Error en los estudios sobre la oxigenación de la atmósfera primitiva

Vamos hoy con dos noticias cortas pero muy interesantes que he encontrado. Prefiero publicarlas en un sólo día porque realmente son breves, y son más curiosidades que otra cosa. Por cierto, sigo buscando el artículo original de las bicapas peptídicas y nada, aunque ya el otro día comentaba con Gemma algunas posibilidades que no serían sorprendentes, a ver si tiene un rato y las comenta por aquí.

Bueno, empezamos entonces. Todos sabemos ya que los modelos y teorías actuales postulan que la atmósfera primitiva debió tener un carácter reductor primordial, bajo el cual se comenzaron a desarrollar las primeras formas de vida unicelulares en los mares y océanos. Estos seres anaeróbicos debieron romper la molécula de agua y comenzar a liberar los primeros átomos de oxígeno en exceso a la atmósfera. Además, una vez que el oxígeno había oxidado todos los minerales que podía dejó de intervenir de forma tan activa en esos procesos y pasó a acumularse, también, con el resto de gases atmosféricos. Poco a poco, la atmósfera reductora adquirió carácter oxidante, y el exceso de oxígeno permitió la aparición de seres aeróbicos, que lo consumían y evitaban que alcanzase concentraciones tóxicas. Sin embargo, ¿cuándo exactamente apareció el oxígeno por primera vez en cantidades significativas?

Si bien es cierto que a la química anterior hay que añadir otros muchos procesos físicos, unos científicos han tratado de responder al menos a una parte de esta pregunta. Su estrategia se basa en buscar el origen de la fotosíntesis oxigénica (acíclica) en rocas de varios miles de millones de años de antigüedad. La búsqueda de vínculos biológicos ha constituido una forma de intentar determinar cuándo surgió ese proceso. En concreto, las moléculas conocidas como biomarcadores, que son producidos por los organismos modernos y pueden ser rastreados hasta los orígenes de ciertos procesos biológicos, son las que se rastrean en rocas de 2.500 millones de años.

Hasta ahora, una sustancia producida en el medio ambiente moderno por cianobacterias (ambientes marinos poco profundos) y que se encuentra en rocas antiguas era considerada como el mejor biomarcador posible de la fotosíntesis oxigénica. Sin embargo, resulta que esa sustancia podría estar conduciendo realmente a errores de cálculo, según la reciente investigación a cargo de expertos del MIT y del Caltech.

En el estudio, el grupo ha descubierto el gen y la proteína responsables de producir esa sustancia y sus variantes. La razón es muy sencilla: esta secuencia de ADN puede ser rastreada hasta bacterias que no producen oxígeno, es decir, no realizaban fotosíntesis oxigénica y por lo tanto no se vieron implicadas en la liberación de oxígeno a la atmósfera. Es decir, dicha sustancia no se puede utilizar realmente como un marcador biológico fiable para la fotosíntesis oxigénica.

Aunque los científicos todavía tienen un largo camino por recorrer antes de conocer los orígenes precisos de estas moléculas biomarcadoras, el descubrimiento de este ADN es crucial, porque ahora los científicos saben dónde buscar cuando empiezan a “llenar los huecos” sobre la etapa más temprana de la historia de la fotosíntesis oxigénica.

En el estudio han intervenido, entre otros, Roger Summons, Dianne K. Newman y Paula Welander, del MIT, y Alex Sessions, del Instituto Tecnológico de California (Caltech).

Anuncios

8 pensamientos en “Error en los estudios sobre la oxigenación de la atmósfera primitiva

  1. Parece ser que se han empleado múltiples tipos de sustancias para intentar delimitar el momento en que apareció la fotosíntesis oxigénica; desde METALES SENSIBLES A REACCIONES REDOX (especialmente el Fe), los ISÓTOPOS 33 y 36 DEL AZUFRE (nada comunes), ISÓTOPOS del Th, U y Pb hallados en ciertas regiones oceánicas, hasta restos de ESTROMATOLITOS(que son precisamente las estructuras fósiles a que han dado lugar las cianobacterias, que habrían empleado el CO2 fijado en la fotosíntesis para “construir” estas estructuras carbonatadas).

