La fotosíntesis, entendida como la combinación del aprovechamiento directo de la energía lumínica y la incorporación de carbono en la maquinaria viviente a partir de CO2, solo se presenta en bacterias, algas y plantas superiores. En arqueas, la otra rama evolutiva de la vida, existe un mecanismo de captura directa de luz pero nunca incorporando carbono a partir de CO2.
En cuanto a las bacterias, la maquinaria fotosintética debió evolucionar a partir de maquinarias fosforilativas propias de bacterias heterótrofas. La presencia y el rol que en algunos grupos de bacterias fotosintéticas desempeñan complejos enzimáticos propios del aparato fosforilativo (NADH Deshidrogenasa y Succinil deshidrogenasa), refuerzan esta teoría.
Figura 1. Aproximación a la evolución de la fotosíntesis
No hay concenso en la comunicad científica en cuanto al origen evolutivo de los pigmentos fotosintéticos. Quizas las primeras moléculas fueron incorporadas inicialmente como un mecanismo de protección UV (terrabacterias ancestrales colonizadoras de tierra firme con alta exposición al UV) , en un mecanismo similar a como son utilizadas las Xantofilas actuales, para luego ser aprovechados como elementos resonantes de la energía lumínica en vías similares a las actualmente utilizadas en la fotosíntesis.
Dos tipos de complejos fotosintéticos están presentes en los organismos fotosintétizadores: Tipo II (Type II RC) , complejo áltamente oxidante, capaz en cyanobacterias, algas y plantas superiores de oxidar el agua, y Tipo I (Type I RC), muy buen reductor, capaz de reducir NAD+ , molécula fundamental para la bioquímica celular.
Las maquinarias fotosintéticas en los diversos grupos evolutivos incluyen uno o los dos fotosistemas, encargados de la captura primaria de energía, y un complejo citocromo, BC1, análogo a B6f de los aparatos de fosforilación oxidativa, gestor de la fuerza protomotríz que luego será aprovechada por la ATP sintasa para generación de ATP.
Hace 2,500 millones de años, un pequeño grupo bacteriano dió un salto evolutivo enorme. Los precursores de las Cyanobacterias , sea por transferencia horizontal o sea por duplicación genética interna seguida de evolución divergente del par duplicado y finalmente activación armónica del par en un esquema energético conocido actualmente como esquema Z, llegaron a impactar el planeta en su geología, su atmósfera y la vida misma de una manera tan radical como ningún otro grupo biológico, incluída la especie humana, lo ha hecho.
Si un proceso de transferencia horizontal fué el origen de esta nueva y potente maquinaria, se trataría del fenómeno de endosimiosis bioquímica más trascendental e impactante que haya tenido lugar en la historia de la vida en nuestro planeta.
No sería el primer caso reportado.
Recientemente, Zehg et. al., 2014 publicaron un hallazgo de una inusual bacteria fotoheterótrofa. Tras realizar el estudio genómico correspondiente,los investigadores identificaron un Cluster fotosintético completo (PGC) cuyo análisis comparativo con otras especies microbianas sugirió una adquisición temprana via transferencia horizontal desde una bacteria púrpura fotosintética.
Surgen varios elementos de reflexión sobre el papel de la evolución divergente (Darwinismo) y la evolución convergente (Margulismo), y me atrevo a resumirlo en una frase:
“Darwin propone, Margulis dispone”.
Se requiere una oferta amplia de opciones evolutivas, proporcionada por las dogmáticas mutaciones al azar de Darwin, para que Margulis, independientemente de la indiscutible selección natural, tome opciones y las combine de manera complementaria en nuevos y más eficientes fenómenos simbióticos de alto impacto.
Darvin y Margulis permitieron entender la evolución ya no como ramas darwinistas que se desprenden de un único tronco común para competir y nunca más colaborar, tampoco raíces que de manera colabortiva convergen a dicho tronco, mucho menos raices tronco y ramas formando un “bonito” árbol de la vida, más bien una intrincada red de ramas y troncos que se separan, se unen en opciones cada más complejas, compiten, colaboran, luchan, sobreviven, fallan, se equivocan, desaparecen, comparten información, optimizan procesos, etc, formando una “red evolutiva” a manera de red neuronal gestora de la biodiversidad planetaria.
Así pues, los saltos evolutivos de mayor impacto se darían por mecanismos simbióticos, pero siempre requiriendo de una amplia oferta de opciones de evolución divergente.
Ensamblar una máquina altamente oxitadiva con una máquina fuertemente reductora es proporcionarle a la vida un motor turbocargado, capaz de oxidar el agua, un inagotable recurso energético, y así extraerle sus electrones, transportadores de la energía, y los protones, que luego aportarán a la fuerza protomotriz requerida por la ATP Sintasa , convirtiendo a sus portadores (cyanobacterias) en el gran protagonista de la trama de la vida hace 2,500 millones de años.
Las cyanobacterias se convirtieron entonces en EL JUGADOR (en mayúsculas), con el poder de “envenenar” la atmósfera con oxígeno, el inevitable desecho del agua, llevándose en su momento por delante el 95% de la vida en el planeta en un fenómeno conocido como Gran Evento de Oxidación (Huronian GOE), adquirieron el poder de actuar sobre la geología planetaria a gran escala, permitiendo que el hierro disuelto se oxidara de su forma ferrosa soluble a su forma férrica insoluble para generar las famosas bandas geológicas de hierro; poder para cambiarle el color a la tierra vista desde el espacio, de un rojizo propio de una atmósfera de metano y Co2 a un color azul propio del oxígeno, pasando en el medio por un color blanco al despojar al planeta de su abrigo de invierno (atmósfera de CO2 y Metano) convirtiendolo en una bola de nieve (Snow Ball), pero también aquiriendo el poder de ser punto de inflexión en la evolución de la vida.
En respuesta a la amenaza, algunas arqueas Asgard y un linaje particular de proteobacterias aeróbicas, quizas aeróbicas facultativas, pudieron aprovechar el oxígeno atmosférico en en un nuevo evento de simbiosis, primero con tímidos coqueteos sintróficos entre pares complementarios para llegar finalmente a una íntima unión que hoy conocemos como Eukariogénesis, células con núcleo.
A3 (Entagling, Engulfing Endosymbiosis) resume el fenómeno, que finalmente convierte al par simbiótico en organelos especializados: mitocontrias de orígen bacteriano y nucleos de origen arqueano.
De manera que cada célula de nuestro organismo viene a ser habitación de una arquea y una bacteria !!! . Somos en esencia bacterias y arqueas conviviendo en armonía !!!!
Y luego vino mas adelante un tercer evento simbiótico (otra vez Margulis, otra vez complementaridad), lo que permitiría incorporar una cyanobacteria (que luego se especializaria en forma de cloroplastos) al interior de la maquinaria eukariota, dando lugar a las algas, y mas adelante a las plantas superiores.
A la fechade esta publicación, siete grupos bacterianos con aparatos fotosintéticos han sido descritos, ver fig.1., de los cuales cuatro operan con el centro de reacción Tipo II, dos con el Tipo I y solo uno, las cyanobacterias, operando con ambos centros y aproovechando su poder sinérgico, lo que finalmente representó una amenaza una amenaza , …. y una oportunidad, para la vida en el planeta.
Orlando Rodríguez
Junio 11, 2026
LECTURAS COMPLEMENTARIAS:
Evolución de la fotosíntesis:
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsob.180246
Composición de la atmósfera planetaria
https://analesdequimica.es/index.php/AnalesQuimica/article/view/940
Eukariogénesis
Andeantrees 