Los primeros animales pudieron vivir casi sin oxígeno

Uno de los dogmas más firmes de la ciencia es que las formas de vida complejas de la Tierra sólo pudieron desarrollarse cuando los niveles de oxígeno de la atmósfera se elevaron hasta alcanzar casi los niveles actuales.

El estudio de una pequeña esponja marina sacada de un fiordo danés ha demostrado, sin embargo, que la vida compleja no necesitó niveles altos de oxígeno para vivir y crecer.

¿Cómo pudieron las pequeñas células primitivas y primigenias evolucionar hacia la diversidad de formas de vida que existen en la Tierra en la actualidad? La explicación que puede encontrarse en todos los libros de texto es: el oxígeno. La vida compleja evolucionó gracias a que los niveles atmosféricos de oxígeno comenzaron a aumentar hace unos 635 millones de años.

Sin embargo, nuevos estudios realizados con una esponja de mar común de un fiordo de Kerteminde, en Dinamarca, señalan que esta explicación debería ser reconsiderada. Los análisis sugieren que los animales pudieron vivir e incluso desarrollarse con un suministro de oxígeno muy limitado, en concreto con una cantidad de oxígeno en la atmósfera de sólo el 0,5% de los niveles actuales.

«Nuestros estudios señalan que el origen de los animales no fue impedido por niveles bajos de oxígeno», afirma Daniel Mills, investigador del Centro Nórdico de Evolución de la Tierra de la Universidad del Sur de Dinamarca, en un comunicado de dicha Universidad. Junto a Lewis M. Ward, del California Institute of Technology, Mills es el autor principal de este trabajo de investigación, que ha aparecido publicado en la revista PNAS.

Esponjas que viven casi sin oxígeno

La aparición de los animales coincidió con un aumento significativo del oxígeno atmosférico, por lo que siempre ha parecido obvio vincular ambos acontecimientos, y concluir que el aumento de los niveles de oxígeno propició la evolución de los animales.

«Pero nadie había probado la cantidad de oxígeno necesario para que los animales subsistieran. Al menos no que yo sepa, por lo que decidimos averiguarlo», explica Mills.

Los animales vivos que más se parecen a los primeros animales de la Tierra son las esponjas de mar. La especie Halichondria panicea‎, escogida para el estudio, habita a pocos metros del Centro de Investigación de Biología Marina de Kerteminde, y fue de ahí mismo de donde Daniel Mills obtuvo los ejemplares para su investigación.

«Cuando colocamos las esponjas en nuestro laboratorio, estas continuaron respirando y creciendo, incluso cuando los niveles de oxígeno alcanzaron el 0,5% de los niveles atmosféricos actuales», asegura el investigador. Se trata de niveles de oxígeno inferiores a los que hasta ahora se pensaba fueron necesarios para el desarrollo de la vida animal en sus inicios.

Otros mecanismos evolutivos y ecológicos

La gran pregunta entonces es: si esos niveles bajos de oxígeno no impidieron que los animales evolucionaran, entonces, ¿qué lo hizo? ¿Por qué la vida se limitó en la Tierra a bacterias unicelulares primitivas y a amebas durante miles de millones de años, antes de que todo eclosionara de repente y surgieran las formas de vida complejas?

«Debe haber habido otros mecanismos ecológicos y evolutivos en juego. Tal vez la vida microbiana se mantuvo durante tanto tiempo porque tardó en desarrollar la maquinaria biológica necesaria para crear un animal. Quizá, la antigua Tierra carecía de animales porque, simplemente, es difícil que evolucionen organismos pluricelulares complejos», señala Mills.

Sus colaboradores del Centro Nórdico de Evolución de la Tierra habían demostrado previamente que los niveles de oxígeno en realidad habían aumentado de forma espectacular al menos una vez más en nuestro planeta, antes de que la vida compleja evolucionara.

En ese momento, sin embargo, no hubo una explosión de formas de vida compleja, que difieren de las formas primitivas de vida (como bacterias o amebas) principalmente en que son multicelulares y en que sus células pueden diferenciarse y especializarse para dar lugar a los diferentes órganos.

Además, existen otros datos que también parecen encajar con los resultados obtenidos en esta investigación. Según afirma William Martin, de la Universidad de Düsseldorf, en Alemania, en declaraciones recogidas por Newscientist, aunque los fósiles de animales aparecieron sólo hace 600 millones de años, cuando los océanos estaban ya completamente oxigenados, el ADN de los animales actuales es tan diverso genéticamente que señala que los primeros animales pudieron evolucionar mucho antes, al menos 100 millones de años antes, cuando había mucho menos oxígeno.

Más animales sin oxígeno

A todo esto habría que añadir que la Halichondria panicea no es la primera especie de la que se sabe que puede vivir sin oxígeno o prácticamente sin él. En 2010, científicos de la Universidad Politécnica de Marche, en Ancona (Italia) ya descubrieron en las profundidades del mar Mediterráneo a unos pequeños animales que viven sin oxígeno y rodeados de sulfuros “venenosos”.

Se trata de diminutos organismos multicelulares pertenecientes al grupo de los Loricifera, que son animales marinos que comprenden a unas 12 especies descubiertos por vez primera en 1983.

Según los científicos, los animales encontrados presentaban un metabolismo activo y aparentemente se reproducían en ausencia completa de oxígeno, dado que los ejemplares recogidos contenían huevos.

En 2004, investigadores del laboratorio de zoología de la Universidad de Columbia Británica encontraron, además, un pez capaz de vivir sin respirar, el Carpa Crucian (Carassius carassius). Esta especie habita en aguas escandinavas y posee un sistema respiratorio particular, que le permite vivir hasta cuatro meses sin oxígeno.

Referencia bibliográfica:

Daniel B. Mills, Lewis M. Ward, CarriAyne Jones, Brittany Sweeten, Michael Forth, Alexander H. Treusch and Donald E. Canfield. The oxygen requirements of the earliest animals. PNAS (2014).