El planeta vivo: la Tierra y los orígenes de su biodiversidad
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El planeta vivo: la Tierra y los orígenes de su biodiversidad

Escrito por Mateo Giraldo B.

Quizás fueron necesarias ambas cosas: tierra y mar para engendrar, con su fricción, la vida en el planeta Tierra.

Mateo Giraldo*

El origen de la vida

Cuando nos tomamos el tiempo de observar la naturaleza, comprendemos que nos ofrece un espectáculo fascinante. La Tierra está llena de vida. Existen todo tipo de seres que corren, reptan o vuelan; sin embargo, para que esta maravillosa diversidad se extendiera, la Tierra tuvo que ofrecer un entorno favorable durante unos 4000 millones de años.

¿Qué condiciones fueron necesarias para permitir que la vida se desarrollara en la Tierra?, ¿podrían estas condiciones estar presentes en otro lugar o planeta y producir ecosistemas alternativos? Los científicos intentan responder estas preguntas y examinan el cosmos en busca de signos de vida; para eso han construido gigantescos telescopios que les permiten explorar el universo y escuchar los susurros de las estrellas. 

Aun así, el espacio está envuelto en un helado silencio; se han lanzado sondas hasta los límites de nuestro sistema solar. No obstante, todo lo que enviaron de vuelta fueron imágenes de planetas donde la vida no es posible. En los últimos 25 años, los astrónomos han descubierto miles de planetas increíblemente diversos en nuestra galaxia. Tantos mundos extraños sin ninguna señal de vida, ninguno de estos planetas es como el nuestro. Entonces, ¿puede ser que la Tierra es realmente única?

Todos los seres vivos en la Tierra están compuestos por los mismos elementos: largas moléculas de carbono. Los científicos hoy creen que una gran cantidad de estas moléculas no provienen originalmente del planeta Tierra. Los cometas y los asteroides podrían ser los eslabones perdidos en una larga cadena que comenzó con moléculas simples que se encontraban en las nubes de polvo en la fase inicial de nuestro sistema solar y culminó con los elementos a partir de los cuales surgió la vida en la Tierra. 

“Esta materia, que terminó en los océanos del mundo, sufrió una serie de cambios. Fue expuesta a ciertas temperaturas, eventos en ciertas estrellas y a una radiación muy específica de nuestro sol”. Esta materia orgánica cambió, de forma constante, durante su largo viaje a nuestro planeta. Su composición final es el producto de una evolución única que los científicos ahora están tratando de reconstruir.

Los cometas están hechos de hielo y polvo.  En ellos se han encontrado moléculas orgánicas simples, similares a los elementos a partir de los cuales se originó la vida. Entre estas moléculas precursoras de la vida se encuentran los aminoácidos: la base de todas las proteínas que se encuentran en cada ser vivo, también está presente el azúcar que es esencial para la estructura del ADN. “Lo que llamamos meteoritos son en realidad partes fragmentadas de cometas y asteroides que penetran en nuestra atmósfera y dejan su materia orgánica extraterrestre en la superficie de la aún primitiva Tierra”. 

La materia orgánica de las áreas exteriores de nuestro sistema solar terminó su viaje en los océanos del aún joven planeta Tierra. Los astrobiólogos aún buscan la respuesta a ¿cuáles fueron los parámetros ambientales que permitieron que esta materia se combinara una y otra vez para formar organismos vivos? “Esto es muy importante para determinar los diferentes parámetros. Son limitados o no, son únicos en la Tierra o podrían existir entornos comparables en otros lugares de nuestro sistema solar o en exoplanetas”.

¿Qué condiciones fueron necesarias para permitir que la vida se desarrollara en la Tierra?, ¿podrían estas condiciones estar presentes en otro lugar o planeta y producir ecosistemas alternativos?

Existen moléculas orgánicas en todo el universo, sin embargo, la existencia misma de los elementos básicos de la vida probablemente no es suficiente para hacerla posible. Esto requiere una combinación muy específica de condiciones ambientales que los científicos recién están comenzando a explorar. 

La Tierra, desde el inicio, logró las condiciones necesarias para el surgimiento de la vida. El agua líquida ha estado presente en la Tierra desde hace 4400 millones de años. Las huellas más antiguas de vida se remontan a 3800 millones de años. Desde un punto de vista geológico, la vida surgió muy de repente. Pero ¿qué hizo que los primeros organismos vivos se desarrollaran tan rápido? 

La microbióloga Purificación López García estudia la asombrosa adaptabilidad de la vida en entornos que son muy similares a los de la Tierra en sus primeras etapas. Así, junto con el biólogo David Moreira, han explorado el cráter del volcán el Chichón de México; fumarolas, calderos burbujeantes, barro caliente y aguas termales. Allí la actividad geotérmica es visible en todas partes. 

