La vida aprendió a respirar oxígeno mucho antes de que este dominara la atmósfera terrestre
Un estudio del MIT sugiere que algunos microorganismos primitivos ya utilizaban oxígeno cientos de millones de años antes de que este se acumulara en la atmósfera. El hallazgo replantea cuándo comenzó la respiración aeróbica y ayuda a explicar por qué la Tierra tardó tanto en volverse un planeta oxigenado.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Ilustración artística de microorganismos primitivos en los océanos tempranos de la Tierra, donde algunas formas de vida pudieron comenzar a aprovechar pequeñas cantidades de oxígeno mucho antes de que este se acumulara en la atmósfera. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón Producciones
Durante miles de millones de años, el oxígeno no fue el gas omnipresente que hoy permite la vida compleja en la Tierra. La atmósfera primitiva carecía de ese elemento esencial hasta que, hace unos 2.300 millones de años, se produjo la Gran Oxidación, el momento en que el oxígeno empezó a acumularse de forma permanente y cambió el rumbo de la evolución biológica.
Sin embargo, un nuevo estudio sugiere que algunos organismos primitivos podrían haber aprendido a respirar oxígeno mucho antes de que este inundara el aire del planeta.
La investigación, realizada por geobiólogos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y publicada en la revista Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, apunta a que ciertas formas de vida primitivas desarrollaron la respiración aeróbica cientos de millones de años antes de ese gran punto de inflexión.
Los resultados podrían constituir algunas de las primeras evidencias de respiración aeróbica en la historia de la Tierra y ayudar a resolver un antiguo enigma: por qué el oxígeno tardó tanto en acumularse en la atmósfera pese a haber sido producido mucho antes.
Cianobacterias, las primeras productoras de oxígeno del planeta
Hoy el oxígeno es una presencia constante y vital: este gas representa aproximadamente el 21 % de la atmósfera de la Tierra (en concreto, alrededor del 20,95 % del aire que respiramos). Pero en los primeros tiempos del planeta no lo era.
Los científicos sitúan el origen de la producción de oxígeno en las cianobacterias, microorganismos capaces de realizar la fotosíntesis, que, dicho de forma resumid, consiste en utilizar la luz solar y el agua para generar energía, liberando oxígeno como subproducto.
Estas bacterias aparecieron hace unos 2.900 millones de años. Durante cientos de millones de años, por tanto, estuvieron liberando oxígeno sin que este llegara a acumularse de forma estable en la atmósfera terrestre.
Las enzimas que permitieron a la vida aprovechar el oxígeno
La pregunta era inevitable: ¿dónde fue a parar todo ese oxígeno inicial? Durante décadas, los científicos han sospechado que gran parte fue absorbida por rocas y minerales a través de reacciones geoquímicas. El nuevo estudio añade ahora otra posibilidad: que la propia biología contribuyera a consumirlo.
El equipo del MIT rastreó el origen evolutivo de unas enzimas clave para la respiración aeróbica, presente hoy en la gran mayoría de los organismos que utilizan oxígeno (HCO, por sus siglas en inglés), desde bacterias hasta seres humanos.
Estas enzimas, conocidas como oxidorreductasas de hemo-cobre, permiten a las células transformar el oxígeno en agua durante el proceso de obtención de energía.
Un viaje al Mesoarcaico, cientos de millones de años antes del gran cambio
Los investigadores descubrieron que las HCO surgieron durante el Mesoarcaico, un periodo geológico que se extiende entre hace 3.200 y 2.800 millones de años, es decir, varios cientos de millones de años antes de la Gran Oxidación.
Ese hallazgo sugiere que algunos organismos primitivos ya podían aprovechar pequeñas cantidades de oxígeno cuando este apenas comenzaba a producirse.
🗣️ «Esto cambia de forma drástica la historia de la respiración aeróbica —afirma Fatima Husain, autora principal del estudio y posdoctoranda en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT. Y añade en un comunicado de MIT News—: Nuestro estudio se suma a esta historia, que está emergiendo muy recientemente, según la cual la vida pudo haber utilizado oxígeno mucho antes de lo que se pensaba. Nos muestra lo increíblemente innovadora que es la vida en la Tierra en todos los periodos de la historia del planeta».
