Primeros organismos metabolizadores de oxígeno.

 

Una pregunta que suele surgir cuando revisamos el origen de la vida es ese momento cuando los primeros organismos comenzaron a metabolizar el oxígeno, constituyendo esto una respiración primitiva y el inicio de un desarrollo que teminaria en los animales superiores.

Según la información paleontológica (registro fósil) las células más antiguas tendrían 3500 millones de años. Estos organismos eran semejantes a las actuales bacterias anaeróbicas (No respiraban oxígeno)

Los sedimentos que contienen hierro revelan la presencia de compuestos reducidos hasta hace 1800 millones de años y de sedimentos oxidados hace 1500 millones de años. Como consecuencia, la atmósfera era no oxidante cuando apareció la vida y siguió así durante 2000 millones de años. El oxígeno molecular (O2) empezó a acumularse en la atmósfera con la actividad fotosintética de las algas verdiazules, al comienzo lenta y tal vez sólo localmente, el valor actual del 21% no pudo consolidarse sino hasta hace 1000 o 1500 millones de años.

Los primeros seres vivos debieron ser heterótrofos y anaeróbicos.

Los heterótrofos actuales son los animales, los hongos y la mayoría de las bacterias. Algunas bacterias son quimiótofas o autótrofa; las plantas verdes, las algas, muchos protistas y algunas bacterias son autótrofos fotosintéticos. Los quimiótrofos obtienen la energía por oxidación de compuestos inorgánicos y carbono de moléculas orgánicas, en cambio los autótrofos capturan la energía y el carbono que necesitan de fuentes inorgánicas.

La Fotosíntesis fue el primer paso para la constitución de una atmósfera rica en oxigeno. La fotosíntesis es la fuente de nutrientes para todas las formas de vida a través de las plantas verdes y las algas, y permanentemente repone el O2 imprescindible para los aeróbicos, que hoy son la mayoría de los seres vivos. A través de la respiración aeróbica, importantes cantidades de energía están accesibles, además se almacena energía en el ATP que subsidia a los organismos de mayor tamaño y al resto de los eucariontes.

La ausencia de oxígeno en la atmósfera, hace suponer que la primera célula formada, carecía de un núcleo definido (procariota) debería tener características de organismos anaerobios (heterótrofos) capaces de obtener su energía a partir de la ausencia de oxígeno en procesos como la fermentación (Pasteur), liberando dióxido de carbono a la atmósfera, ácido láctico y alcohol etílico que se disolvían en el mar, su desarrollo les permitiría proliferar en todo el planeta y sin competencia para la supervivencia, se cree que éstos organismos unicelulares fueron los responsables de alterar, en gran parte la atmósfera.

Por medio de procesos evolutivos aparecen nuevos pobladores, capaces de transformar el dióxido de carbono con ayuda de la energía solar y el agua en alimento, surgiendo los primeros organismos unicelulares fotosintéticos. Estos nuevos pobladores fueron los responsables de liberar oxígeno a la atmósfera.

Los primeros organismos fueron, posiblemente, anaeróbicos heterótrofos que consumían restos de compuestos orgánicos, la energía se obtenía a través de la fermentación. Este tipo de reacciones son las que realizan bacterias anaeróbicas como Clostridium, la glucólisis se mantiene como vestigio ancestral en todos los eucariontes, incluso la especie humana.

El paso siguiente, fue la integración de los microorganismos fotosintéticos, que expulsaban oxígeno, con aquellos que surgieron y eran capaces de realizar la respiración celular en presencia del oxígeno, los organismos aerobios, que expulsaban dióxido de carbono, estableciéndose así un equilibrio el cual persiste hasta nuestros días.

La aparición de la respiración aeróbica , en la que el O2 es el aceptor final de electrones, únicamente pudo realizarse si se contaba con un abastecimiento suficiente de O2 disuelto en el agua y de O2 gaseoso en la atmósfera. El paso de un medio anaeróbico a uno aeróbico estuvo relacionado con la fotosíntesis de las algas (procariontes) verdiazules y las protoclorofitas, que toman electrones del H2O2 y liberan O2 com subproducto. Esta capacidad depende de la existencia de un segundo fotosistema acoplado en serie al primero (original de las bacterias fotosintéticas ancestrales). Los organismos fotosintéticos aeróbicos produjeron un ambiente que era capaz de sostener el metabolismo aeróbico, con el cual los organismos aeróbicos obtuvieron una posición ventajosa.

Se cree que inicialmente representó una forma de contrarrestar la toxicidad del oxígeno, más que una manera de aprovecharlo. Como la oxidación de la glucosa y otras sustancias libera mucha más energía que su utilización anaerobia por ejemplo, la fermentación).

El pasaje de una atmósfera sin oxígeno libre a una con O2 se debe haber dado paulatinamente, en unos 1000 millones de años volúmenes importantes de oxígeno lograron acumularse, lapso de tiempo suficiente para la aparición de los eucariontes. Al cambiar la atmósfera muchas formas de vida anaeróbica no sobrevivieron, por su intolerancia al oxígeno. Los anaerobios actuales están restringidos a zonas sin oxígeno (extremófilos), en cambio las formas aeróbicas son dominantes y muy variadas.

Según el registro fósil, las algas verdiazules aparecieron hace 2500 millones de años, aunque se piensa que antes existieron bacterias fotosintéticas anaeróbicas. Por lo tanto, la fotosíntesis apareció primero, en la historia de la vida en la Tierra, y luego evolucionó la respiración aeróbica.

Conclusión: Gracias a la capacidad fotosintética de los primeros organismos anaeróbicos le debemos el oxígeno en la atmósfera primitiva y la consiguiente transformación y aprovechamiento para el metabolismo orgánico.

Fuente:

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia15.htm
http://html.rincondelvago.com/origen-de-la-vida_15.html

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