El gas que se eleva desde las profundidades de la tierra se abre paso a través del lago ácido. La primera tarea de los dos biólogos es medir los parámetros de este entorno extremo antes de buscar signos de vida. “Si ignoramos las plantas al borde del cráter este entorno es comparable al de la Tierra primitiva con mucha actividad volcánica e hidrotermal. La actividad hidrotermal era permanente en esta fase geológica inicial”. 

La vida apareció por primera vez en un entorno hidrotermal semejante. Los biólogos no han tardado en encontrar organismos que parecen estar cómodos allí. A pesar de estas condiciones, aparentemente extremas, aquí hay mucha vida microbiana. Los dos científicos encuentran y observan una gran cantidad de bacterias que se organizan de forma colectiva.

“Estos organismos no son de ninguna manera primitivos. De la diversidad microbiana que encontramos aquí en otros ecosistemas podemos deducir las propiedades de los primeros organismos vivos”. Cuando los científicos estudian un entorno como el de este cráter volcánico pueden hacerse fácilmente una imagen de qué tipos de entornos fueron favorables para el surgimiento de la vida en la Tierra. 

Tal vez la vida comenzó hace cuatro mil millones de años en pequeños charcos. “Muchas hipótesis sobre el origen de la vida suponen que hubo mareas que dejaron pequeños lagos y estanques en los que las moléculas orgánicas pudieron unirse y poner en marcha la vida. Quizás fueron necesarias ambas cosas: tierra y mar. Demasiada agua habría sido peligrosa, un poco más y habría habido océanos mucho más profundos, tal vez decenas de miles de metros de profundidad y nada de tierra solo un gran océano único. Sin interacción, sin posibilidades de un ambiente favorable para la vida. La pregunta es si el hecho de que la Tierra tenga la cantidad justa de agua, que esté cubierta en un 70% por océanos y exista una interacción entre la tierra y el agua, ha hecho posible la vida”.

Algunas cosas se repiten, pero la historia siempre transcurre de una forma diferente, con la vida sucede lo mismo. Es poco probable que surjan los mismos animales y plantas si volviésemos a arrojar los dados.

Los charcos de fuentes hidrotermales ofrecen un entorno ideal en el que se puede poner en marcha la química de la vida: agua calor y elementos químicos que suben desde las profundidades. “La Tierra primitiva era una especie de laboratorio de química desordenado. Con muchos elementos todos mezclados, con muchos parámetros y condiciones cambiantes”. 

Durante varios cientos de millones de años las moléculas se mezclaron entre sí, se reorganizaron en todas las combinaciones posibles y se volvieron cada vez más complejas. Para que, finalmente, de estas mezclas surgiera la vida, los elementos químicos debían ser capaces de combinarse aislados del entorno externo. Tuvo que inventarse la membrana celular.

“Cuando una burbuja de grasa envolvió estos elementos surgió el primer individuo y cuando la burbuja se dividió fue la primera población, el comienzo de la vida”. Como acababan de surgir las primeras formas de vida todavía eran extremadamente sensibles. Su única protección ante el entorno exterior era una delgada membrana, sin embargo, lograron desarrollar su metabolismo y especializarse. Ahora la vida podría probar diferentes formas. 

“La vida se diversificó asombrosamente, aunque tiene su origen en un único antepasado común, quizás antes hubo otros intentos vacilantes de vida. Pero sólo uno fue capaz de prevalecer. Sabemos esto porque a pesar de la increíble variedad de seres vivos animales plantas y la enorme diversidad de microorganismos, todos tenemos propiedades comunes. Tenemos la misma base bioquímica, el mismo ADN como material genético. Todos nos basamos en las mismas proteínas”. 

De la misma manera lo afirma el exobiólogo Michel Viso del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia (CNES), “ya sean bacterias hongos aves ballenas o plantas todo consiste en la misma materia, todos somos familia desde bacterias hasta jirafas”. Todos los habitantes de la Tierra llevamos las huellas de este pasado común porque todos estamos formados por un número limitado de elementos idénticos y, sin embargo, hace 4000 millones de años en la Tierra primitiva existían otros componentes. 

Viso también afirma que “los meteoritos son parte de cuerpos celestes que se fragmentaron hace miles de millones de años. En ellos se encontraron de 60 a 80 aminoácidos, pero nosotros disponemos solo de 20”. “Las primeras formas de vida escogieron estos 20 aminoácidos. Pero ¿por qué éstos? probablemente fue solo una cuestión de casualidad”. 

