Un tributo al oxígeno

Mi maestra de ciencia de séptimo grado pidió a la clase que hiciera una lista de “las tres necesidades más esenciales de la vida humana”. La respuesta "correcta" -agua, alimento y sueño- ilustra cuán fácilmente la gente da por sentado el aire que respiramos; específicamente, su contenido de oxígeno.

 
La mayoría de los humanos pueden vivir unos pocos días sin agua, alimento y sueño y, sin embargo, no podemos estar más que unos pocos minutos sin oxígeno. Era algo que entendía en la escuela secundaria, pero entonces no tenía ninguna idea de que la atmósfera rica en oxígeno de la Tierra representa un milagro, además de facilitarlo.
 
¿Qué tiene de especial el oxígeno?
Los humanos y todas las criaturas mayores de un milímetro de largo aproximadamente exigen oxígeno para prácticamente todas las funciones metabólicas. Las reacciones con el oxígeno liberan típicamente abundante energía cuando el oxígeno se adhiere a otro elemento o compuesto, y es así como impulsa el proceso metabólico. Algunas formas vivas llamadas anaerobios no dependen del oxígeno para su metabolismo, pero estas criaturas son minúsculas, no mayores que filamentos unicelulares, con tasas de metabolismo relativamente bajas. Aun los organismos que se acercan al milímetro de largo requieren órdenes de magnitud adicionales de energía para sobrevivir. Su metabolismo es aeróbico, o basado en el oxígeno, como el nuestro, y con aumentos incrementales de tamaño aparecen demandas enormemente mayores de energía cada vez. Por ejemplo, las especies que tienen en promedio un metro de largo (de adultos) necesitan al menos el 70% del oxígeno que requerimos nosotros los humanos para que sus cuerpos hagan el “trabajo” de vivir.
 
Hay dos otros elementos, el flúor y el cloro, que pueden producir también la liberación de cantidades significativas de energía, pero son relativamente raros y altamente corrosivos en comparación. De los tres elementos reactivos, sólo el oxígeno es lo suficientemente estable como para acumularse en la atmósfera de la Tierra y suplir las necesidades metabólicas de la vida.
 
¿Cómo llegó el oxígeno aquí? Las reacciones químicas inorgánicas y la radioactividad que atraviesa el agua producen sólo cantidades minúsculas. Solo la vida fotosintética (como las cianobacterias), y en gran cantidad, puede tener la posibilidad de generar suficiente oxígeno atmosférico como para sustentar vida aeróbica en alguna abundancia. Sin embargo, dado que el oxígeno es tan altamente reactivo, la mayor parte de lo que la fotosíntesis produjo a lo largo de la historia de la Tierra perduró sólo brevemente en la atmósfera. Tan pronto como estas minúsculas formas de vida (energizadas por la luz del sol) convirtieron el dióxido de carbono y el vapor de agua en azúcar y oxígeno, el oxígeno fue tragado por enormes “sumideros de oxígeno” (productos químicos y materia orgánica en descomposición que absorben el oxígeno) en el manto y la corteza de la Tierra. Recién cuando estos sumideros de oxígeno comenzaron a llenarse pudo la atmósfera retener cantidades significativas de oxígeno.
 
La historia del oxígeno en la Tierra ha sido difícil de rastrear, pero están apareciendo avances significativos. En una serie de siete artículos de investigación, un equipo de químicos y físicos pudo escribir los primeros capítulos de esa historia. Describieron dos grandes eventos de oxigenación: el primero ocurrió unos 2.400 millones de años atrás, y el segundo en tres episodios entre 635 y 545 millones de años atrás.¹ La investigación adicional muestra que estos dos eventos preparan el escenario para un tercer evento que ocurrió unos 200 millones de años atrás.²
 
Mientras los científicos continúan investigando las causas exactas de estos tres grandes eventos de oxigenación, concuerdan en que perturbaciones catastróficas jugaron un papel significativo. Estas alteraciones enterraron grandes cantidades de materia orgánica en descomposición, lo cual impidió que el carbono de este material engulliera el oxígeno. Esta circunstancia permitiría una importante acumulación de oxígeno atmosférico si se cumplieran dos condiciones críticas. Primero, la vida fotosintética debería ser extremadamente abundante y diversa para superar el consumo de oxígeno por otros sumideros de oxígeno. Segundo, al menos uno de los otros sumideros de oxígeno debería estar completo al momento de ocurrir los entierros.
 
¿Qué muestra la ciencia? Ambas condiciones parecen haberse cumplido con una sincronización precisa y con resultados aún más asombrosos. El primer evento de oxigenación (2.400 millones de años atrás) permitió la repentina y generalizada aparición de organismos eucariotas unicelulares (células con núcleos definidos) que existieron como células individuales así como colchones de células. El segundo evento de oxigenación (entre 635 y 545 millones de años atrás) precipitó la aparición de los primeros animales grandes. El último evento de oxigenación (200 millones de años atrás) coincidió con la aparición de las primeras aves y mamíferos.
 
Este perfil de oxígeno disponible seguido inmediatamente por la aparición de criaturas equipadas para explotarlo desafía la suposición de naturalismo. Un modelo de creación bíblico, por otra parte, puede explicar por qué el registro fósil tiene la apariencia que tiene.³ El Creador de este universo orquestó y sincronizó estos eventos a propósito, como parte de un plan mayor que lo incluye a usted y a mí.
 
Referencias:

1. D. A. Fike et al, “Oxidation of the Ediacaran Ocean,” Nature 444 (2006): 744-47; Richard A. Kerr, “A Shot of Oxygen to Únleash the Evolution of Animals,” Science 314 (2006): 1529; Don E. Canfield, Simon W. Poulton, and Guy M. Narbonne, “Late-Neoproterozoic Deep-Ocean Oxygenation and the Rise of Animal Life,” Science 315 (2007): 92-95; David C. Catling and Mark W. Claire, “How Earth’s Atmosphere Evolved to an Oxic State: A Status Report,” Earth and Planetary Science Letters 237 (2005): 1-20; David C. Catling et al., “Why O₂ Is Required by Complex Life on Habitable Planets and the Concept of Planetary ‘Oxygenation Time,’” Astrobiology 5 (2005): 415-38; James F. Kasting, “Ups and Downs of Ancient Oxygen,” Nature 443 (2006): 643-45; Colin Goldblatt, Timothy M. Lenton, and Andrew J. Watson, “Bistability of Atmospheric Oxygen and the Great Oxidation,” Nature 443 (2006): 683-86.

2. Paul G. Falkowski et al., “The Rise of Oxygen Over the Past 205 Million Years and the Evolution of Large Placental Mammals,” Science 309 (2005): 2202-04.

3. Hugh Ross, Creation as Science (Colorado Springs: NavPress, 2006), 125-47.