• El artículo demuestra que incluso las cianobacterias filamentosas más simples cuentan con estructuras especializadas que permiten la comunicación intercelular
• Esto apoya la hipótesis de que la evolución de los filamentos contribuyó a la Gran Oxidación de la Tierra, ya que tuvo un papel clave en la proliferación de la cianobacterias

Investigadores del CSIC en el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis (IBVF) —centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Sevilla— han realizado un estudio que profundiza en el papel de las cianobacterias filamentosas en la acumulación de oxígeno en la atmósfera de la Tierra, un fenómeno clave para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos hoy día. El trabajo se publica en la revista Communications Biology.

“Las cianobacterias filamentosas son microorganismos muy antiguos que se organizan en largas cadenas de células interconectadas. A diferencia de las bacterias unicelulares, esta forma multicelular les permite repartirse funciones y adaptarse mejor a entornos cambiantes”, aclara Enrique Flores, coautor del artículo.

Estas cianobacterias, presentes en la tierra desde hace 3000 millones de años, fueron los primeros organismos en realizar la fotosíntesis; esto es, utilizar la luz solar para producir energía y liberar oxígeno como subproducto. Un proceso que, a lo largo de millones de años, contribuyó de manera decisiva a transformar la atmósfera primitiva de la Tierra y hacer posible la aparición de formas de vida más complejas.

El artículo demuestra que incluso las cianobacterias filamentosas más simples cuentan con estructuras especializadas que permiten la comunicación intercelular. Este hallazgo, junto con la confirmación de la amplia presencia de los genes responsables de dichas estructuras a lo largo del árbol filogenético de las cianobacterias, permite deducir que las cianobacterias que contienen estos genes surgieron incluso antes de la Gran Oxidación. Esto apoya la hipótesis de que la evolución de los filamentos contribuyó a este evento, ya que fue clave para la proliferación de las cianobacterias.

“Tratándose de organismos plenamente multicelulares con una fisiología compleja, pudieron proliferar contribuyendo en gran medida a la Gran Oxidación de la Tierra, permitiendo el desarrollo de las formas de vida más complejas”, concluye Mercedes Nieves, investigadora del IBVF y primera firmante del trabajo.

Además del IBVF, en la investigación han participado la Universidad de Bristol (reino Unido) y la Freie Universität Berlin (Alemania).

La Gran Oxidación de la Tierra  

Aunque la Tierra se formó hace unos 4500 millones de años, hasta hace unos 2400 millones de años la atmósfera carecía de oxígeno. A partir de ese momento, el oxígeno se acumuló hasta alcanzar un nivel de, aproximadamente, un 1% del actual. Es lo que se conoce como la Gran Oxidación de la Tierra, un fenómeno crucial para el desarrollo de la vida tal y como hoy la conocemos.

No fue hasta más tarde, ya en el período Cámbrico (hace alrededor de 500 millones de años), que se acumuló oxígeno en la atmósfera a un nivel próximo al actual, del 21%, permitiendo el desarrollo de los animales, que basan su metabolismo en la respiración con oxígeno.

Las cianobacterias son consideradas las responsables de la acumulación inicial de oxígeno en la Tierra al tratarse de los organismos en los que evolucionó la fotosíntesis oxigénica hace unos 3000 millones de años. Se trata del grupo de bacterias más diverso a nivel morfológico, comprendiendo desde organismos unicelulares hasta filamentosos, que se organizan en cadenas de células. El artículo ahora publicado demuestra que la evolución de dichas formas filamentosas pudo haber sido clave para la proliferación de las cianobacterias hasta producir la acumulación inicial de oxígeno en la atmósfera.

Referencia:

Boden JS, Nieves-Morión M, Nürnberg D, Arévalo S, Flores E, Sánchez-Baracaldo P. (2025) Evolution of multicellularity genes in Cyanobacteria in the lead up to the great oxidation event. Communications Biology. DOI: 10.1038/s42003-025-09247-6

Comunicación cicCartuja