Gens, oxigen i evolució de la Terra

dna terra.jpg El nostre planeta ja té uns quants anyets. Arrodonint una mica podem dir que fa uns 4.500 milions d’anys que està donant voltes al Sol. Durant els primers 500 milions d’anys van passar coses interessants per als geòlegs, però encara no hi havia aquest curiós estat de la matèria que anomenem “vida”. Encara no tenim massa clar com va anar, però fa uns 4000 milions d’anys ja hi havia organismes microscòpics fent la seva i  les coses es van començar a posar interessants pels biòlegs.

De totes maneres, el daltabaix important va passar fa 2500 milions d’anys, quan alguns organismes van aprendre a fer fotosíntesi i van començar a deixar anar oxigen a l’atmosfera.  Allò va ser bastant catastròfic en aquell moment. Amb molta facilitat oblidem que l’oxigen és un gas tòxic, verinós, i que tenim sort que l’atmosfera només en conté un 20 %. Si tot fos oxigen aniríem tots plegats ben… oxidats.

Aquesta història s’ha anat descobrint mirant les composicions dels diferents materials que es troben a diferents estrats geològics i observant els fòssils que hi havia. La llauna és que amb els fòssils microscòpics es pot fer poca cosa i els animals i les plantes més grans i interessants van trigar encara molt milions d’anys a sorgir.

Però uns investigadors se les han empescat per esbrinar com va anar la història evolutiva del DNA i veure si coincidia amb la història geològica que hem deduït de la Terra. Com que avui en dia ja tenim les seqüències de moltíssims gens i també tenim idea del ritme al que les mutacions es van acumulant dins el DNA, podem comparar diferents gens i mirar quan temps ha passat des que alguna mutació va fer que un gen inicial esdevingués dos de diferents. Igual que fem arbres evolutius d’organismes, també els podem fer amb els gens.

Per fer-ho van analitzar 3983 famílies de gens de diferents organismes i van descobrir que un 27 %, és a dir, al  voltant d’una quarta part dels nostres gens, van aparèixer sobtadament fa 2800 milions d’anys. En aquell moment va tenir lloc una mena d’explosió evolutiva a nivell genètic dins els organismes de la Terra. I el més interessant és que la majoria d’aquests gens que van sorgir aleshores corresponen a proteïnes que tenen a veure amb el consum d’oxigen.

Les nostres cèl·lules fan servir l’oxigen sobretot en un mecanisme anomenat “cadena de transport d’electrons”. Un sistema molt complex que fem servir per obtenir energia i, bàsicament, per mantenir-nos vius. Doncs sembla que aquesta maquinària va aparèixer en relativament poc temps i que pot ser la clau que va permetre que la vida, limitada fins aleshores a unes cèl·lules que sobrevivien sense fer gran cosa, comencessin a disposar d’una font d’energia molt més gran que els va permetre començar a experimentar noves estructures, noves formes de vida i a colonitzar nous ambients. Així, una atmosfera tòxica va esdevenir una atmosfera extremadament útil, al menys pels organismes que es van poder adaptar a les noves condicions.

Però alguna cosa no acaba d’encaixar del tot. Si mirem les xifres, semblaria que la maquinària per fer servir oxigen va sorgir abans que hi hagués oxigen disponible a l’atmosfera. I aquest no és l’únic detall que no encaixa. Altres dades també semblen diferents a com esperaríem. Per exemple, els enzims que fan servir níquel van aparèixer just quan els nivells de níquel es reduïen notablement a la superfície de la Terra.

En realitat l’únic que passa és que les dades no són tant exactes i precises com ens agradaria. I d’altra banda, una única xifra no pot resumir tota la complexitat del que passa al planeta. Potser alguns organismes aprenien a generar i a fer servir l’oxigen alhora, potser hi havia indrets on l’oxigen s’acumulava localment, potser es generaven simbiosis entre organismes productors i consumidors de manera que l’oxigen no sortia a l’atmosfera…

Poden haver passat moltes coses i simplement encara no en sabem prou, no tenim prou dades per acabar d’afinar la precisió com ens agradaria. Però no passa res. El més interessant és haver pogut anar seguint la aparició de nous gens al llarg dels eons i el comprovar la gran explosió gènica que va tenir lloc fa aproximadament un grapat de milions d’anys.