“Podríamos imaginar un mundo en el que existiesen seres vivos a partir de 20 aminoácidos, pero no de los mismos de los que estamos hechos nosotros no surgirían las mismas formas de vida serían completamente diferentes”, así también lo recoge el astrofísico Louis Le Sergeant D’hendecourt. Los científicos se enfrentan a un problema complejo cuando intentan averiguar cómo surgió la vida. 4000 millones de años de tectónica de placas han borrado todos los rastros de los primeros organismos.

Cianobacterias: las primeras fotosintetizadoras y creadoras de la biosfera verde

Hace 2400 millones de años las cianobacterias se beneficiaron de una propiedad que las ayudó a colonizar y controlar el ecosistema de la Tierra. La fotosíntesis produjo un producto de desecho: el oxígeno, que era tóxico para los primeros organismos en la Tierra. Fue liberado a la atmósfera en grandes cantidades y esto tuvo efectos devastadores en otros organismos primitivos, despejando el camino para las cianobacterias. 

Nuestro ecosistema es la culminación de un largo diálogo entre la vida y su entorno. Un diálogo coordinado por las reglas de la evolución.

Foto: Imaggeo: Ana Casas - Los investigadores Purificación López-García y David Moreira han estudiado el cráter del Volcán Chichón en México, donde miden los parámetros de este entorno extremo y buscan signos de vida.

“Como el oxígeno era tóxico para muchos otros organismos se agruparon en ciertos nichos. Primero aprendieron a resistir este gas tóxico y después poblaron este nuevo entorno rico en oxígeno que yacía a la luz del sol. Esto sucedió en todas partes:  océanos, lagos y todas las superficies posibles en tierra”.

Las cianobacterias se convirtieron en los organismos más comunes en la Tierra, su presencia masiva cambió nuestro planeta, ahora la atmósfera contenía oxígeno. Le proporcionó a la Tierra una importante barrera en lo alto de la atmósfera. La radiación ultravioleta convirtió el oxígeno en ozono y le dio a la tierra un escudo protector vital: la capa de ozono. Ahora, la superficie de la tierra estaba protegida de la dañina radiación ultravioleta y podrían desarrollarse nuevas formas de vida al aire libre. 

“Cuando observamos imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio podemos ver lo increíblemente delgada que es la atmósfera protectora. Esta delgada película fue formada con el tiempo por la vida misma. Podemos ver que todas estas peculiaridades fueron esenciales para la tierra y también para la vida en ella”. 

Gracias a las cianobacterias se produjo un ciclo fascinante y renovador. Primero, la Tierra promovió el surgimiento de la vida, sin embargo, la Tierra cambió con la ayuda del oxígeno, por lo que comenzó el desarrollo de la vida. Nuestra Tierra se convirtió en un planeta verde del color de la clorofila. “Dado que el oxígeno permite que se libere una gran cantidad de energía a través de reacciones químicas es más útil para los animales y probablemente ha conducido al desarrollo de organismos multicelulares”. 

Gracias a este nuevo elemento podrían desarrollarse los organismos multicelulares y después seres más grandes. Era esencial para el funcionamiento de estas ingenierías biológicas cada vez más complejas. Ahora podrían formarse nuevas características que requieren más energía como músculos, un hígado o un cerebro. La evolución le ha dado forma a nuestro planeta y ha creado su diversidad. La evolución y la vida están inseparablemente unidas en la Tierra.

Por lo mismo, el asombro y la curiosidad científica manifiesta por la microbióloga Purificación López-García cuando expresa: “Estoy alucinada con la biodiversidad. La vida está en constante evolución y no solo crea el oro sino todas las formas de animales y plantas que vemos aquí en cualquier jungla o cualquier ecosistema. Aunque también soy consciente de lo difícil que puede ser la vida en este mundo es hermoso, pero es un mundo lleno de luchas entre diferentes tipos de organismos. Puedo imaginarme como Darwin, después de haber llegado a lugares paradigmáticos y ricos, vio cómo funcionan los permanentes mecanismos de selección y llegó a su teoría de la selección natural”.

Nuestro ecosistema es la culminación de un largo diálogo entre la vida y su entorno. Un diálogo coordinado por las reglas de la evolución. Michel Viso reafirma diciendo que “aunque los individuos son prácticamente idénticos tienen diferentes condiciones de vida y algunos dentro de una población presentan pequeñas peculiaridades. Estas peculiaridades pueden darles una ventaja competitiva en la búsqueda de alimentos o la reproducción. Se multiplicarán más rápido y desplazarán gradualmente a aquellos que no tienen estas características especiales. El entorno ha seleccionado a los individuos que mejor se adaptan a las circunstancias actuales”.

