La historia clásica sobre el origen de la vida compleja siempre resultó relativamente intuitiva. Los primeros eucariotas (antepasados de animales, plantas y hongos) habrían surgido en mares poco profundos, ricos en oxígeno y relativamente favorables para la evolución biológica. Era una idea lógica.
Si aquellos organismos necesitaban oxígeno para producir energía, lo normal parecía imaginar que prosperaban cerca de la superficie oceánica, suspendidos libremente en aguas iluminadas y relativamente habitables. Pero un nuevo estudio acaba de plantear un escenario muchísimo más extraño.
Según investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad McGill, los primeros organismos complejos conocidos de la Tierra no vivían flotando libremente en el océano. Pasaron cientos de millones de años confinados en pequeños refugios del fondo marino donde apenas existía oxígeno. Y esa limitación podría explicar uno de los mayores misterios de toda la evolución.
Los primeros eucariotas aparecieron en un planeta prácticamente irrespirable
Hace entre 1.750 y 1.400 millones de años, la Tierra era un lugar radicalmente distinto al actual. La atmósfera contenía menos del 1% del oxígeno moderno, los océanos estaban dominados por microorganismos simples y enormes regiones marinas permanecían completamente anóxicas, es decir, prácticamente privadas de oxígeno. Fue en ese escenario donde aparecieron los eucariotas.
Estos organismos representaban un salto biológico gigantesco respecto a las bacterias primitivas. Poseían núcleo celular, estructuras internas complejas y probablemente mitocondrias capaces de utilizar oxígeno para producir energía.
Toda la vida compleja actual desciende de ellos. Pero existía un problema importante: el oxígeno apenas estaba disponible y aparecía distribuido de forma extremadamente irregular. Algunas zonas oceánicas tenían pequeñas cantidades. Otras eran completamente hostiles para formas de vida compleja.
Los científicos encontraron el “refugio perdido” de la vida compleja en antiguos fondos marinos australianos
Para entender dónde sobrevivían estos organismos, los investigadores analizaron antiguos sedimentos de las cuencas de McArthur y Birrindudu, en el norte de Australia.
Hoy la región es árida y desértica. Pero hace más de 1.700 millones de años estaba cubierta por mares poco profundos llenos de lagunas costeras y fondos fangosos. A partir de núcleos de perforación, el equipo reconstruyó la química de aquellos océanos antiguos utilizando minerales y elementos capaces de revelar la presencia de oxígeno hace miles de millones de años. Molibdeno, vanadio, uranio y minerales como la pirita funcionaron como una especie de archivo químico fósil.
Después compararon esos datos con la distribución de microfósiles eucariotas. Y apareció un patrón muy claro. Los fósiles de organismos complejos surgían casi exclusivamente en sedimentos correspondientes a fondos marinos parcialmente oxigenados. Apenas existían señales de que habitaran libremente la columna de agua.
La conclusión resultó bastante radical. Durante cientos de millones de años, la vida compleja habría permanecido confinada a pequeños oasis submarinos donde apenas comenzaba a acumularse oxígeno.
La evolución pudo avanzar tan lentamente porque la vida compleja estaba atrapada
Uno de los grandes enigmas de la biología evolutiva siempre fue la lentitud extrema con la que evolucionaron los primeros eucariotas. Aunque los indicios genéticos sugieren que aparecieron muy temprano, durante casi mil millones de años apenas mostraron grandes cambios anatómicos o ecológicos. Los fósiles más antiguos y otros muchísimo más recientes seguían siendo sorprendentemente parecidos entre sí.
El nuevo estudio ofrece una explicación bastante convincente. Si los únicos lugares habitables eran pequeñas regiones oxigenadas del fondo oceánico, las oportunidades ecológicas para expandirse y diversificarse resultaban mínimas.
La vida compleja no dominaba el planeta. Sobrevivía atrapada en refugios microscópicos. Y quizá ahí apareció otro elemento clave para nuestra propia existencia.
El fondo marino pudo ser el lugar donde nació toda la complejidad biológica moderna
Los investigadores creen que esos ambientes bentónicos (ecosistemas asociados al lecho marino) favorecieron además uno de los eventos más importantes de toda la evolución: la adquisición de las mitocondrias.
Las mitocondrias son pequeñas estructuras celulares encargadas de producir energía y están presentes en prácticamente todos los organismos complejos actuales.
La teoría más aceptada sostiene que originalmente fueron bacterias libres absorbidas por una célula ancestral en una asociación simbiótica que terminó cambiando la historia de la vida. Y el fondo marino podría haber sido el escenario perfecto para ese encuentro.
En otras palabras: la complejidad biológica moderna quizá nació en lodos oceánicos oscuros, pobres en oxígeno y extremadamente hostiles.
La Tierra Bola de Nieve pudo romper finalmente el aislamiento de la vida compleja
Según el estudio, la situación permaneció relativamente estable hasta hace unos 720 millones de años, cuando el planeta atravesó uno de los episodios más extremos de toda su historia: la llamada Tierra Bola de Nieve.
Durante esa etapa, enormes capas de hielo cubrieron buena parte del planeta y muchos ecosistemas colapsaron. Pero paradójicamente, aquel desastre pudo abrir nuevas oportunidades evolutivas. Cuando el hielo comenzó a retirarse cientos de millones de años después, los eucariotas empezaron finalmente a expandirse y diversificarse de forma explosiva. Poco después aparecerían los primeros organismos multicelulares complejos del periodo Ediacárico. Y ahí empieza, en cierto modo, la historia de toda la vida compleja visible actual.
Lo fascinante es que, según este nuevo trabajo publicado en Nature, ese proceso no comenzó en océanos llenos de abundancia biológica. Comenzó en pequeños refugios submarinos donde organismos microscópicos luchaban silenciosamente por sobrevivir en un planeta que todavía estaba lejos de parecerse al nuestro.
