Fotosintesiaren agerpena mila milioi urte atzeratzea proposatu dute

Juanma Gallego

Uste baino askoz lehenago abiatu zen fotosintesia, zientzialari talde batek egindako proposamenaren arabera: duela 3.500 milioi urtera atzeratu dute. Fotosintesiaren prozesuan parte hartzen duten proteinen analisian oinarritu dute hipotesia.

Petrikilo horietako batek zure bizitza hobetzeko oreka energetikoa lortu behar duzula esaten dizun hurrengoan, esaiozu ezetz, horretan ere erratuta dabilela, eta ziririk sartuko ez dizula. Ez da broma. Benetako oreka energetikoa balego, akabo guztia: petrikilo bera eta azokan saltzeko otarrean daramatzan bio-traste guztiak ere.

Izan ere, desoreka energetikoa da bizia ahalbidetzen duena: biziaren funtsa da elektroiak dantzan jartzea. Normalean –amantala zuria jantzita daukatenean bederen–, zientzialariak ez dira hain erromantikoak, eta elektroien dantza zoragarri horri erredox erreakzio deitzen diote: erredukzioa-oxidazioa, hain zuzen. Horretan oinarritzen dira bai landareen fotosintesia zein animalien arnasketa. Eta baita munduaren katalogoan datozen prozesu honen beste hainbat aldaera ere. Prozesu horien guztien bitartez molekula batetik bestera elektroiak igarotzen dira, modu honetan zelulek behar duten energia lortzen dutelarik. Animalien kasuan, zelulek oxigenoa erabiltzen dute elektroi horiek jasotzeko, eta oxidazio horren ondorioz ura eta CO₂ sortzen dituzte, hondar gisa.

Oxidazio handiaren garaia

Baina hori ez da beti horrela izan. Oxigenoa duela 2.400 milioi urte nagusitu omen zen gure atmosferan. Data horren bueltan oxidazio handia izeneko prozesua gertatu zen. Dibulgatzaile trebea zenez gero, Lynn Margulis biologoak oxigenoaren holokaustoa deitu zion, eta horrela geratu da gertakari hori askoren buruan. Bat-batean (“bat-batean” hori erritmo geologikoaren arabera ulertu, arren) Lurraren atmosferaz guztiz kutsakorra eta oxidatzailea zen oxigeno horretaz bete egin zen, eta horrek garaiko bizidun gehienak akabatu zituen. Prozesuaren abiapuntuan zianobakterioak egon zirela uste dute adituek.

Deep Future liburuan Curt Stager paleoekologoak dioenez, kutsadura erraldoi horrek “errefuxiatuen uholde” bat eragin zuen. “Oxidazioak zeluletan eragindako sarraskiak konpontzeko gai ez ziren espeziak desagertu ziren, edo uretako lokatz babesgarrietan alboratuta bizitzera kondenatuak izan ziren. Mikrobio errefuxiatu horien ondorengoak oraindik ere ezkutatzen dira, beldurtuta, zingiretako lokatz kiratsetan edota zenbait itsaso edo ozeanotako oxigenorik gabeko hondoetan“. Egileak azaltzen duenez, gure hesteetan ere gordeta daude oxigenozale ez diren mikrobio horietako asko.

Fotosintesiaren agerpenak baditu 3.500 urte

Hortaz, oxidazio handiaren ondorioz espezie asko galdu ziren; baina, beti bezala, egon zen egoera berrira egokitu eta horri probetxua ateratzeko gai izan zen espezierik. Espezie horiek dira gure gaurko mundu honen jaun eta jabe. Une hori iritsi baino lehenago zegoen egoeraz, halere, askoz gutxiago ezagutzen da. Ohikoa denez, Lurraren egutegian gero eta sakonago murgildu, orduan eta iluntasun gehiago azaltzen da gure ezagutzan. Halere, zabalduta dago oxidazio handia baino lehenago oxigenoa oso urria zeneko hipotesia.

Baina, gaira egindako hurbilpen berri batean, oxigenoaren gorakada horren aurrean zegoena irudikatzen saiatu dira zientzialariak, eta ikusi dute agian uste zena baino oxigeno gehiago bazegoela. Gutxienez, oxigenoan oinarritutako fotosintesia duela 3.500 milioi urte inguru jaio ahal zela proposatu dute.

Ez da Lurraren historiaren erlojuan egindako atzerapen txikia. Proposamen berriaren arabera, mila milioi urte lehenago hasi zen fotosintesia. Denbora geologikoaz ari garela gogoratuta, di-da batean garatu zen oxigenoa baliatzeko ahalmen hori.

D1 eta D2 izeneko proteinen eboluzioa oinarri

Geobiology aldizkarian argitaratutako zientzia artikulu batean zehaztu dute zertan oinarritu diren proposamen ausarta kaleratzeko. Zaila da fosilen bitartez jakitea duela mila milioika urte bizi izan zen organismo batek oxigenoa erabiltzen ote zuen, arroka zaharrenetan geratu diren arrastoak oso urriak direlako, eta, gainera, normalean gaizki kontserbatuta daudelako. Horregatik, fosiletara jo beharrean, oxigenoan oinarritutako fotosintesiari lotuta dauden bi proteinen eboluzioa aztertzeari ekin diote ikertzaileek: D1 eta D2 izeneko proteinetara, hain zuzen.

Zianobakterioek eta landareek proteina hauek baliatzen dituzte fotosintesia egiteko. Eboluzioaren lehen fase batean proteina horiek berdinak ziren, baina denborarekin bereizi egin ziren, eta orain zianobakterioetan eta landareetan proteina hauek sekuentzia genetiko desberdinak dituzte. Estatistika baliatuta, proteina horien eboluzioan atzera jo dute, jakin ahal izateko zein momentuan izan ziren berdinak (gizakien genomak aztertuta populazioen bilakaeran atzera joateko erabiltzen den metodo berdina, hain zuzen). Bide hori jorratuta, zientzialariek ikusi dute D1 eta D2 proteinek oso eboluzio “mantsoa” izan dutela, gutxienez milioi bat urte baino gehiagokoa.

Ikuspuntu ebolutibo berriak zabalik

Mahai gainean jarritako proposamena zuzena bada, ondorioak agerikoak dira: ikuspuntu ebolutibo batetik ikusita, fotosintesia nahiko azkar sortzen den prozesua litzateke. Tanai Cardona ikertzaileak prentsa ohar batean horixe bera azpimarratu du. “Jakin badakigu zianobakterioak oso zaharrak direla, baina ez dakigu zehazki noiz sortu ziren. Adibidez, 2.500 milioi urte badute, horrek esan nahi du oxigenoan oinarritutako fotosintesia duela 3.500 milioi urte sortua izan zitekeela”. Egilearen arabera, fotosintesi mota horren eta zianobakterioen arbasoen agerpenaren artean denbora dezente pasa liteke, eta horrek “perspektibaren ikuspuntutik aldaketa nabaria” dakar.

Astrobiologiaren arloan egin ohi den moduan, ondorioak ez dituzte Lurrera mugatu. Fotosintesia Lurrean hain azkar sortu bazen, logikak agintzen du berdin gerta litekeela beste hainbat planetatan. Eta horrek, noski, berehala pizten ditu ametsak.

Erreferentzia bibliografikoa

Cardona Tanai, Sánchez-Baracaldo Patricia, Rutherford A. William, Larkum Anthony W., (2018). Early Archean origin of Photosystem II. Geobiology, 2018;00:1–24. DOI: https://doi.org/10.1111/gbi.12322

Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.