Este elemento podría haber sido crucial para la evolución de la vida compleja en la Tierra.

El oxígeno es un componente fundamental para la vida en la Tierra. Como resultado de un aumento repentino de este gas en la atmósfera hace unos 2.500 millones de años, la vida multicelular en nuestro planeta comenzó a florecer.

El momento no es una coincidencia, pero el oxígeno no puede llevarse todo el mérito. Según algunos científicos, hay otro elemento igualmente crucial en este boom evolutivo, y su nombre es hierro.

En una nueva revisión sobre la disponibilidad de hierro para la vida a lo largo de la historia de nuestro planeta, el científico de la Universidad de Oxford Jon Wade y su equipo sugieren que las fluctuaciones en este metal han contribuido a la evolución en la Tierra.

Hoy dia, el hierro es un elemento necesario durante la mayor parte de tu vida. Esto es lo que permite a las células detectar el oxígeno, generar energía, replicar el ADN y expresar genes. De hecho hay solo dos organismos conocidos en nuestro planeta que actualmente no necesitan este metal para sobrevivir.

En los primeros días de la Tierra, había mucho hierro geológico para vagar, especialmente en el manto y la corteza. El hierro sólido que se encuentra aquí probablemente fue “sembrado” por meteoritos del espacio, y dado que este material podría disolverse en océanos antiguos, el hierro también abundaba en el medio marino.

Siguiendo el Gran evento de oxidación (GOE), sin embargo, las condiciones han comenzado a cambiar. El hierro soluble comenzó a escasear y aumentó la competencia por el hierro entre las células.

Entonces, las formas de vida tuvieron que descubrir cómo reciclar el hierro de las células muertas, robar el hierro de las células vivas o vivir en otra célula y usar su dispositivo de captura de hierro para mantenerse con vida.

Estas batallas por el hierro son, según algunos científicos, el primer detonante de la evolución multicelular.

“La infección, la depredación y la endosimbiosis son comportamientos que cambian el objetivo de la adquisición de hierro de las fuentes minerales a otras formas de vida, y cada uno de los tres comportamientos puede evolucionar hacia los demás con el tiempo. Por ejemplo, las infecciones inicialmente explotadas pueden convertirse en mutuas simbiótico. ,” los autores Explicar.

En comparación con los eucariotas modernos u organismos multicelulares, se cree que las formas de vida unicelulares antiguas, como las bacterias y las arqueas, dependen más del hierro para sobrevivir.

Esto sugiere que los organismos modernos han aprendido a utilizar el elemento de forma más eficaz durante millones de años, ya que su presencia en el medio ambiente ha fluctuado.

Según esta nueva teoría, los océanos de la Tierra han perdido la mayor parte de su hierro soluble debido al aumento de oxígeno atmosférico. Cuando el agua y el hierro sólido interactúan en presencia de oxígeno, el hierro se oxida rápidamente, lo que es más difícil de usar para los seres vivos.

Para captar el elemento en esta forma, las células deben desarrollar pequeñas moléculas orgánicas, llamadas sideróforos. Hoy en día, casi todas las bacterias, plantas y hongos tienen estas estructuras, pero hace miles de millones de años representaba una nueva forma de supervivencia.

A medida que las formas de vida con sideróforos comenzaron a agruparse cerca de un número limitado de fuentes geológicas ricas en hierro, los investigadores creen que el hacinamiento conduce inevitablemente a “interacciones célula-célula cada vez más complejas”.

Yellowstone Hotsprings Archaea, por ejemplo, solo puede prosperar verdaderamente en esteras de óxido de hierro. Si bien los eucariotas modernos pueden vivir fuera de estas fuentes geológicas, siempre que haya formas biológicas de hierro disponibles.

“A pesar del agotamiento del hierro biodisponible, a lo largo del rebote de la vida posterior al GOE y su posterior diversificación (y paso a través de otros sucesivos eventos de extinción masiva) el hierro mantuvo su preeminencia en los sistemas biológicos”, los autores. escribir.

“Presumiblemente, esto se debe a que el hierro tiene propiedades electroquímicas únicas que hacen posible, o eficiente, una variedad de procesos bioquímicos de manera que otros elementos no pueden sustituir en gran medida al hierro en las proteínas sin causar una desventaja significativa”.

La mera falta de reemplazo de hierro significa que los organismos tuvieron que competir, engañar o cooperar para sobrevivir después del GOE, y estos desarrollos podrían muy bien haber causado adaptaciones extremas en los genomas y el comportamiento celular a lo largo del tiempo.

Cuando el mas reciente Evento de oxigenación neoproterozoica ocurrido, hace unos 500 millones de años, solo exacerbó estos cambios.

Por lo tanto, la iniciación de la vida terrenal puede haber comenzado con una abundancia de hierro, pero no fue hasta que el hierro se volvió escaso que estas formas de vida comenzaron a volverse más complejas.

Dado que un aumento en el CO atmosférico₂ podría aumentar la deficiencia de hierro en la cadena alimentaria, los investigadores dicen que necesitamos saber más sobre cómo la vida hace frente al flujo y reflujo de este elemento crucial.

Los resultados también indican una posible forma de medir el potencial de vida en otros planetas, como marzo, donde también se puede encontrar óxido de hierro en el manto. Si este planeta es lo suficientemente rico en hierro, podría indicar un posible puerto para algunas de las formas de vida más simples.

La investigación fue publicada en PNAS.