La transferencia de genes entre especies cre¨® el mundo moderno

As¨ª como los historiadores piensan que conocer los siglos pasados es esencial para entender el presente, asimismo creen los evolucionistas que conocer la historia de la Tierra es la clave para comprender los procesos que nos han creado. Los bi¨®logos saben que todos venimos de microbios humildes como las bacterias y las arqueas; y que, hacia la mitad de la historia del planeta, bacterias y arqueas se asociaron para crear la c¨¦lula de la que estamos hechos por entero, la c¨¦lula eucariota, el origen de la modernidad biol¨®gica. Los ge¨®logos, entretanto, est¨¢n intentando averiguar por qu¨¦. La gran pregunta.

Para los ge¨®logos, el acontecimiento m¨¢s importante de la historia de la Tierra es la ¡°revoluci¨®n del ox¨ªgeno¡± (great oxidation event), que transform¨® el planeta hacia la mitad de su historia (hace unos 2.300 millones de a?os). Este incremento del ox¨ªgeno atmosf¨¦rico alcanz¨® unas cifras muy modestas (solo una peque?a fracci¨®n de los niveles actuales, que son del 21% de la atm¨®sfera), pero dej¨® una huella profunda en el planeta, cuyas evidencias geol¨®gicas son aplastantes en los estratos de todo el mundo. ?De d¨®nde sali¨® ese ox¨ªgeno?

Hay un acuerdo general en que ese ox¨ªgeno es producto de las cianobacterias, o bacterias fotosint¨¦ticas. Pero el nuevo estudio revela que no es as¨ª

Hay un acuerdo general en que ese ox¨ªgeno es producto de las cianobacterias, o bacterias fotosint¨¦ticas. La fotos¨ªntesis es la energ¨ªa fotovoltaica de la biolog¨ªa, el proceso que genera energ¨ªa ¨²til para la c¨¦lula a partir de la luz solar. La luz se utiliza para romper el agua (H₂O), y la c¨¦lula utiliza el hidr¨®geno (H) para generar energ¨ªa y libera el ox¨ªgeno (O) a la atm¨®sfera. A las cianobacterias se las supone muy antiguas ¨Ctal vez entre las m¨¢s antiguas de la Tierra¡ª y algunos cient¨ªficos piensan que su actividad lenta y tenaz acab¨® generando la revoluci¨®n del ox¨ªgeno.

Un nuevo trabajo del ge¨®logo Woodward Fisher y sus colegas del CalTech (Instituto Tecnol¨®gico de California en Pasadena) y la Universidad de Queensland, Australia, revela que no es as¨ª: las cianobacterias, o sus precursores, carec¨ªan por completo de la compleja habilidad de la fotos¨ªntesis durante la primera mitad de la historia de la Tierra. Solo la adquirieron muy tarde, ya casi en tiempos de la revoluci¨®n del ox¨ªgeno, y solo la adquirieron comprando los genes de otros microbios (t¨¦cnicamente, transferencia gen¨¦tica horizontal, o HGT en sus siglas inglesas).

Fisher y sus colegas, que presentan su investigaci¨®n en Science, est¨¢n asombrados por la cercan¨ªa de esas dos fechas: la del origen relativamente tard¨ªo y r¨¢pido de las cianobacterias fotosint¨¦ticas, y la del ¡°gran evento de oxidaci¨®n¡±, o revoluci¨®n del ox¨ªgeno que cambi¨® el mundo. Muestran que la explicaci¨®n m¨¢s parsimoniosa de esa coincidencia es que la revoluci¨®n del ox¨ªgeno se deba a la evoluci¨®n de las bacterias fotosint¨¦ticas. Una causa biol¨®gica para un fen¨®meno geol¨®gico. M¨¢s a¨²n: para el ¡®gran¡¯ fen¨®meno geol¨®gico de la historia del planeta.

Desde Darwin, los bi¨®logos se suelen sentir m¨¢s c¨®modos con los fen¨®menos lentos y graduales que con las (relativas) brusquedades que revela a menudo el registro geol¨®gico. El evolucionismo cl¨¢sico se basa en la peque?a acumulaci¨®n de variaciones m¨ªnimas, cada una con una peque?a ventaja en el entorno del momento, hasta consolidar un sistema complejo prodigioso como el ojo del ¨¢guila, el cerebro humano o la fotos¨ªntesis. Pero tambi¨¦n hay otros mecanismos evolutivos m¨¢s r¨¢pidos, y la transferencia de genes entre unas especies de bacterias y otras es el mejor demostrado de ellos.

