miércoles, 3 de febrero de 2016

La rápida aparición de oxígeno

Hace 1400 millones de años ya había suficiente oxígeno como para mantener la vida animal, pera esta no apareció hasta 800 millones de años más tarde.
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Representación de vida durante la explosión del Cámbrico. Fuente: Katrina Kenny y Nobumichi Tamura.
El oxígeno es un subproducto de la fotosíntesis que fue acumulándose en la atmósfera. Al principio fue un tóxico para la vida, pero más tarde se transformó en un recurso a usar por la misma para prosperar.
Se puede realizar una respiración celular en la que no intervenga el oxígeno. Los procesos fermentativos se basan precisamente en esto mismo. Cuando realizamos un ejercicio intenso anaerobio nuestros músculos usan precisamente esa vía fermentativa, pero, en seguida, nos agotamos. Por otro lado, nuestras neuronas parecen incapaces de usar esta vía y mueren en unos minutos si no tienen oxígeno.
Pero la energía que se puede obtener de un proceso fermentativo es mucho menor que la respiración en la que interviene el oxígeno. Y la cantidad de energía que se puede extraer de los alimentos que se metabolizan es un factor limitante para todo ser vivo. Sin energía extra, sin oxígeno, no se puede tener una vida muy activa.
Los animales pluricelulares no pueden vivir en exclusiva con respiración fermentativa. Sólo se conoce de un metazoo que pueda vivir sin oxígeno. Así que la presencia de oxígeno parece una condición necesaria para la existencia de vida compleja.
Por tanto, es de suponer que cuando los niveles de oxígeno en la atmósfera terrestre fueran lo suficientemente elevados se dieron las condiciones para que evolucionaran seres complejos.
La tardía evolución de los animales complejos y el hecho de que la respiración aerobia sea esencial para ellos ha llevado a la idea ampliamente aceptada de que la aparición de la visa compleja se tenía que corresponder a una tardía subida de los niveles de oxígeno atmosféricos. Este supuesto evento ha sido una de las condiciones señaladas como iniciador de la explosión del Cámbrico.
Sin embargo, según un estudio reciente, este aumento de oxígeno no dio lugar a esta aparición de vida compleja, sino que fue necesario el transcurso de cientos de millones de años más.
En concreto, Don Canfield (Centro Nórdico de Evolución Terrestre de la Universidad Sur de Dinamarca) y sus colaboradores de la Universidad de Copenhague y la Compañía Nacional de Petróleo China llegan a la conclusión de que hace 1400 millones de años los niveles de oxígeno eran ya lo suficientemente elevados como para permitir la vida animal compleja. Sin embargo, y según el registro fósil, esta no apareció hasta hace unos 600 millones de años.
Durante 800 millones de años tal tipo de vida no consiguió aparecer y evolucionar.
Para llegar a esta conclusión los investigadores tuvieron que analizar rocas sedimentarias de hace 1400 millones de años recolectadas del fondo oceánico. Esas rocas indican que, en aquella época, el agua marina tenía una concentración de oxígeno del 4% de la actual concentración de oxígeno atmosférico.
Determinar esto no suele ser sencillo o preciso, pero este equipo de investigadores usó diversas maneras para hallarlo.
La concentración de trazas de metales y la distribución de biomarcadores derivados de restos de organismos de la época en la formación Xiamaling indicaron que, en las aguas intermedias y profundas de la época, la cantidad oxígeno era muy baja. Es algo similar a lo que podemos ver en la actualidad en las costas de Chile y Perú.
Este dato lo introdujeron en un modelo simple de concentración de oxígeno oceánico para reconstruir la concertación de este gas a lo largo de la columna de agua y así saber qué es lo que pasaba hasta la superficie. Llegan a la conclusión de que la columna de agua tenía en esa época, al menos, una concertación oxígeno del 4% del nivel atmosférico actual. Se trata de una cota inferior, por lo que la concentración de oxígeno podría haber sido superior.
Se sabe que en la actualidad esa concentración del 4% es suficiente como para que vivan y evolucionen los animales como las esponjas y gusanos. Según Canfield, los primeros animales podrían haber prosperado con niveles incluso inferiores a ese.
Entonces, ¿Por qué los animales tardaron tanto tiempo en aparecer en la historia evolutiva de este planeta?
Puede que la rápida aparición y diversificación de los animales se debiera a otro u otros factores y que la concentración de oxígeno sólo fuera una condición necesaria, pero no suficiente.
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