Un mundo microbiano

Conocer el mundo que nos rodea es una de las tareas más satisfactorias a las que puede dedicarse el hombre. Como investigadora científica, yo he tenido la suerte de poder hacerlo profesionalmente. Aunque el hombre, las plantas y los animales que vemos puedan parecer las formas de vida predominantes, durante la mayor parte de su historia la Tierra ha sido, y continua siendo, un mundo principalmente microbiano. La vida en la Tierra comenzó hace unos 4.000 millones de años, muy pronto tras la formación del planeta, y durante unos 2.000 millones de años fue exclusivamente microbiana, consistente en bacterias y los microorganismos que llamamos arqueas, en los que se desarrollaron las líneas maestras de los procesos bioquímicos que sustentan la vida. Después aparecieron las algas eucarióticas (con núcleo), y hace unos 600 millones de años se desarrollaron las plantas y los animales, pero hasta hoy los microorganismos siguen siendo los principales responsables de la dinámica global de la Biosfera. Son ellos los que en buena medida regulan la composición de la atmósfera y el clima terrestre, reciclan el carbono, el nitrógeno y el azufre, los elementos básicos de los que todos los seres vivos nos nutrimos, y descomponen productos tóxicos generados en la naturaleza, de manera que sin ellos no podría existir la vida tal como la conocemos. Sin embargo, si todas las algas, las plantas y los animales desaparecieran de la faz de la Tierra, casi con toda seguridad el planeta seguiría habitado por bacterias.

Las cianobacterias, a cuyo estudio he dedicado mi carrera, aparecieron en la Tierra hace unos 3.000 millones de años y desarrollaron un proceso bioquímico, la fotosíntesis oxigénica, que convulsionó la evolución de la vida y la propia geoquímica del planeta. La fotosíntesis oxigénica es el proceso por el cual se generan compuestos químicos suficientemente reductores como para poder transformar el carbono atmosférico (CO2) en compuestos orgánicos (como azúcares) que puedan incorporarse al material biológico, utilizando agua como donador de electrones y la luz solar como fuente de energía. Este proceso genera como subproducto oxígeno libre, un compuesto muy escaso en la Tierra antes de la aparición de las cianobacterias. Estos organismos fueron responsables de la acumulación de oxígeno en los océanos y en la atmósfera terrestre, lo que supuso primero un cataclismo para los otros microorganismos que por entonces habitaban el planeta, pero también una presión selectiva que posibilitó la evolución de organismos capaces, no solo de soportarlo, sino también de utilizarlo respirándolo, entre los que hoy en día nosotros mismos nos contamos.

 

En el curso de la evolución, la fotosíntesis oxigénica no ha quedado restringida a las cianobacterias de vida libre, sino que éstas entraron en simbiosis con microorganismos no fotosintéticos dando lugar a las células con orgánulos fotosintéticos precursoras de todas las algas y las plantas actuales. Por lo tanto, todos los plastos (entre ellos los cloroplastos) y toda la fotosíntesis oxigénica actual son de origen cianobacteriano. Además, las cianobacterias se encargan de la mayor parte de la fijación biológica del nitrógeno atmosférico en los océanos. Este proceso, llevado a cabo exclusivamente por bacterias y arqueas, consiste en la reducción del N2 hasta amonio, un compuesto que a diferencia del N2 puede incorporarse al metabolismo celular, y representa la vía principal de entrada de nitrógeno a la Biosfera. La fotosíntesis oxigénica es la base de la productividad primaria en nuestro planeta, la cual termina por sustentar a todos los seres vivos a través de las redes tróficas de la naturaleza. A su vez, la fijación del N2 es uno de los principales factores limitantes de la productividad primaria de los océanos, donde se genera aproximadamente la mitad de la productividad del planeta. En base a todo esto cabría preguntarse si las cianobacterias son los organismos más importantes que jamás hayan poblado la Tierra.