La fotosíntesis de las cianobacterias
hace unos 2700 millones de años Aguas costeras poco profundas de todo el mundo
En breve
Las cianobacterias aprendieron a usar la luz del Sol para sacar energía del agua y del dióxido de carbono. Durante este proceso, la fotosíntesis, liberaban oxígeno. En aguas poco profundas formaban tapetes en capas que con el tiempo se convertían en estromatolitos.
Por qué es importante La fotosíntesis empezó a cambiar la atmósfera e hizo posible una vida más compleja.

Ficha para estudiar unos 5 minutos de lectura
La historia
Un truco que cambió el mundo
Cada hoja verde que ves es una pequeña fábrica. Toma luz del Sol, dióxido de carbono del aire y agua del suelo, y los transforma en azúcares, de los que se alimenta la planta, liberando oxígeno. Este proceso se llama fotosíntesis clorofílica, por la clorofila, la sustancia verde que capta la luz. Pero las plantas no lo inventaron: lo heredaron de seres mucho más pequeños y mucho más antiguos, las cianobacterias.
Las cianobacterias son bacterias que viven en el agua, y durante mucho tiempo se las llamó «algas azules» o «algas verdeazuladas», porque tienen un color entre el verde y el azul y se ven como capas sobre las piedras de un río o en la superficie de un estanque. Son microscópicas, pero viven en colonias enormes. Se piensa que fueron los primeros organismos capaces de hacer lo que se llama fotosíntesis oxigénica, es decir, la que rompe las moléculas de agua y libera oxígeno.
El descubrimiento de otra manera de vivir
Antes que ellas ya existían bacterias capaces de usar la luz, pero sin producir oxígeno: usaban otras sustancias, como el sulfuro de hidrógeno, en lugar del agua. Pero el agua está en todas partes, y romperla requiere una energía grande y un aparato químico muy sofisticado. Los científicos creen que el paso a este mecanismo fue uno de los sucesos más importantes de la evolución. Una vez que las cianobacterias lo consiguieron, tuvieron a su disposición un recurso casi infinito: luz, agua y dióxido de carbono se encuentran por todas partes.
No sabemos con precisión cuándo ocurrió. Las huellas más probables se remontan a hace unos 2700 millones de años, y proceden de rocas de la formación de Tumbiana, en Australia Occidental: tapetes microbianos y estromatolitos que dejaron señales químicas de una fotosíntesis, aunque algunos estudiosos discuten si producía oxígeno. Hay indicios de que nació antes, quizá incluso hace 3200 millones de años, pero se discuten. Por eso la fecha de la línea del tiempo es aproximada.
Tapetes en los mares poco profundos
Las cianobacterias crecían en aguas poco profundas cerca de las costas, donde llegaba la luz. Formaban tapetes de colores hechos de colonias, unas sobre otras. De día, con la luz, las bacterias producían oxígeno y se desplazaban hacia arriba; de noche, o cuando quedaban cubiertas por la arena, volvían a subir. Así, poco a poco, sus tapetes y los granos de sedimento se acumulaban en capas y se convertían en estromatolitos. Estas rocas en capas son las huellas de vida más antiguas visibles a simple vista, y en pocos lugares del mundo, como Shark Bay, en Australia, todavía se encuentran vivas.
Las cianobacterias no han desaparecido: están en todas partes. Viven en los océanos, en los lagos, en el suelo, en los desiertos e incluso en las rocas de la Antártida. Una de ellas, Prochlorococcus, descubierta solo en 1986 por la bióloga estadounidense Sallie Chisholm y sus colegas, es tan pequeña que sus células miden menos de una milésima de milímetro; según las estimaciones es el organismo fotosintético más numeroso de la Tierra, y produce una parte considerable del oxígeno de los océanos.
Dentro de las plantas de hoy
Hay un último capítulo. Hace más de mil millones de años, una célula compleja engulló una cianobacteria sin digerirla; las dos empezaron a vivir juntas, y esa cianobacteria con el tiempo se convirtió en una parte de la célula, llamada cloroplasto. Todas las algas verdes y todas las plantas tienen cloroplastos, y dentro de ellos todavía hay un pequeño ADN parecido al de las cianobacterias. Cuando miras un bosque, por tanto, estás mirando a los descendientes de aquella antigua alianza.