Unos diminutos consumidores de oxígeno
El trabajo se inscribe en una larga línea de investigaciones del MIT sobre la historia del oxígeno en la Tierra. En conjunto, estos estudios han permitido precisar tanto el momento en que surgieron las primeras cianobacterias productoras de oxígeno como la fecha de la gran evento oxidativo, cuando el gas alcanzó niveles suficientes para permanecer en la atmósfera.
La visión general que ha emergido sitúa la primera producción de oxígeno en torno a los 2.900 millones de años y su acumulación atmosférica estable unos 600 millones de años después.
Ese desfase temporal intrigaba a Husain y a sus colegas. «Sabemos que los microorganismos que producen oxígeno existían mucho antes de la Gran Oxidación —explica—. Así que era natural preguntarse: ¿había alguna forma de vida en ese momento capaz de usar ese oxígeno para la respiración aeróbica?».
Si tales organismos existían, aunque solo utilizaran pequeñas cantidades de oxígeno, podrían haber contribuido a impedir que este se acumulara en la atmósfera durante largos periodos.
Tras el rastro de la oxidorreductasa de hemo-cobre
Para explorar esa posibilidad, el equipo puso el foco en las citadas oxidorreductasas de hemo-cobre. «Nos centramos en el núcleo de estas enzimas para nuestros análisis, porque es donde realmente tiene lugar la reacción con el oxígeno», detalla Husain. El objetivo era rastrear la evolución de la enzima hacia atrás en el tiempo y determinar cuándo apareció por primera vez.
El proceso no fue sencillo. Los investigadores identificaron la secuencia genética de la enzima y utilizaron herramientas automatizadas para buscarla en bases de datos genómicas que contienen los genomas de millones de especies.
«La parte más difícil de este trabajo fue que teníamos demasiados datos —reconoce Gregory Fournier, coautor del estudio y profesor asociado de Geobiología en el MIT. Y añade—: Estas enzimas están por todas partes, y están presentes en la mayoría de los organismos actuales. Así que tuvimos que muestrear y filtrar los datos hasta obtener un conjunto representativo de la diversidad de la vida moderna y lo bastante pequeño para poder hacer los cálculos, lo cual no es trivial»
La reconstrucción del árbol evolutivo basada en miles de especies modernas sugiere que, poco después de que las cianobacterias empezaran a producir oxígeno, otros organismos desarrollaron la enzima necesaria para utilizarlo.
Cortesía: MIT News / Investigadores
Microorganismos que pudieron consumir el oxígeno primitivo
Tras aislar secuencias de la enzima en varios miles de especies modernas, el equipo las situó en un árbol evolutivo de la vida basado en estimaciones de cuándo surgieron y se diversificaron las distintas ramas biológicas.
Utilizando registros fósiles y otros indicadores temporales, pudieron anclar fechas en ese árbol y acotar el momento en que las HCO evolucionaron de unas especies a otras.
El resultado final apunta al Mesoarcaico como el periodo en que surgieron tanto la enzima como la capacidad de usar oxígeno. Es decir, poco después de que las cianobacterias empezaran a producirlo. Cualquier organismo que viviera cerca de ellas habría podido aprovechar inmediatamente el oxígeno liberado.
Esos primeros respiradores aeróbicos podrían haber consumido gran parte del gas, evitando así que escapara a la atmósfera y retrasando su acumulación durante cientos de millones de años.
La hipótesis no solo redefine el calendario de la respiración aeróbica, sino que también ayuda a explicar la lenta oxigenación del planeta. «Considerados en conjunto, los trabajos del MIT han llenado los vacíos en nuestro conocimiento sobre cómo se produjo la oxigenación de la Tierra —precisa Husain. Y concluye—: Las piezas del rompecabezas están encajando y subrayan realmente cómo la vida fue capaz de diversificarse y vivir en este nuevo mundo oxigenado».▪️(6-febrero-2026)
Información facilitada por MIT News
Fuente: Fatima Husain, Haitao Shang, Stilianos Louca, Gregory P. Fournier. Molecular clock evidence for an Archean diversification of heme-copper oxygen reductase enzymes. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (2026). DOI: https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113531.
