Hace más de 2.300 millones de años, la Tierra era un lugar hostil. No existían animales, plantas ni oxígeno en el aire. Los océanos eran oscuros, calientes y ricos en hierro. En ese ambiente, la vida apenas comenzaba a organizarse. Los primeros microbios aprendían a sobrevivir con los pocos recursos disponibles. Antes del oxígeno, el hierro era la fuente de energía más importante. Esa etapa cambió para siempre con el llamado Gran Evento de Oxidación, cuando las primeras cianobacterias comenzaron a liberar oxígeno al ambiente. Pero entender cómo vivían los organismos antes de esa transformación sigue siendo un misterio que fascina a la ciencia.
Para explorar ese pasado, un grupo de investigadores liderado por la científica Fatima Li-Hau, del Instituto de Ciencia de Tokio, estudió cinco manantiales termales de Japón. Estas fuentes, situadas en Akita, Aomori y Tokio, conservan una característica muy rara en el mundo actual: contienen hierro ferroso (Fe²⁺), el mismo tipo de hierro que dominaba los antiguos océanos del planeta. En condiciones normales, ese hierro se oxida rápidamente al contacto con el oxígeno, pero en estas aguas sigue estable porque el oxígeno es casi inexistente.
Los científicos descubrieron que estos manantiales son un laboratorio natural que reproduce las condiciones de la Tierra primitiva. Allí, el agua tiene un pH casi neutro, baja salinidad y abundante hierro disuelto, lo que permite observar cómo interactúan microbios que podrían parecer sacados del pasado. Cada fuente, sin embargo, tiene su propia química y su propia comunidad de microorganismos, como si cada una contara una versión distinta del origen de la vida.
Microbios que respiran hierro
En cuatro de los cinco manantiales analizados, los microbios más abundantes fueron bacterias llamadas oxidantes de hierro microaerófilas. Son organismos que viven en ambientes con poco oxígeno y obtienen su energía transformando hierro ferroso en férrico. Son bacterias que “respiran” hierro en lugar de oxígeno. Este hallazgo sugiere que, antes de que la fotosíntesis oxigénica se expandiera, este tipo de metabolismo era una de las principales formas de vida en la Tierra.
Las cianobacterias, las responsables de liberar oxígeno a la atmósfera, también estaban presentes, aunque en menor cantidad. Su papel, según los investigadores, pudo haber sido esencial: producían pequeñas cantidades de oxígeno que permitían a las bacterias de hierro prosperar sin que el entorno se volviera tóxico para las formas de vida sensibles al gas. Así, ambos grupos habrían coexistido, formando un ecosistema de cooperación y equilibrio.
En uno de los manantiales, llamado Kowakubi, los investigadores encontraron algo aún más sorprendente: predominaban bacterias de la familia Hydrogenophilaceae, capaces de usar hidrógeno como fuente de energía.
Esto sugiere que el hidrógeno, al igual que el hierro, fue un combustible vital para la vida temprana. Los resultados muestran que la diversidad metabólica era más amplia de lo que se pensaba para esa época.
La química de la vida antigua
El estudio utilizó análisis metagenómicos, una técnica que permite examinar el ADN de todas las bacterias presentes en una muestra ambiental. Con ella, los científicos reconstruyeron más de 200 genomas microbianos de alta calidad y pudieron identificar qué funciones realizaban estas comunidades.
Los microbios de los manantiales replican procesos metabólicos clave de los primeros ecosistemas de la Tierra. Entre ellos están la fijación de carbono, la fijación de nitrógeno y la oxidación del hierro.
También se identificaron genes relacionados con la reducción de nitratos a amonio y la desnitrificación, lo que indica que el ciclo del nitrógeno estaba activo en estos entornos. En algunos sitios, los investigadores encontraron evidencia de nitrificación completa, un proceso que transforma el amonio en nitrato. Estos hallazgos sugieren que los ciclos biogeoquímicos, como los del carbono, nitrógeno y hierro, ya funcionaban de manera integrada mucho antes de la aparición de animales o plantas.
Un detalle curioso fue la detección de genes relacionados con el azufre, a pesar de que las aguas contenían muy pocos compuestos sulfurosos. Los autores interpretan esto como una posible señal de un “ciclo oculto del azufre”, donde los microbios reciclan este elemento en cantidades mínimas pero de forma eficiente, manteniendo el equilibrio químico del sistema. Ese mecanismo, aún poco comprendido, podría haber ayudado a los organismos primitivos a sobrevivir en condiciones extremas.
Ecosistemas que anticiparon el oxígeno
Los investigadores observaron que, pese a las diferencias entre los manantiales, todos compartían una organización similar: comunidades donde coexistían bacterias que oxidaban hierro, microorganismos que usaban oxígeno de manera limitada y microbios totalmente anaerobios. Era un ecosistema en equilibrio entre la vida con y sin oxígeno. Este tipo de organización podría reflejar la transición que vivió la Tierra en el límite entre el Arcaico y el Proterozoico, cuando la atmósfera comenzó lentamente a enriquecerse en oxígeno.
En ese contexto, los microbios que dependían del hierro y del hidrógeno representaban una forma temprana de producción de energía. A su alrededor, las cianobacterias liberaban pequeñas cantidades de oxígeno, que poco a poco se acumulaba en el ambiente.
Con el tiempo, esa coexistencia cambió la química del planeta, dando paso al aire respirable y a la evolución de la vida compleja. Los manantiales japoneses muestran que este cambio no fue brusco, sino un proceso lento, sostenido por ecosistemas diversos.
Según Li-Hau, estos resultados ayudan a entender cómo los primeros organismos transformaron un planeta sin oxígeno en el mundo que conocemos hoy. Las bacterias que viven en los manantiales actuales son descendientes o equivalentes de aquellas que, hace miles de millones de años, dieron los primeros pasos hacia la oxigenación global. En cierto modo, cada burbuja que emerge de esas aguas lleva la huella de la historia más antigua de la vida.
Lecciones para la vida más allá de la Tierra
El trabajo no solo ilumina nuestro pasado, sino que también ofrece pistas sobre dónde podría encontrarse vida en otros planetas. Mundos como Marte o las lunas heladas de Júpiter y Saturno podrían albergar ambientes ricos en hierro y pobres en oxígeno, muy parecidos a los manantiales estudiados. Entender cómo prospera la vida en estos entornos nos ayuda a imaginar cómo podría existir fuera de la Tierra. Las bacterias que sobreviven en los manantiales de Japón son, en esencia, una muestra viviente de cómo la biología puede adaptarse a condiciones extremas.
Este tipo de estudios, realizados en el marco del Earth-Life Science Institute (ELSI) de Tokio, demuestran el valor de combinar disciplinas como la geología, la biología y la química para responder preguntas sobre nuestros orígenes. Los investigadores no buscan fósiles, sino señales de actividad microbiana en el presente que reflejan lo que ocurrió hace miles de millones de años. Es una manera de reconstruir la historia de la vida sin necesidad de excavar el pasado.
Referencias
- Li-Hau, F., Nakagawa, M., Kakegawa, T., Ueno, Y., & McGlynn, S. E. (2025). Metabolic Potential and Microbial Diversity of Late Archean to Early Proterozoic Ocean Analog Hot Springs of Japan. Microbes and environments, 40(3), ME24067. doi: 10.1264/jsme2.ME24067
