El uso biológico del molibdeno y el tungsteno se remonta a hace 3,4 mil millones de años

Una historia metálica escondida en mares antiguos

Mucho antes de que las plantas cubrieran de verde la tierra o los animales nadaran los océanos, diminutos microbios ya realizaban química compleja impulsada por metales raros. Este artículo explora cómo dos de esos metales, el molibdeno y el tungsteno, ayudaron a alimentar la vida más temprana de la Tierra hace más de tres mil millones de años. Al rastrear la historia de los genes que manejan estos metales, los autores muestran que la vida empezó a usarlos mucho antes, y de formas más variadas, de lo que los geólogos pensaban posible.

Por qué los metales raros importan para la vida

El molibdeno y el tungsteno actúan como caballos de fuerza catalíticos dentro de las células, ubicándose en el núcleo de enzimas que impulsan reacciones clave en los ciclos del carbono, el nitrógeno y el azufre. Los organismos modernos dependen especialmente del molibdeno, sin embargo estudios químicos de rocas antiguas sugieren que los océanos primitivos contenían casi nada de este elemento. Esto plantea un enigma: si los mares eran tan pobres en molibdeno, ¿cómo pudo la vida desarrollar una dependencia tan extendida de él? Los autores abordan esta discrepancia no observando las rocas, sino la maquinaria biológica misma: genes para el transporte de metales, su almacenamiento y la construcción de “cofactores” que incorporan metales y encajan en las enzimas.

Leer el tiempo profundo a partir de genomas modernos

El equipo ensambló un conjunto de datos de más de 1.600 genomas que abarcan bacterias, arqueas y eucariotas. Buscaron en esos genomas 102 grupos de proteínas implicadas en la captación de molibdeno y tungsteno, la construcción de sus cofactores y su uso en distintas familias de enzimas. Estas proteínas se encuentran en organismos que viven en una impresionante variedad de entornos —desde respiraderos calientes y anóxicos hasta aguas y suelos fríos y ricos en oxígeno—. Especialmente extendidas son las proteínas que fabrican el cofactor básico del molibdeno, que resulta estar compartido entre todas las ramas de la vida, lo que sugiere un origen muy antiguo. En contraste, algunos sistemas de almacenamiento y enzimas especializadas son más raros y tienen una distribución más desigual.

Fechar el auge de la química impulsada por metales

Para convertir este estudio genómico en una cronología, los autores compararon el árbol evolutivo de cada proteína con un árbol de la vida calibrado en edad, construido a partir de evidencia fósil y modelos de relojes moleculares. Esta reconciliación les permitió estimar cuándo probablemente ocurrieron eventos génicos clave como el origen, la duplicación y la difusión. Su análisis sugiere que enzimas que usan molibdeno y tungsteno ya estaban presentes en el Eo- a Mesoarqueano, aproximadamente entre 3,7 y 3,1 mil millones de años atrás —mucho antes de lo que permitirían muchos modelos de la química oceánica. La maquinaria para construir el cofactor central del molibdeno aparece en el registro hacia unos 3,1 a 2,2 mil millones de años atrás, solapándose con la aparición de sistemas completos de transporte que importan ambos metales a las células.

Cambios con el oxígeno, el calor y el hábitat

Los patrones en genomas modernos también revelan cómo el entorno y el uso de metales han estado entrelazados. Las especies que toleran o necesitan oxígeno tienden a portar más genes relacionados con el molibdeno, mientras que los microbios estrictamente anóxicos dependen con más frecuencia del tungsteno, especialmente en ambientes calientes. Esto concuerda con datos de laboratorio que muestran que las enzimas basadas en tungsteno funcionan mejor a altas temperaturas y en condiciones de bajo potencial redox, mientras que las de molibdeno pueden manejar una gama más amplia de tipos de reacción. El estudio encuentra que algunas familias de enzimas de molibdeno —especialmente las que procesan compuestos de nitrógeno y azufre altamente oxidados— se hicieron más comunes después de que la atmósfera terrestre ganó oxígeno, lo que sugiere que la química superficial cambiante abrió nuevos nichos metabólicos.

Repensar los océanos primitivos y la vida temprana

En conjunto, los resultados desafían la visión de una Tierra primitiva donde la escasez de molibdeno impedía su uso biológico generalizado. En cambio, la vida parece haber invertido pronto en maquinaria sofisticada tanto para el molibdeno como para el tungsteno, explotando probablemente entornos locales ricos en metales, como los respiraderos hidrotermales. A medida que el oxígeno y la meteorización aumentaron más tarde la entrega de molibdeno a los océanos, la bioquímica basada en este metal se diversificó aún más, permitiendo a los organismos aprovechar nuevas fuentes de energía. Para un lector no especialista, el mensaje clave es que el conjunto de herramientas metálicas utilizado por los microbios actuales —y en última instancia por plantas y animales— se ensambló en gran medida hace miles de millones de años, bajo cielos anóxicos, por diminutas células que aprendieron a sacar partido de trazas de estos potentes elementos.

Cita: Klos, A.S., Sobol, M.S., Boden, J.S. et al. Biological use of molybdenum and tungsten stems back to 3.4 billion years ago. Nat Commun 17, 3943 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72133-0

Palabras clave: molibdeno, tungsteno, Tierra primitiva, evolución microbiana, enzimas metálicas