Hoy se calcula que alrededor de la mitad del oxígeno que respiramos viene del plancton de los mares: algas y cianobacterias microscópicas. Son mucho más importantes de lo que parece.
Por qué ocurrió
Las cianobacterias desarrollaron la fotosíntesis oxigénica porque dar energía a la vida es difícil. Las fuentes de energía química, como los gases de los volcanes, son limitadas y se encuentran en pocos lugares. La luz del Sol, en cambio, llega a todas partes, pero para usarla hacen falta moléculas especiales capaces de captarla y una manera de conseguir los electrones necesarios. El agua es la fuente de electrones más abundante que existe.
Los científicos piensan que esta capacidad nació poco a poco, tras muchos pasos en bacterias anteriores, y que se formó una sola vez, en las cianobacterias, para extenderse después a otros organismos. Cómo ocurrió exactamente sigue siendo objeto de investigación; las huellas son pocas y las rocas están muy transformadas.
El resultado fue una enorme ventaja: quien conseguía usar la luz y el agua podía crecer casi en cualquier sitio donde hubiera agua y luz. Por eso las cianobacterias se extendieron por todos los mares.
Qué cambió
La consecuencia más grande fue el oxígeno. Al principio lo absorbieron enseguida el hierro y las rocas, pero, al seguir produciéndose durante cientos de millones de años, acabó cambiando el aire del planeta, como cuenta el siguiente suceso de la línea del tiempo. Para los microbios que no soportaban el oxígeno fue una crisis; para otros fue el comienzo de una manera nueva de sacar mucha más energía de los alimentos.
Toda la cadena alimentaria depende de este truco. Casi cualquier ser vivo, directa o indirectamente, come energía que ha sido captada por un organismo fotosintético. Cuando te comes un bocadillo, te comes luz del Sol transformada por una planta de trigo. También el petróleo, el carbón y el gas son lo que queda de antiguos organismos fotosintéticos.
Las cianobacterias se estudian también hoy por sus posibilidades: algunas se usan para producir sustancias útiles, y los científicos piensan aprovecharlas para crear combustibles y para captar dióxido de carbono. Algunas especies, como la espirulina, se comen, y para las misiones espaciales se piensa usarlas para fabricar oxígeno.
Personas y lugares clave
Personas
- Sallie Chisholm
- Bióloga marina estadounidense. En 1986 descubrió con sus colegas Prochlorococcus, la bacteria fotosintética más abundante de los océanos.
- Lynn Margulis
- Bióloga estadounidense (1938-2011). Defendió con fuerza la idea de que los cloroplastos y las mitocondrias derivan de bacterias engullidas.
- Joseph Priestley
- Químico inglés (1733-1804). En 1771 notó que una planta vuelve a poner en circulación el aire «gastado» por una vela; en 1774 aisló el oxígeno.
Lugares
- Formación de Tumbiana, Australia Occidental
- Rocas de 2700 millones de años con tapetes microbianos y estromatolitos, entre las pruebas más probables de la fotosíntesis con oxígeno (discutida).
- Shark Bay, Australia Occidental
- Bahía donde todavía viven estromatolitos construidos por cianobacterias.
- Aguas poco profundas de las costas primitivas
- El lugar donde las cianobacterias formaban tapetes, ayudadas por la luz del Sol que atravesaba el agua.
Para saber
- Aunque se llamen «algas azules», las cianobacterias son bacterias, no algas.
- La palabra «cianobacterias» viene del griego kyanos, «azul oscuro», y significa «bacterias azules».
- Si la historia de la Tierra fuera un año, la fotosíntesis con oxígeno aparecería a finales de mayo, pero los primeros animales solo a mediados de noviembre.
- En los días de calor algunos lagos se tiñen de verde por el crecimiento de las cianobacterias: algunas especies producen toxinas peligrosas, y por eso de vez en cuando se prohíbe el baño.
- Algunas especies viven en los desiertos bajo piedras de cuarzo semitransparente, que dejan pasar un poco de luz y las protegen del sol demasiado fuerte.
Para saber más
- Wikipedia, «Fotosíntesis» es.wikipedia.org
- Wikipedia, «Cyanobacteriota» es.wikipedia.org
- Wikipedia, «Simbiogénesis» es.wikipedia.org
- Museo de Paleontología de la Universidad de California en Berkeley, las cianobacterias (en inglés) ucmp.berkeley.edu
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