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Las cianobacterias, testigos del pasado y futuro

Las cianobacterias fueron los primeros seres vivos en realizar la fotosíntesis y cargar la atmósfera de oxígeno. Descubre sus características, evolución e importancia.

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Cianobacterias

Las cianobacterias son uno de los seres vivos más importantes que han acontecido en el planeta Tierra. No, no estoy exagerando. Gracias a su aparición, tú te encuentras ahora mismo leyendo esta entrada y yo escribiéndola para ti. ¿Quieres averiguar el por qué y más sobre ellas?

«Los mayores cambios ambientales no son los producidos por el ser humano, sino los que causaron las bacterias».

James Lovelock

Hace unos 4600 millones de años…

Nuestro planeta, la Tierra, se originó hace unos 4600 millones de años. En esos albores terrestres, nuestro planeta joven era muy distinto. Su geología interna estaba forjándose y su interior era extremadamente caliente, provocando un vulcanismo muy intenso. Era constantemente bombardeada por meteoritos. La atmósfera era densa, pero no poseía ni un átomo de oxígeno.

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La Tierra en sus orígenes. Imagen de MeteorologíaenRed.

Por tanto, cuando surgió la primera célula que daría lugar al primer ser vivo, este no respiraba oxígeno. Sin oxígeno, tampoco se había constituido la capa de ozono (fórmula química del ozono = O3). Esto no confiere un paisaje muy prometedor para la vida.

La capa de ozono, nos protege de los daños de la radiación ultravioleta. Esta radiación, es capaz de generar mutaciones en el ADN incompatibles con la vida. Por ello, se utilizan lámparas de radiación ultravioleta para esterilizar superficies.

A pesar de ello, en este inhóspito paisaje, consiguió surgir la vida, de manera modesta, unos cuantos millones de años después, hace unos 3800 millones de años.

Hace 3600 millones de años…

Los primeros seres vivos, posiblemente, se alimentaban de restos orgánicos disueltos en el agua. Es fácil pensar que entrarían en un ciclo de reciclaje de la materia. Los desechos de unos servían como alimento de otros. Pronto, surgiría la depredación, y unos seres vivos, fagocitarían a otros.

Por tanto, los primeros seres vivos, serían heterótrofos. Un ser vivo heterótrofo es aquel que necesita alimentarse de materia orgánica ya producida, porque no es capaz de generarla por su cuenta.

Muy tempranamente, o quizás incluso antes que los heterótrofos, surgirían también los primeros seres vivos autótrofos. Estos seres vivos serían quimiotrofos. Es decir, eran capaces de utilizar sustancias químicas inorgánicas reducidas del medio, para producir energía aprovechando su oxidación. Estos seres vivos, son capaces de vivir en condiciones extremas y sin presencia de oxígeno.

Actualmente, muchos estudios en lugares como el Parque Nacional de Yellowstone (Wyoming – Montana – Idaho, USA), se centran en investigar el origen de la vida estudiando arqueas quimiotrofas capaces de vivir en aguas termales con altas temperaturas. Un paisaje similar a las fumarolas oceánicas donde pudo surgir la vida y donde actualmente se ha demostrado encontrar reacciones químicas que generan sustancias orgánicas a partir de inorgánicas.

Sin embargo, hace unos 3600 millones de años, aparecieron los primeros seres vivos fotosintéticos. A mis alumnos le digo a menudo que la reacción más maravillosa que ha surgido sobre la faz de la Tierra es la fotosíntesis.

Importancia de los seres vivos fotosintéticos

La fotosíntesis permite producir a partir de dos sustancias muy sencillas y abundantes: el agua y el dióxido de carbono, el mejor combustible para los seres vivos, la glucosa, y liberando con ello oxígeno a la atmósfera. Todo ello activado gracias a la energía luminosa de la luz solar.

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Una reacción químicamente sencilla y altamente efectiva. Gracias a ella, hoy en día reducimos nuestra huella de carbono, ya que también coge el dióxido de carbono liberado por nuestra actividad, regalándonos alimento y oxígeno. Por eso, es de suma importancia cuidar los seres vivos fotosintéticos, como las cianobacterias y las plantas. ¡Protege los árboles!

Los estromatolitos

Los primeros seres vivos que la realizaron fueron las cianobacterias, o los antepasados de estas. Seres vivos que hemos podido encontrar y datar en esta fecha aproximada gracias a unas formaciones muy curiosas denominadas estromatolitos.

