El fascinante océano oculto de carbono que transformó la vida en la Tierra

Un equipo de la ETH Zúrich ha logrado reconstruir los últimos1.650 millones de años de los «tejemanejes» del carbono orgánico disuelto en los océanos. La investigación desmonta las hipótesis clásicas sobre las glaciaciones globales y revela cómo este reservorio invisible coevolucionó con el oxígeno y la vida compleja.

Por Enrique Coperías

Recreación de la fauna marina durante el periodo Ediácaro, que comenzó hace unos 635 millones de años y finalizó hace 542 millones de años, dejando paso al Cretácico. Cortesía: Ryan Somma / Instituto Smithsonian

Cuando pensamos en los océanos como reguladores del clima, solemos imaginar el dióxido de carbono que los mares absorben en su superficie o los organismos que fijan carbono en sus esqueletos y conchas. Pero bajo esa visión más conocida se esconde un protagonista silencioso: el carbono orgánico disuelto (DOC). Se trata de un inmenso depósito de carbono formado por moléculas invisibles al ojo humano que, disueltas en el agua, circulan durante milenios y representan un engranaje crucial del sistema climático.

Hasta ahora, sin embargo, su historia profunda había permanecido en penumbra. Sabíamos mucho sobre su papel en los océanos actuales, pero casi nada sobre cómo había variado a lo largo de los grandes capítulos de la Tierra. Esa laguna histórica es la que acaba de cubrir un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zürich), en Suiza, y colaboradores internacionales, que han logrado reconstruir por primera vez la evolución del DOC marino durante los últimos 1.650 millones de años.

Su hallazgo, publicado en la revista Nature, no es un simple ajuste de cifras: redefine la relación entre el carbono oculto en el mar, la oxigenación de los océanos y la evolución de la vida compleja. Y, de paso, desmonta algunas de las hipótesis que durante décadas habían intentado explicar episodios extremos de la historia de la Tierra, como las glaciaciones globales conocidas como Tierra bola de nieve.

El mayor depósito de carbono orgánico del planeta

El carbono orgánico disuelto es, a día de hoy, el mayor reservorio de carbono reducido en los océanos: unos 660.000 millones de toneladas, una cifra comparable al carbono atmosférico previo a la era industrial. Su origen es variado. En superficie lo producen las comunidades planctónicas, ya sea porque las algas lo exudan directamente, porque lo liberan virus al infectarlas o porque se desprende de partículas de carbono al hundirse.

Parte de ese carbono acaba transformándose en compuestos más resistentes gracias al llamado bombeo microbiano del carbono.

Lo interesante es que una fracción de ese carbono orgánico disuelto es tan pertinaz que puede permanecer circulando en el océano durante unos 30.000 años. Y dado ese tiempo de permanencia, cambios relativamente pequeños en las tasas de consumo o en las condiciones de oxigenación oceánica podrían traducirse en perturbaciones climáticas a escala de decenas de miles a cientos de miles de años.

En otras palabras, el carbono orgánico disuelto oceánico es un termostato geológico que, si se altera, puede empujar a la atmósfera a estados muy distintos.

Una incógnita en la historia del planeta

Pese a esa importancia, el pasado del DOC era un terreno especulativo. Algunos modelos sugerían que en el Neoproterozoico, entre 1.000 y 540 millones de años atrás, los océanos primitivos acumulaban depósitos gigantescos, hasta mil veces mayores que los actuales, debido a la combinación de aguas anóxicas, en las que el oxígeno disuelto está agotado, y la ausencia de organismos complejos que aceleraran el transporte de carbono al fondo.

Esa hipótesis explicaba, en teoría, los bruscos descensos en los isótopos de carbono observados en rocas de esa época y los episodios de glaciación planetaria.

Otros trabajos, en cambio, defendían lo contrario: que el carbono orgánico disuelto en el mar había permanecido casi invariable a lo largo del tiempo, y que los cambios observados en los registros isotópicos respondían a procesos locales o a la influencia de otros compuestos, como el metano.