Las cianobacterias carec¨ªan por completo de la compleja habilidad de la fotos¨ªntesis durante la primera mitad de la historia de la Tierra. Y solo la adquirieron ¡®comprando los genes¡¯ de otros microbios

Sin embargo, que el origen de la revoluci¨®n del ox¨ªgeno sea un suceso relativamente r¨¢pido de transferencia gen¨¦tica, o compra de genes por las cianobacterias, plantea una nueva cuesti¨®n clave: ?qui¨¦n se los vendi¨®? ?Qu¨¦ otro microorganismo tuvo la gentileza de donar sus genes fotosint¨¦ticos al precursor de las cianobacterias y cambiar as¨ª el mundo?

¡°Esa es una gran pregunta¡±, responde en un correo electr¨®nico el jefe de la investigaci¨®n, Woodward Fisher, ¡°pero no tiene respuesta por el momento; es bien notable que ahora podamos afirmar con certeza que aquel suceso de transferencia de genes fue importante [para la revoluci¨®n del ox¨ªgeno], pero el tax¨®n de bacterias que don¨® los genes fotosint¨¦ticos no est¨¢ claro todav¨ªa¡±.

¡°Es tentador¡±, prosigue el cient¨ªfico del CalTech, ¡°pensar que alguno de los otros filos [grandes grupos bacterianos] capaces de un tipo de fotos¨ªntesis que no produce ox¨ªgeno [fotos¨ªntesis anoxig¨¦nica], y hay seis para elegir, donaron los genes, y luego las cianobacterias receptoras embellecieron ese metabolismo al a?adirle la habilidad de romper el agua y producir ox¨ªgeno; pero si miras en detalle las relaciones evolutivas entre esos grupos, no obtienes una historia clara de la evoluci¨®n de la fotos¨ªntesis¡±.

La investigaci¨®n muestra m¨¢s bien que la fotos¨ªntesis es lo que los evolucionistas llaman un ¡°car¨¢cter derivado¡±, una propiedad que no es ancestral en las cianobacterias, y que por tanto no parece que puedan haber ido perfeccionando gradualmente con el paso del tiempo, sino una que han adquirido tarde y de forma secundaria. Y eso en los seis grandes grupos bacterianos que muestran alg¨²n tipo de fotos¨ªntesis, aunque no produzca ox¨ªgeno. Todos ellos parecen haber comprado sus genes fotovoltaicos. ?Qui¨¦n se los vendi¨®?

A pesar del mito persistente, el ox¨ªgeno no es una precondici¨®n de la vida. La vida prosper¨® durante la primera mitad de su historia en la completa ausencia de ox¨ªgeno. Los culpables de que haya ox¨ªgeno en nuestro planeta son seres vivos

¡°Puede que descubramos m¨¢s grupos de microbios fotosint¨¦ticos¡±, responde Fisher, ¡°y los enfoques metagen¨®micos [como sacar un cubo de agua del mar y secuenciar el ADN de todo lo que haya all¨ª] dejan claro que solo hemos empezado a ara?ar la superficie de la diversidad microbiana; pero igual de posible es que el grupo de microbios que don¨® los genes fotosint¨¦ticos se extinguiera hace mucho¡±. Un triste final para el hacedor de nuestro mundo, ?no es cierto?

Pese a lo fragoroso de su nombre, la gran revoluci¨®n del ox¨ªgeno no alcanz¨® unos valores ni parecidos a los actuales (21% de la atm¨®sfera). Eso solo ocurri¨® hace unos 600 millones de a?os, en los proleg¨®menos de la explosi¨®n c¨¢mbrica, el corto periodo de innovaci¨®n evolutiva que nos vio nacer a todos los animales.

A pesar del mito persistente, el ox¨ªgeno no es una precondici¨®n de la vida. La vida prosper¨® durante la primera mitad de su historia en la completa ausencia de ese gas. Los culpables de que haya ox¨ªgeno en nuestro planeta son seres vivos. Y tal vez est¨¦n ya extintos.