Alimentando una biosfera masiva en la Tierra, la fotosíntesis es la reacción mediada por la luz que convierte el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos y oxígeno. Hace unos 2.300 millones de años, esta reacción condujo a una oxigenación dramática de la atmósfera de la Tierra.

Existe evidencia de que la fotosíntesis liberadora de oxígeno evolucionó mucho antes, tal vez hace 3 mil millones de años. Sin embargo, la atmósfera rica en oxígeno que damos por sentada en la actualidad ha existido solo durante aproximadamente el 10 por ciento de los 4.500 millones de años de historia de la Tierra. ¿Por qué la oxigenación de la atmósfera ocurrió mucho más tarde que la evolución de la fotosíntesis liberadora de oxígeno?

"El sorprendente retraso sigue siendo un enigma perdurable en los campos de la historia de la Tierra y la ciencia planetaria, "dice Christopher Reinhard, profesor asistente en la Facultad de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas (EAS).

Reinhard, ex investigadora postdoctoral de la EAS Kazumi Ozaki, y los colaboradores han propuesto una solución al rompecabezas. Sus hallazgos, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , sugieren que en los océanos de la Tierra primitiva, los fotosintetizadores liberadores de oxígeno no podían competir eficazmente con sus homólogos primitivos.

Los fotosintetizadores modernos consumen agua y liberan oxígeno. Los primitivos, en cambio, consumen iones de hierro disueltos, que habrían sido abundantes en los océanos de la Tierra primitiva. Producen óxido como subproducto en lugar de oxígeno.

Usando microbiología experimental, genómica, y modelado biogeoquímico a gran escala, "Descubrimos que las bacterias fotosintéticas que usan hierro en lugar de agua son feroces competidoras por la luz y los nutrientes, "dice Ozaki, primer autor del artículo y ahora profesor asistente en el Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad de Toho, en Japón. "Proponemos que su capacidad para superar a los fotosintetizadores productores de oxígeno es un componente importante del ciclo global del oxígeno de la Tierra".

El estudio es parte del objetivo de investigación de Reinhard para comprender cómo la evolución de la biosfera fotosintética controló la composición de la atmósfera terrestre. "Queremos comprender el momento de las principales innovaciones biológicas y su impacto en la química de los océanos y la atmósfera de la Tierra. Consideramos que estos principios son fundamentales para comprender nuestros propios orígenes evolutivos y la búsqueda de vida más allá de nuestro sistema solar".

"Nuestros resultados contribuyen a un conocimiento más profundo de los factores biológicos que controlan la evolución a largo plazo de la atmósfera terrestre, "Ozaki dice." Ofrecen una mejor comprensión mecanicista de los factores que promueven la oxigenación de las atmósferas de planetas similares a la Tierra más allá de nuestro sistema solar. "Los resultados" brindan una ventaja completamente nueva desde la cual construir modelos teóricos del ciclo biogeoquímico del oxígeno de la Tierra. , ", Añade Reinhard.