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Estromatolitos, los fósiles más antiguos del planeta

Los estromatolitos son restos fósiles de cianobacterias. Las cianobacterias, al fijar el dióxido de carbono para realizar la fotosíntesis también generan compuestos carbonatados, que precipitan formando estas estructuras de capas y capas de roca donde quedan fosilizadas las cianobacterias. En Groenlandia, se han hallado estromatolitos que datan de unos 3600 – 3700 millones de años. Por lo tanto, podemos estimar que las cianobacterias llevan en la tierra desde entonces.

Una atmósfera oxigenada

La aparición de la fotosíntesis, cambió drásticamente el destino de nuestro planeta.

Por un lado, la liberación de oxígeno en la fotosíntesis permitió que este se fuera acumulando en la atmósfera.

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Cambios en la composición atmosférica a lo largo de la historia

Tardó varios millones de años, pues no empezamos a detectar un incremento en los niveles de oxígenos hasta hace unos 2400 millones de años. Algunas teorías, afirman que el oxígeno se combinaba rápidamente con gases emitidos por los volcanes y era de esta manera retirado del medio. Actualmente, supone el segundo gas más abundante en la atmósfera, después del nitrógeno, con un 21%.

Debemos apreciar también, que esto supuso una crisis para la naturaleza. Muchos seres vivos son anaerobios, esto significa que no pueden vivir en presencia de oxígeno, ya que este es tóxico para ellos. Muchos quimiotrofos son anaerobios estrictos y el oxígeno es letal para ellos. Por tanto, la aparición de cianobacterias, posiblemente generó extinciones masivas de otros seres vivos incapaces de adaptarse a un medio donde comenzaba a aparecer el oxígeno, o al menos, los desplazó por competencia adaptativa.

Sin embargo, el oxígeno también permitió prosperar enormemente a los seres vivos aerobios y que comenzaron a metabolizar el oxígeno con la respiración oxigénica. El oxígeno permitió generar energía y aumentó la biodiversidad en el planeta de manera exponencial. La mayor parte de los seres vivos actuales respiran oxígeno.

Además, el aumento de oxígeno, permitió generar la capa de ozono, protectora de esas dañinas radiaciones ultravioletas. Esto fue un gran hito para conseguir seres vivos más evolucionados y complejos.

A propósito, el oxígeno no es un elemento extraño en el universo. De hecho, es el tercer elemento más abundante después del hidrógeno y el helio. Por lo tanto, no sería extraño encontrar otros planetas con atmósfera enriquecidas en oxígeno. Nuestro planeta no la tenía y la conseguimos gracias a las cianobacterias, ellas hicieron nuestro planeta más habitable.

Te dejo una cita para reflexionar. Yo la utilizo en el aula con mis alumnos:

“La vida constituye un fenómeno tal vez inevitable en las condiciones iniciales y que resulta irrepetible, ya que, cuando hizo su aparición en la Tierra, modificó la atmósfera del planeta y destruyó así las condiciones que habían hecho posible su propia aparición”.

Cadenas tróficas estables

La aparición de las cianobacterias también generó la aparición de seres vivos productores. Esto es importantísimo, ya que aparecieron seres vivos capaces de generar compuestos orgánicos y que iniciarían las cadenas tróficas. Otros seres vivos heterótrofos se beneficiarían de estos, constituyendo un equilibrio en el ciclo de la vida.

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Ejemplo de cadena trófica actual. Imagen de Ecología Verde.

Cianobacterias y cloroplastos

Las cianobacterias, antiguamente eran consideradas algas verdeazuladas. Posteriormente, se comprobó que no eran algas, sino que poseían célula procariota.

Cianobacterias
Cianobacterias coloniales

Las cianobacterias, además, presentan una célula procariota particular, con esbozos de orgánulos, ya que presenta carboxisomas. Los carboxisomas son inclusiones dentro de las cianobacterias donde se encuentra la RuBisCO, una enzima capaz de fijar el CO2 para realizar la fotosíntesis.

Los primeros cloroplastos, los orgánulos que realizan la fotosíntesis en las células eucariota vegetal que encontramos en algas y plantas, seguramente fueron antiguas cianobacterias capturadas por fagocitosis por otras células. Estas cianobacterias que quedaron acogidas en su interior, dándoles la capacidad de realizar la fotosíntesis y generando esos ahora denominados cloroplastos. Te dejo la explicación detallada de esta teoría, la teoría de la endosimbiosis, y las pruebas que lo confirman en esta entrada.

Espero que estés de acuerdo conmigo en que las cianobacterias son uno de los seres vivos más interesantes del planeta y que les debemos, sin lugar a dudas, la vida.

Cianobacterias

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Profesora de educación secundaria. Bióloga especializada en Biología Sanitaria, Biología Molecular y Biotecnología. Amante de la naturaleza, el ajedrez, los videojuegos, la pintura y los ratos de lectura.

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