Cómo se llenó de oxígeno la atmósfera de la Tierra

La vida en la Tierra tardó “poco” en aparecer tras la formación del planeta. Hace al menos 3.700 millones de años, y quizá cientos de millones de años antes, ya había seres capaces de reproducirse en un mundo donde los océanos acababan de aparecer. Faltaba, sin embargo, un elemento que hizo posible que aquellos seres comenzasen a cooperar entre ellos y finalmente acabasen apareciendo los animales, hace solo quinientos millones de años. El oxígeno fue el combustible que alimentó el metabolismo de los seres vivos y transformó nuestro planeta en un mundo habitado, pero sigue habiendo dudas sobre cómo apareció.

El estudio geológico indica que hasta hace unos 2.400 millones de años no había oxígeno en la atmósfera terrestre o en sus océanos. A partir de ese momento, en tres explosiones, el porcentaje de este gas se fue incrementando hasta ocupar el 21% de la atmósfera.

Una de las explicaciones más aceptadas responsabiliza de aquel vuelco atmosférico a las cianobacterias, unos microbios que comenzaron a utilizar la energía del sol para producir carbohidratos y oxígeno a partir del agua y el dióxido de carbono. Esta nueva técnica, que ahora conocemos como fotosíntesis, dio a estos organismos un éxito sin precedentes. Pero mejor siempre es peor para algunos. Los seres que habían satisfecho sus necesidades energéticas durante más de mil millones de años sin oxígeno descubrieron que aquel nuevo gas era veneno para sus células. Aquello fue un cambio de régimen y el triunfo de las cianobacterias fue tal que hoy todas las plantas de la Tierra las llevan incorporadas en sus organismos en forma de unos orgánulos bautizados como cloroplastos.

Después, hicieron falta casi 2.000 millones de años más hasta que los niveles de oxígeno bastasen para permitir la existencia de los primeros animales y el debate científico tratando de explicar este proceso ha sido intenso. Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Leeds (Reino Unido) ha elaborado un modelo según el cual, más allá de la aparición de los primeros microbios fotosintéticos y el movimiento de placas tectónicas, dos fenómenos que comenzaron hace 3.000 millones de años y tuvieron influencia en la oxigenación de la Tierra, el incremento del gas esencial para la vida en la atmósfera era cuestión de tiempo.

El oxígeno no es una sustancia rara. Es el tercer elemento más abundante del universo, después del hidrógeno y el helio, pero es tremendamente «sociable» y puede formar compuestos con casi todos los elementos de la tabla periódica. Durante muchos millones de años, el interior de la Tierra mantuvo una elevada temperatura alcanzada durante su formación, pero el enfriamiento progresivo redujo la cantidad de gases volcánicos que surgían de su interior. Estos gases eran los que, al reaccionar con el oxígeno, lo retiraban de la atmósfera. Ese cambio en el equilibrio permitió que el oxígeno producido por las cianobacterias comenzase a generar un superávit que se fue acumulando. El nuevo modelo explicaría el intrigante intervalo entre la aparición de los organismos que producían oxígeno y el aumento de este gas en la atmósfera.

Después, estos cambios en el equilibrio atmosférico afectaron a la cantidad de fósforo en el mar, que depende de los niveles de oxígeno, y eso tuvo su impacto en los animales que vivían de la fotosíntesis, que a su vez utilizan fósforo. Cuando esos procesos de retroalimentación produjeron un tercer incremento en el porcentaje de oxígeno en la atmósfera, la Tierra estaba lista para la explosión de formas de vida complejas, móviles y visibles que desde entonces habitan el planeta.

Lewis Alcott, primer autor del artículo que se publica en la revista Science, plantea que, además de conocer estos procesos esenciales para la aparición de la vida en la Tierra, su modelo sugiere que los planetas con atmósferas de oxígeno abundante pueden darse con más frecuencia de lo que se pensaba hasta ahora, “porque [para su aparición] no son necesarios avances biológicos múltiples y muy improbables ni sucesos tectónicos casuales”.