

Para confirmar esta hipótese, con todo, requirirase moito máis traballo, desde experimentos no laboratorio ata estudos in situ. Pero o novo estudo logrou presentar un novo "sospeitoso" no antigo caso da osixenación da atmosfera terrestre.

“Propoñer un método novo e mostrar evidencia da súa plausibilidade é o primeiro pero importante paso -di  Fournier-. Demostramos que se trata dunha teoría digna de estudo".

FONTE: José M. Nieves/abc.es/ciencia