    Sin embargo las técnicas de la bioquímica y de la filogenia molecular actuales permiten dar respuestas mucho más precisas y fechas más concretas mediante los BIOMARCADORES: en el caso del interrogante acerca de la primera aparición de la fotosíntesis oxigénica, se ha tratado de buscar sustancias características de las cianobacterias, los organismos responsables de la aparición del proceso. Así, en 1999, un equipo de investigadores con Roger E. Summons a la cabeza (sí, EL MISMO QUE SE MENCIONA AL PIE DE LA ENTRADA, junto con Linda L. Jahnke, Janet M. Hope y Graham A. Logan) anunciaba en “Nature” la posibilidad de emplear el grupo de sustancias conocidas como 2-METILBACTERIOHOPANOPOLIOLES como biomarcadores específicos para las algas verdeazules.

    Un 2-metilhopanoide pertenece al grupo de los hopanoides, un tipo de lípido complejo similar a los esteroles (esteroides de 27/29 carbonos), y en el caso de las cianobacterias, es una de esas famosas “firmas moleculares” en que se apoya la filogenia molecular; es un lípido característico (y hasta ahora se creía único) de las membranas celulares de las algas verdeazules y por ello es muy fácil de detectar en lechos de sedimentación de estos organismos. Todos los 2-metilhopanoides pueden dar cuenta de restos de hasta 2,5 mil millones de años con fiabilidad.

    Sin embargo, desde enero de 2010 la Universidad de Caltech y el MIT, como bien dice el artículo, han comenzado a darle importancia a una serie de estudios en los cuales quedaba demostrada la biosíntesis de los 2-MeBHPs por parte de un organismo fotótrofo y ANOXIGÉNICO, con lo que se echaba por tierra la “absoluta credibilidad” de esta sustancia como marcador de la presencia de cianobacterias, y por tanto del origen de la fotosíntesis oxigénica en el planeta. No obstante, al parecer estos estudios YA HABRÍAN SIDO COMUNICADOS EN SEPTIEMBRE DE 2007 en un número de la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences”. El organismo anoxigénico objeto del estudio en cuestión es una bacteria llamada “Rhodopseudomonas palustris”, no perteneciente al filo de las cianobacterias.

    Abajo os dejo algunos vínculos, uno de ellos va directamente al documento original formato PDF de la PNAS (lógicamente, y como de costumbre, TODO está en inglés…).

    Y se me estaba ocurriendo a mí, Sergio; ¿no tienes algo un poquito más difícil que preguntar???!! ¡Anda que no es difícil de encontrar (y de pronunciar)la dichosa “sustancia”! Ahora, que una vez encontrada si metes el nombre en la barra del buscador de Google enseguida te salen todos los artículos relacionados con el tema que tratas.

    Después de este comentario (creo que me he pasado…) me dejarás tranquilo por lo menos 1 día, ¿no?, que entre tú y Gemma lleváis detrás de mí medio curso!!!!!! Aunque creo que hasta le voy a coger el gustillo…jaja

    El artículo de Nature, de 1999: http://www.nature.com/nature/journal/v400/n6744/abs/400554a0.html

    Otro artículo muy completo acerca de la evolución del proceso fotosintético, del National Center for Biotechnology Information en 2008: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2606769/

    El artículo de PNAS de 2007 en el que se ponía en duda el susodicho marcador:
    http://authors.library.caltech.edu/9731/1/RASpnas07.pdf

    Una entrada del blog personal del propio Alex Sessions, en la que comenta sus estudios sobre estos biomarcadores: http://www.gps.caltech.edu/~als/research_2/hopanoid_biomarkers.html

  2. Qué fuerte!!! NO PUEDE SER, ES EL FIN, LOS MAYAS TENÍAN RAZÓN!! MARIO HA COMENTADO EN EL BLOG JAJA!!

    Por ciento, te has lucido eh? Mira que yo me quedé con las ganas de hablar de los hopanoides en la entrada, porque en este caso me pasó como en la vacuna del ébola… que buscas por internet y te encuentran estudios previos del mismo equipo, y dices, “¿cuál es el que busco?”. Menos mal que luego soy yo el que se pasa… menudo complemento más bueno para el artículo, Mario!!