Ahora el entorno en sí mismo ha cambiado por la actividad biológica de estos individuos. La evolución se distingue por una constante interacción entre el medio ambiente y sus habitantes. Según López-García “no hay una dirección clara, la evolución no se ha desarrollado en línea recta desde las bacterias hasta el ser humano. Llegó de las bacterias hasta nosotros, pero también de una bacteria a otra. La evolución es una especie de abanico que va en todas las direcciones posibles. Prueba aquello que es biológicamente posible”.

Michel Viso concluye sus investigaciones presentes diciendo que “estamos en constante movimiento. Esto creó algo absolutamente único”. Esta dinámica ha estado impulsando la Tierra desde su surgimiento. Estimulada por su entorno variado y sus diferentes climas, la vida siempre ofrece nuevas soluciones. En cada continente las especies se desarrollan de manera diferente y surgen nuevas estrategias de supervivencia.

Según análisis comparados entre especialidades de las Ciencias de la Tierra se puede afirmar, como lo corrobora López-García: “si comenzaremos la evolución desde cero probablemente no obtendríamos el mismo resultado. Se dice que la historia se repite, sin embargo, en realidad no lo hace. Algunas cosas se repiten, pero la historia siempre transcurre de una forma diferente, con la vida sucede lo mismo. Es poco probable que surjan los mismos animales y plantas si volviésemos a arrojar los dados.

La biodiversidad como riqueza insustituible

La evolución en la Tierra se basa en la interacción de la adaptación genética y un entorno que en sí mismo es el resultado de una larga serie de eventos aleatorios. El azar se multiplicó por el azar. Todos estos acontecimientos han hecho que la Tierra sea única. Según Michel Viso “los ecosistemas en los que nos encontramos -nieve, desierto, arena, montaña o mar- no los encontraremos en ningún otro lugar”.

El ecosistema de la tierra es el resultado de un proceso aleatorio. La probabilidad de que la evolución produzca un resultado similar en otro planeta parece ser muy baja. Aun así, en los últimos 25 años los astrónomos han descubierto un sinnúmero de planetas en nuestra galaxia. Hoy están bastante seguros de que la mayoría de las estrellas están rodeadas de planetas. Su número real en el universo probablemente esté más allá de nuestra imaginación. 

Como lo indica Jean-Pierre Bibring: “Este argumento se plantea para cuestionar el cambio de paradigma. Existen miles de millones de galaxias todas con miles de millones de planetas, esto es cierto. Sin embargo, no hay un número infinito. Por ejemplo, hay miles de millones de personas y sin embargo todos somos diferentes. El número de galaxias no es decisivo. El punto es que miles de millones de galaxias probablemente no sean suficientes para encontrar un caso idéntico al planeta Tierra”.

Viso indica que “si descubrimos otra forma de vida sin duda será sorprendente y completamente diferente de la vida en la Tierra. Para López-García “no es exactamente posible que podamos encontrar fuera de la Tierra un árbol o un ecosistema que sea idéntico al nuestro. Si existen otros planetas-vida con una base química similar ni siquiera estoy segura de que allí haya animales y plantas”.

la vida siempre ofrece nuevas soluciones. En cada continente las especies se desarrollan de manera diferente y surgen nuevas estrategias de supervivencia.

En conclusión, para nuestros tiempos y con las herramientas tecnológicas desarrolladas en nuestros días, Michel Viso afirma: “no creo que podamos encontrar un entorno como el de nuestra Tierra en otro planeta. Esa es una completa ilusión. ¿podría haber un Planeta B? mi respuesta es clara: no lo hay. Es inaudito decir que lo habría solo en cuerpos celestes con un ecosistema terrestre y esa es la Tierra, no habrá otro”.

La tierra ha sido el hogar de la vida con una creciente diversidad desde hace cuatro mil millones de años. Constantemente reinventa estrategias para sobrevivir a desastres o cambios ambientales y parece decidida a querer sobrevivir siempre de una forma u otra. Sin embargo, hoy parece bastante posible que este hermoso mecanismo, el ecosistema de la Tierra, pueda detenerse debido a la sobreexplotación de los humanos. 

Por lo mismo, López-García reitera que “somos parte de esta diversidad biológica, de este ecosistema. Si lo destruimos, será parte de la ecología. Ese será un momento crucial y probablemente nos extinguiremos. Aunque claro, no seremos los últimos. Desapareceremos mucho antes que las bacterias. Solo somos una hoja al final de una rama que tiene miles de millones de años. Al igual que todas las bacterias árboles plantas y microorganismos en este planeta solo somos parte de la biodiversidad, nada más”.

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