Botánica

Extrañas bacterias insinúan el antiguo origen de la fotosíntesis.

El hallazgo podría significar que la evolución de la fotosíntesis necesita un replanteamiento, volviendo las ideas tradicionales en su cabeza.

La fotosíntesis es la capacidad de utilizar la energía del sol para producir azúcares a través de reacciones químicas. Las plantas, las algas y algunas bacterias hoy en día realizan la fotosíntesis ‘oxigenada’, que divide el agua en oxígeno e hidrógeno para impulsar el proceso, liberando oxígeno como producto de desecho.

Algunas bacterias, en cambio, realizan la fotosíntesis ‘anoxigena’, una versión que utiliza moléculas distintas al agua para impulsar el proceso y no libera oxígeno.

Los científicos siempre han asumido que la fotosíntesis anoxigenada es más ‘primitiva’, y que la fotosíntesis oxigenada evolucionó a partir de ella. Bajo este punto de vista, la fotosíntesis anoxigenada surgió hace unos 3.500 millones de años y la fotosíntesis oxigenada evolucionó mil millones de años después.

Sin embargo, al analizar las estructuras dentro de un tipo antiguo de bacteria, los investigadores del Imperial College London han sugerido que un paso clave en la fotosíntesis oxigenada ya podría haber sido posible mil millones de años antes de lo que comúnmente se pensaba.

El autor principal del estudio, el Dr. Tanai Cardona del Departamento de Ciencias de la Vida en Imperial, dijo: «Estamos comenzando a ver que gran parte de la historia establecida sobre la evolución de la fotosíntesis no está respaldada por los datos reales que obtenemos sobre la estructura y funcionamiento de los primeros sistemas de fotosíntesis bacteriana «.

La bacteria que estudiaron, Heliobacterium modesticaldum, se encuentra alrededor de aguas termales, suelos y campos anegados, donde realiza la fotosíntesis anoxigenada. Está muy distantemente relacionado con las cianobacterias, la principal bacteria que realiza la fotosíntesis oxigenada en la actualidad.

Está tan distantemente relacionado que tuvo un «antepasado común» por última vez con las cianobacterias hace miles de millones de años. Esto significa que cualquier rasgo que compartan las dos bacterias probablemente también haya estado presente en las bacterias antiguas que los originaron a ambos.

Al analizar las estructuras que tanto el H. modesticaldum como las cianobacterias modernas usan para realizar sus diferentes tipos de fotosíntesis, el Dr. Cardona encontró sorprendentes similitudes.

Ambas estructuras contienen un sitio que las cianobacterias y las plantas usan exclusivamente para dividir el agua, el primer paso crucial en la fotosíntesis oxigenada.

Por lo general, se supone que la evolución de las cianobacterias es también la primera aparición de la fotosíntesis oxigenada, pero el hecho de que H. modesticaldum contenga un sitio similar significa que los bloques de construcción para la fotosíntesis oxigenada son probablemente mucho más antiguos de lo que se pensaba, tan antiguos como la fotosíntesis misma. y por lo tanto podría haber surgido mucho antes en la historia de la Tierra.

El Dr. Cardona también sugiere que esto podría significar que la fotosíntesis oxigenada no fue el producto de mil millones de años de evolución a partir de la fotosíntesis anoxigénica, pero podría haber sido un rasgo que evolucionó mucho antes, si no primero.

El Dr. Cardona dijo: «Este resultado ayuda a explicar con gran detalle por qué los sistemas responsables de la fotosíntesis y la producción de oxígeno son como son hoy, pero para que tenga sentido requiere un cambio de perspectiva en la forma en que vemos la evolución de la fotosíntesis».

«Según la visión tradicional, que la fotosíntesis anoxigenada evolucionó primero y fue el único tipo durante aproximadamente mil millones de años o más antes de la evolución de la fotosíntesis oxigenada, estas estructuras no deberían existir en absoluto en este tipo de bacterias».

Mayor información en: Tanai Cardona, A. William Rutherford. et al. «Evolution of Photochemical Reaction Centres: More Twists?», Trends in Plant Science, 2019.

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