Fa uns 4.000 milions d’anys, la Terra era un planeta molt diferent de l’actual. No hi havia oxigen a l’atmosfera, i les primeres formes de vida que hi van aparèixer eren extremadament simples. Entre aproximadament 3.800 i 3.500 milions d’anys enrere, aquestes formes de vida ja s’havien diversificat prou perquè poguem parlar de LUCA (Last Universal Common Ancestor), l’últim avantpassat comú de tots els éssers vius actuals. LUCA no era un organisme complex, sinó probablement una comunitat de microorganismes que vivien en ambients rics en compostos químics com l’hidrogen o el sofre, obtenint energia a partir de reaccions químiques en absència d’oxigen.

Encara que aquest escenari sembli molt llunyà, avui en dia podem observar ambients que conserven algunes d’aquestes condicions. Un exemple són les fonts termals del Balneari de Caldes de Boí, on l’aigua emergeix calenta i carregada de sulfhídric. En aquests sistemes, l’oxigen és escàs i es formen gradients químics molt marcats en pocs mil·límetres. Això permet que diferents microorganismes s’organitzin en capes, formant tapissos microbians on cada grup ocupa un nínxol molt concret segons la disponibilitat de llum, oxigen i compostos químics.

En aquestes comunitats hi trobem bacteris com Beggiatoa, que obtenen energia oxidant el sulfhídric, un metabolisme que recorda els sistemes energètics més antics de la Terra. Aquests bacteris no necessiten llum i poden viure en condicions amb poc oxigen, contribuint a reduir la toxicitat del medi i facilitant la presència d’altres organismes. Aquest tipus de metabolisme encaixa bé amb el que es creu que feien molts dels primers éssers vius, inclòs LUCA o organismes molt propers en termes evolutius.

Cap als 3.500 milions d’anys enrere, alguns bacteris van començar a utilitzar la llum com a font d’energia. Aquesta primera fotosíntesi, però, no produïa oxigen: era una fotosíntesi anoxigènica. Utilitzava compostos com el sulfhídric en lloc d’aigua i permetia captar energia solar sense modificar l’atmosfera. En ambients com els de Caldes de Boí encara podem trobar microorganismes que funcionen d’aquesta manera. Fins i tot alguns cianobacteris actuals, tot i ser coneguts per la seva fotosíntesi oxigènica, poden tolerar el sulfhídric i, en determinades condicions, reduir o modificar el funcionament del seu sistema fotosintètic, mostrant una flexibilitat metabòlica que recorda aquests estadis evolutius més antics.

Així, a les fonts de Caldes de Boí, tenim un paisatge microbià que ens porta als orígens de la vida: Si fas una secció radial d’una font sulfurosa, trobes:

-A la superfície amb llum i allunyats de la surgència, amb menys H₂S: cianobacteris.
-Just sota i ben a prop de la surgència, en zones microàeròbiques amb H₂S: Beggiatoa sp. i altres bacteris oxidants de sofre.
– Més avall, sense O₂ i amb molt H₂S: bacteris fotosintètics anoxigènics (verd/porpra del sofre), redactors de sulfats, etc.

El gran canvi es produeix més tard, fa aproximadament 2.400 milions d’anys, amb l’aparició i expansió dels cianobacteris capaços de fer fotosíntesi oxigènica. A diferència dels seus predecessors, aquests organismes utilitzen aigua com a donador d’electrons i alliberen oxigen com a producte residual. Aquest procés va conduir al Gran Esdeveniment d’Oxigenació, un canvi global que va transformar l’atmosfera i els oceans. L’oxigen, que inicialment era tòxic per a molts organismes, va acabar permetent el desenvolupament de la respiració aeròbica, molt més eficient des del punt de vista energètic.

Fa uns 2.000 milions d’anys, aquest nou context ric en oxigen va fer possible l’aparició de les cèl·lules eucariotes, gràcies a la incorporació de bacteris aerobis que es van convertir en els mitocondris. Aquest augment en l’eficiència energètica va obrir la porta a formes de vida més complexes i, eventualment, a la multicel·lularitat.

Tot i que aquests processos van tenir lloc fa milers de milions d’anys, els seus mecanismes bàsics encara es poden observar avui en ecosistemes com els de Caldes de Boí. En aquests ambients, diferents estratègies metabòliques —basades en la química, la llum o la combinació de totes dues— conviuen en un espai reduït, oferint una visió directa de com la vida ha anat evolucionant al llarg del temps. Més que un simple entorn natural, aquestes fonts constitueixen una finestra al passat de la Terra i una oportunitat per entendre com la vida va passar de ser simple i anaeròbia a diversa i complexa.

Fonts:

Blankenship, R. E., & al. (2019). Anoxygenic photosynthesis and the delayed oxygenation of Earth’s atmosphere. Nature Communications.: Explica com funcionaven metabòlits fotosintètics sense producció d’oxigen abans de l’aparició dels cianobacteris i la seva influència en l’oxigenació del planeta.

Camacho, A. G., et al. (2024). Illuminating the coevolution of photosynthesis and Bacteria. PubMed.: Revisa l’evolució de la fotosíntesi bacteriana i l’origen dels fototrofes abans del Gran Esdeveniment d’Oxigenació.

Lyons, T. W., Reinhard, C. T., & Planavsky, N. J. (2021). The Great Oxygenation Event as a consequence of ecological dynamics modulated by planetary change. Nature Communications: Descriu la dinàmica entre diferents metabòlits fotosintètics i la transició a una atmosfera amb més oxigen.

Sánchez‑Baracaldo, P., & Cardona, T. (2024). On the origin of oxygenic photosynthesis and Cyanobacteria. PubMed.: Repassa evidències genòmiques i filogenètiques sobre l’evolució dels cianobacteris i la fotosíntesi oxigènica.

Stal, L. J. (2025). Anoxygenic photosynthesis with emphasis on green sulfur bacteria and hydrogen sulfide detoxification. PubMed.: Revisa la fotosíntesi anoxigènica en bacteris de sofre (com els relacionats amb Beggiatoa o clorobi) i els seus mecanismes bioquímics.

Cebrian, I. (26 des. 2024). La fotosíntesi. El Pou.: Article divulgatiu sobre fotosíntesi, cianobacteris i la importància de l’oxigen en la història de la Terra, context general.