Bé. I encara més llaminer per un científic és el fet de constatar que resultats obtinguts segons diferents aproximacions potser no acaben d’encaixar perfectament. Això vol dir que algú està equivocat i que alguna teoria cal acabar de polir-la o descartar-la per una de millor. Hi ha qui acusa als científics d’immobilistes i tancats, però aquesta mena de conflictes són la part més interessant de la recerca de la veritat.

7 comentaris

  • Daniel Closa

    15/09/2011 15:28

    quimnuss. Ostres, potser si que insisteixo molt en com funciona el métode científic i en el fet que, contra el que molts pensen, ens passem el dia rectificatn, corregint i matiçant. No crec que passi res d’especial. Només són maines meves. Tot i que en temps de crisi, sempre tenen més volada els profetes i venedors de certeses. Una cosa que la ciència no pot oferir.

    Panerot. En realitat l’estudi posa quasi simultanis l’expansió del’ús de les cadenes de transport d’electrons i de la respiració amb els canvis d’aquell temps. Però no serveix per establir relacions causa conseqüència. També es van enriquir les families d’enzims que fan servir FAD o ubiquinona (peró no NADH o NADPH, que són més antics). Tot plegat fa posar en el punt de mira aquell moment precís, però els detalls encara estan una mica desenfocats.

    Santi. Jo diria que caldrien més de 5000 anys per que els oreganismes s’adaptessisn, però si l’augment no és massa gran podriem especular amb un increment dels sistemes antioxidants més que en cap altra cosa. Tot i que fer previsions en temes evolutius no té massa sentit ja que l’atzar és el motor del sistema i, per definició, és força imprevisible.
    (I aixó que els dinosaures eren tan grans perquè hi havia molt oxigen em penso que és una llegenda urbana. )

  • Santi Cosmos

    15/09/2011 14:13

    ¿Com ens afectaria si respiressim un percentatge molt més ric en oxigen? (si aumentes progressivament en aprox. uns 5.000 anys, segurament també ens hi adaptariem,no?)

    ¿No es gràcies això que eran tant grans els dinosauris?

  • Panerot

    15/09/2011 10:51

    Vaja … quina sorpresa!. Jo em pensava que la cadena d’electrons “versió aeròbia” havia evolucionat a partir de’altres d’anaèròbies (les que fan servir els nitrats o els sulfats, per exemple, com acceptors d’electrons). Segons aquests resultats, no seria així. Fins i tot podria ser tot just a l’inrevés: les cadenes amb altres acceptors ser la situació derivada i no l’ancestral. Que en saps?

  • quimnuss

    15/09/2011 10:27

    Darrerament trobo que t’has de reafirmar molt de la qualitat del mètode científic. Que està passant alguna cosa de la que no m’he assabentat? Ja està començant la pèrdua en la ciència fruit del coŀlapse del capitalisme?? Tant aviat? em sorprèn…

    http://xkcd.com/54/

  • Daniel Closa

    15/09/2011 8:37

    Carquinyol. Ja ho saps. Qualsevol petita dada que no encaixi els serveix per parlar de miracles, designis divins i grans dissenyadors. Mai es plantegen que simplement encara ens queden coses per saber. I després parlen d’humilitat…

    manuel. Si que n’hi ha . Molts. Però no és un tema senzill perquè les diferències entre races no són tant evidents com ens semblen. El problema és que en pensar per exemple en algú de raça negra, ens ve al cap un exemple molt marcat, però quan mirem els negres de veritat veiem que n’hi ha mil tipus, amb mil tonalitats diferents de pell, des de lleugerament més fosca que la nostra fins un negre intensíssim. I el mateix passa amb totes les característiques racials. però s’estudien molt, per exemple per entendre diferents respostes a tractaments mèdics o a malalties o coses així. Normalment són adaptacions a l’indret on es viu. L’exemple més típic és que el color de la pell serà més o menys fosc segons la quantitat de llum solar que rebi la zona on habites. Però tampoc s’acostuma a tractar de relacions directes simples.

  • manuel gil

    15/09/2011 8:14

    Permetim fer una pregunta. Existeixen estudis que aportin explicacions del perqué les diferencies de aparencia fisica -notories-racials?,
    Eg: entre un individu nórdic i un de chinés. Gracies per els articles que vosté divulga, Sempre molt interesants.Salutacions

  • Carquinyol

    15/09/2011 8:09

    Ui… ja m’imagino als creacionistes venent l’ideal de que fa 2800 milions d’anys Déu ens va ‘regalar’ el poder utilitzar l’oxígen…

    (encara que per la gran majoria d’ells la Terra és molt més jove)