La falta de un registro directo era el gran obstáculo. Hasta ahora.

Sección transversal de un ooide de óxido de hierro en forma de huevo: conserva información sobre la cantidad de carbono orgánico en el mar hace millones de años, como una cápsula del tiempo. Cortesía: Nir Galili / ETH Zúrich

El hallazgo en diminutas esferas de hierro

El avance de los investigadores de la ETH Zürich se basa en una idea ingeniosa: aprovechar que ciertos minerales de hierro atrapan pequeñas cantidades de carbono orgánico en su estructura cristalina. En particular, los llamados ooides de hierro, diminutos granos esféricos de hasta dos milímetros de diámetro, formados por capas concéntricas de óxidos de hierro en ambientes marinos someros y agitados.

Estos granos, preservados en rocas antiguas que datan desde el Palaeoproterozoico, son auténticas cápsulas del tiempo. Cada capa registra el carbono orgánico disuelto disuelto en el agua en el momento de su formación.

Tras calibrar en el laboratorio cómo se incorpora ese carbono y cómo se fracciona isotópicamente, el equipo pudo convertir esas señales en un proxy directo de la concentración y composición isotópica del DOC a lo largo de la historia geológica.

Tres grandes etapas del carbono oculto

El análisis de veintiséis formaciones geológicas con ooides de hierro, desde hace 1.650 millones de años hasta la actualidad, revela un panorama sorprendente:

1️⃣ Del Palaeoproterozoico al Mesoproterozoico (1.650–1.000 millones de años: los niveles de carbono orgánico disuelto marino eran comparables a los actuales, pese a que los océanos primitivos eran profundamente hipóxicos y estaban dominados por microorganismos unicelulares. La lentitud en el hundimiento de partículas reforzaba el bucle microbiano, pero la falta de oxígeno oceánico en las profundidades limitaba la respiración del carbono. El resultado: un depósito significativo, aunque no descomunal.

2️⃣ El Neoproterozoico (1.000–540 millones de años): aquí llega la sorpresa. Lejos de acumularse, el DOC oceánico se redujo drásticamente, hasta en un 90–99% respecto a los niveles anteriores. ¿Por qué? Con la aparición de organismos multicelulares y coloniales, las partículas empezaron a hundirse más rápido. Eso debilitó el reciclaje superficial y aumentó el enterramiento de carbono en sedimentos, mientras que la falta de oxígeno profundo seguía impidiendo que el bombeo microbiano compensara la pérdida. El océano se empobreció en carbono orgánico disuelto. «Nuestros resultados contradicen todas las suposiciones anteriores», resume Jordon Hemingway, profesor de Ciencias Planetarias en la ETH Zúrich.

3️⃣ Del Cámbrico al presente (desde hace 540 millones de años): con la gran diversificación de la vida marina, la biomineralización y, sobre todo, la oxigenación definitiva de los océanos profundos, el carbono orgánico disuelto marino volvió a crecer hasta niveles cercanos a los actuales. El oxígeno favoreció la descomposición de partículas en profundidad y con ello la producción de carbono disuelto recalcitrante. Desde entonces, el sistema ha permanecido relativamente estable, aunque con variaciones asociadas a eventos climáticos como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno.

Un rompecabezas que se reordena

Este registro contradice las hipótesis clásicas de un océano neoproterozoico rebosante de carbono orgánico disuelto. Si no existió ese superdepósito, tampoco puede invocarse como explicación de las glaciaciones globales ni de las anomalías isotópicas extremas que marcaron esa era.

Según los autores, es más probable que esas señales respondan a otras fuentes de carbono, como el metano, o a procesos sedimentarios posteriores.

La reconstrucción también muestra un cambio isotópico relevante: el DOC actual está más enriquecido en carbono-13 que el del Proterozoico. Esto apunta a que la fracción isotópica en la fotosíntesis ha cambiado con la innovación biológica, probablemente vinculada a la aparición de mecanismos de concentración de carbono en algas.

