Investigación y Ciencia, marzo de 2015

Organismos unicelulares se alimentaban del nitrógeno atmosférico cuando nuestro planeta tenía tan solo unos 1,3 mil millones años.

En la Tierra, la vida puede existir sin oxígeno, pero no sin nitrógeno, un elemento necesario para construir los genes de virus, bacterias y otras formas de vida primitiva. Hasta la fecha, se pensaba que estos organismos empezaron a utilizarlo hace unos 2 mil millones de años. Pero ahora, un grupo de investigadores liderado por Eva Stüeken, de la Universidad de Washington, afirma que, hace 3,2 mil millones de años, ciertos seres vivientes ya absorbían y metabolizaban el nitrógeno atmosférico. Sus resultados se publicaron en fecha reciente en la revista Nature.

«La mayoría de los científicos cree que la biosfera terrestre se formó a partir del proceso de fijación del nitrógeno», afirma Roger Buick, de la Universidad de Washington y coautor del estudio. «Nuestro trabajo demuestra que, en los primeros mil millones de años de vida de la Tierra, ya existía un sistema formado por seres vivos con amplia diversidad».

Los investigadores analizaron 52 muestras de rocas con edades comprendidas entre 2,75 y 3,2 mil millones de años, recogidas en los sedimentos depositados en los márgenes continentales de Sudáfrica y del noroeste de Australia, las más antiguas y mejor conservadas del planeta. Su origen sería anterior a la aparición del oxígeno en la atmósfera terrestre (hace entre 2,3 y 2,4 mil millones de años), por lo que preservarían los marcadores químicos que ya no se observan en los minerales actuales.

De hecho, en las rocas más antiguas, de 3,2 mil millones de años de edad, Stüeken y sus colaboradores observaron indicios de que la vida se alimentaba del nitrógeno atmosférico. En ellas el nitrógeno presenta una firma isotópica (relación entre las concentraciones de N¹⁵ y N¹⁴) acorde con la de las enzimas fijadoras de este elemento químico en los organismos unicelulares y no coincide con ningún proceso abiótico, lo que sugiere un origen biológico. El análisis genético de dichas enzimas fijadoras del nitrógeno había demostrado que aparecieron en la Tierra hace entre 1,5 y 2,2 mil millones de años. «Estos resultados las echan otros mil millones de años atrás», señala Buick.

Por fijación de nitrógeno se entiende la ruptura del triple enlace que une dos átomos que forman el gas molecular (N₂) presente en la atmósfera, por lo que cada uno de ellos se combina con el hidrógeno para formar amonio (NH₄⁺), a partir del cual los microorganismos sintetizan los aminoácidos, los ladrillos de la vida. La huella química hallada por Stüeken y sus colaboradores en las rocas de Sudáfrica y Australia sugiere que el nitrógeno fue fijado gracias a una enzima nitrogenasa basada en el molibdeno, la más común de las tres de este tipo existentes hoy en día. Por su parte, la presencia del molibdeno se debe a la reacción del oxígeno con ciertos minerales, que liberaron este elemento químico en el océano, aunque la época de su aparición en la Tierra sigue siendo una incógnita.

Los investigadores creen ahora que sus resultados representan una prueba adicional de que la vida emergió en forma de bacterias o protozoos, los cuales serían los responsables de producir el oxígeno que, a su vez, provocó una presencia cada vez más abundante de molibdeno en los mares primitivos, en donde era utilizado precisamente como catalizador.

«Nunca encontraremos muestras de estos organismos unicelulares que poblaban el planeta en su fase primordial, pero sí pruebas indirectas», señala Buick. «Los microbios podrían haber sido arrastrados fuera del océano y haber vivido en una capa de limo en las rocas terrestres, incluso antes de hace 3,2 mil millones de años».