    Veo que lo primero que comentas es del artículo de Nature… vamos, que este equipo lleva ya su tiempo dándole vueltas al asunto, jeje.

    No tardes mucho en volver a pasarte!!

  3. Bueno, bueno, bueno. Bienvenido, Mario, ya has tardado en entrar.

    Tengo que digerir todo esto, pero me parece que tenemos que volver a los inicios.
    Y los inicios son las membranas. Sin ellas no hay vida. Y si son rígidas pues tampoco.
    Explicamos que en eucariotas se encargaba el colesterol de mantener la flexibilidad, pero nadie preguntó que ocurría con los procariotas.
    Pues en estas células existen los hopanoides. Son similares a los esteroides, que no necesitan oxígeno para su síntesis y se encuentran en procariotas anaeróbicos y aeróbicos.
    ¡Qué curioso! O no….

  4. También es verdad…; tanto tochón de comentario y voy y no menciono lo primero que debería haber comentado: sí, los hopanoides cumplen la misma misión en algunos organismos procarióticos bacterianos (en géneros tanto Gram + como Gram -: Rhizobium, Streptomyces, Bradyrhizobium…) que el colesterol en organismos superiores, como el equipo de G. Ourisson describió allá por 1987.

    Dicho esto, existe un gran número de variantes entre estos bacteriohopanoides; desde los polioles (variante con grupos hidroxilos) hasta hopanoides con grupos glucídicos asociados. Los 2α-metilhopanopolioles de más de 31 carbonos constituyen una de estas variantes, y son altamente específicos (y hasta ahora se los consideraba únicos) para las cianobacterias.

    No obstante, al parecer algunos científicos han aventurado la posibilidad de que todos estos tipos de hopanoides cumplan funciones MÁS ESPECÍFICAS que la mera estabilización y ensanche de la membrana celular, si bien dichas funciones aún no han sido del todo esclarecidas para cada una de las variantes de hopanoide.

    Por ejemplo, en bacterias del género “Frankia” (similares a Rhizobium; viven en el suelo mediante simbiosis con plantas y son fijadoras de nitrógeno) existen una serie de vesículas en su membrana llamadas “diazovesículas” que contienen el enzima encargado de catalizar la reacción de reducción del nitrógeno atmosférico hasta amonio; la NITROGENASA. Éste es un enzima sensible a la presencia de oxígeno: se INACTIVA en su presencia. Como los hopanoides de membrana de estas bacterias se localizan rodeando a estas vesículas, algunos científicos han propuesto que su función sea la de mantener la nitrogenasa en un ambiente lo más anaerobio posible, facilitando así la fijación de N2 por parte de la bacteria.

  5. Gemma, por lo menos seguro que te ríes un rato con las traducciones de google… ¡si son la leche, jeje!

    Por cierto, he intentado poner esta última imagen directamente en el comentario pero nos rompe las tablas del blog… aún así se ve bien con la vista previa, así que nada. Viene bien la información que nos dais sobre la presencia de esto en membranas procariotas, yo no la conocía… me está dando la vena y lo mismo abrimos un recopilatorio nuevo de bioquímica, con todo lo de Mario, jasmonatos y demás… ya veremos, jeje.

    Una cosa. Dices que se pensaba que el 2-MeBHPs era exclusivo de las cianobacterias; ya en tu primer comentario aclaraste que el descubrimiento de su presencia en organismos anoxigénicos se hizo en Rhodopseudomonas palustris… ¿y qué función específica puede cumplir aquí?

    Buscando info sobre la R.palustris te encuentras cosas muy curiosas, como que puede alternar entre cuatro modos metabólicos diferentes (fotoautótrofa, fotoheterótrofa, quimioautótrofa y quimioheterótrofa), es capaz de actuar con o sin oxígeno (¿y esto? pensé que no era facultativa, si se la empleó como descarte) o que posee genes que codifican para rubisco (con dos narices).

    Un poco peculiar el bichito este, sobretodo si se tiene en cuenta que, como bien nos dice Mario, se empleó para descartar la validez del 2-MeBHPs como biomarcador eficaz, cuando realmente no es anaeróbica completa.

¡Comenta y completa esta entrada con más información!

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s