Ciclo del carbono en el océano entre 1.000 y 541 millones de años atrás. Cortesía: S. Hegelbach y J. Kuster / ETH Zúrich

Implicaciones para la evolución de la vida

El estudio dibuja un guion en el que el carbono orgánico disuelto, la oxigenación oceánica y la evolución de organismos complejos van de la mano.

✅ En los mares primitivos, dominados por microbios y con poco oxígeno, el carbono orgánico disuelto era abundante pero no excesivo.

✅ Cuando aparecieron células mayores y organismos multicelulares, el DOC oceánico cayó en picado: el carbono se enterraba en lugar de circular.

✅ Finalmente, la oxigenación profunda del océano permitió sostener de nuevo un depósito amplio de carbono orgánico disuelto, coincidiendo con el auge de los animales y la complejidad ecológica.

«Necesitamos nuevas explicaciones de cómo están relacionados las edades de hielo, la vida compleja y el aumento del oxígeno», apunta el geoquímico Nir Galili, primer autor del estudio.

Este patrón sugiere que la disponibilidad de carbono orgánico disuelto no fue un mero subproducto del clima, sino un factor que coevolucionó con la vida y el oxígeno. El océano oculto de carbono habría actuado como un estabilizador climático a largo plazo, ajustando el equilibrio entre respiración, enterramiento y fotosíntesis.

Un nuevo marco para mirar el futuro

Más allá de la fascinación histórica, el trabajo ofrece una perspectiva sobre el presente y el futuro. Si algo muestra este registro es que el DOC oceánico puede cambiar de manera abrupta en función de la estructura ecológica y la oxigenación global.

Hoy, ese sistema está bajo presión por el calentamiento global y la desoxigenación inducida por el cambio climático.

Aunque no veremos transformaciones comparables a las de hace cientos de millones de años, sí cabe preguntarse si pequeñas alteraciones en la estabilidad del carbono orgánico disuelto marino podrían amplificar el aumento del CO₂ atmosférico. Entender ese riesgo requiere, justamente, conocer cómo se ha comportado este depósito de carbono a lo largo del tiempo.

La cápsula del tiempo en un grano de arena

Resulta asombroso pensar que la clave para leer la historia del carbono disuelto en el océano no estaba en sofisticados satélites ni en complejas perforaciones marinas, sino en minúsculos granos de hierro formados en aguas someras hace cientos de millones de años.

Cada uno de ellos guardaba una señal química invisible que, tras una calibración cuidadosa, se convierte en un relato de la Tierra.

Como explica Galili, este enfoque abre la puerta a «uno de los primeros registros empíricos de la evolución del DOC marino». A partir de ahora, esas esferas de hierro rojizas incrustadas en rocas antiguas serán vistas no solo como curiosidades sedimentarias, sino como archivos del sistema climático planetario.

Ciclo del carbono en el océano actual. Cortesía: S. Hegelbach y J. Kuster / ETH Zúrich

Una nueva pieza en el relato del planeta

Con este trabajo, la historia del carbono orgánico disuelto en el océano deja de ser un capítulo en blanco. Sabemos que no hubo un océano saturado de carbono en el Neoproterozoico, que la oxigenación profunda fue clave para estabilizar el sistema y que la composición isotópica del carbono refleja la innovación biológica.

En última instancia, lo que emerge es un relato integrado: el océano, el clima y la vida evolucionan juntos, en un delicado juego de retroalimentaciones que ha llevado a la Tierra desde un planeta microbiano hasta el mundo diverso que conocemos.

Y todo ello gracias a un puñado de investigadores que, mirando con lupa unos granos de hierro, han logrado que los océanos nos cuenten su memoria más profunda. ▪️

• Información facilitada por la ETH Zurich

• Fuente: Galili, N., Bernasconi, S.M., Nissan, A. et al. The geologic history of marine dissolved organic carbon from iron oxides. Nature (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-025-09383-3