El origen de la vida en la Tierra

¿Alguna vez te has preguntado cómo la tierra pudo pasar de ser un planeta yermo, completamente estéril, un lugar inhóspito donde la vida era imposible, a este planeta verde y azul de esplendorosa abundancia y biodiversidad? En esta entrada trataremos de dar respuesta a esta y otras muchas cuestiones, no te pierdas lo que viene a continuación.

Formación del universo y tiempo geológico.

Hace, nada más y nada menos que unos 13.800 millones de años, una gran explosión, conocida como el Big Bang, originó el universo. Tan solo unos 300 millones de años después se formó la vía láctea y no fue hasta hace unos 4.600 millones de años que se formó nuestro Sol y los planetas de nuestro sistema solar, incluyendo la Tierra.

En este punto hagamos un inciso, puesto que hablamos de millones de años como si no fueran nada. La realidad es que para nosotros esa medida del tiempo puede resultar abrumadora. Pensemos que 100 años humanos años parecen una eternidad, es toda nuestra vida; en cambio, cuando hablamos de tiempo geológico, debemos ampliar nuestro campo de visión para poder abarcar la inmensidad de los millones de años. Veamos, pues, cómo se mide el tiempo geológico.

El eón es el mayor intervalo de tiempo geológico; este abarca varias eras que a su vez se subdividen en periodos. Existen 4 eones:

Formación de la Tierra: los primeros pasos.

Hace unos 5.000 ma en la vía láctea había una estrella recién formada (nuestro Sol) rodeada de polvo estelar que fue chocando entre sí durante millones de años, Estos choques dieron origen a cuerpos más grandes. Con la ayuda de la gravedad, estos cuerpos se fueron uniendo y se formaron los planetas, entre ellos nuestra Tierra.

Esta Tierra primigenia era de todo menos habitable. Con temperaturas de más de 1.200 °C, sin oxígeno y repleto de gases tóxicos, era incompatible con la vida que conocemos. Pero lo bonito de la historia es que un suceso puede cambiarla en un momento (o en varios millones de años). En nuestro caso, este evento fue el choque de un planeta llamado Theia. Este choque provocó una onda expansiva descomunal que llenó el espacio de toneladas de escombros. La gravedad volvió a ejercer su magia y se formó un anillo caliente de polvo y roca que rodeó la Tierra. Con el paso, otra vez de millones de años, estos restos de Theia formarían la Luna, nuestro satélite natural.

Todos conocemos los movimientos de la Tierra de rotación y translación, pero no siempre han sido así. De hecho, el impacto de Theia aceleró la rotación de la Tierra sobre su eje y en aquella época ¡los días duraban tan solo 6 horas! ¡Imaginémonos cuán complicada sería la conciliación laboral! Afortunadamente, no existía vida que debiera lidiar con esos horarios.

Con el paso de millones de años, la Tierra se fue enfriando y empezaron a diferenciarse estructuras internas y externas con características bien diferenciadas. La parte interna de la Tierra seguía muy caliente, estando formada por roca fundida. En cambio, la parte más externa era más fría, lo que permitió su solidificación y la aparición de una corteza terrestre primitiva.

La aparición del agua.

La vida en la Tierra no sería posible sin la existencia de agua, eso es bien conocido. ¿Pero cómo surgió el agua en ese planeta caliente, reductor y altamente tóxico? Existen dos teorías principales al respecto.

La teoría extraterrestre: Una teoría ampliamente aceptada es la que explica que hace unos 3.900 ma, una lluvia de meteoritos trajo consigo pequeños cristales similares a la sal, que contenían pequeñas gotas de agua en su interior. Fue tal la magnitud de la lluvia de meteoritos que permitió la acumulación de océanos de agua sobre el terreno sólido de la primitiva corteza terrestre. Las evidencias recientes apoyan esta teoría a través del análisis isotrópico del agua de diversos cometas, aunque no todos los cometas estudiados contienen una composición isotrópica similar.

La hipótesis primordial: Existe otra hipótesis que sostiene que el agua llegó al planeta Tierra en forma de hielo hace unos 4.500 ma. Durante el proceso de formación, la Tierra atraería el hielo, y, por tanto, el agua, quedando atrapada en los minerales del manto terrestre y liberada gradualmente a través de procesos volcánicos.

Sea como fuere, hace unos 3.800 ma la tierra estaba formada por un núcleo interior y una corteza primitiva sumergida en océanos de agua. Con el paso de los años, la Luna se fue alejando de la Tierra y las aguas se calmaron. La rotación de la Tierra también se ralentizó y fueron surgiendo pequeñas islas que atravesaron la corteza y se posicionaron sobre el océano, dando el pistoletazo de salida a la formación de los continentes. La atmósfera de la tierra aún era tóxica, pero el planeta se iba pareciendo cada vez más a la tierra que conocemos hoy en día. Aunque recordemos que la vida aún no existía.

No obstante, la lluvia de meteoritos no había cesado y fueron llegando más compuestos a la tierra que se disolvían en el agua de los océanos. Compuestos tan vitales para la vida como el carbono y las proteínas primitivas formadas por compuestos nitrogenados y aminoácidos del espacio exterior.

El caldo de cultivo primigenio.

En el fondo oceánico se formaron chimeneas submarinas por el agua de mar que se infiltraba en pequeñas grietas de la corteza. Como el interior estaba mucho más caliente que el agua del océano, el agua infiltrada era calentada y expulsada al exterior con violencia, recogiendo por el camino sales minerales. Estas chimeneas hicieron de los océanos un caldo de cultivo rico en minerales que más adelante pudo propiciar la aparición de la vida en la tierra.

La teoría más aceptada sobre la formación de la vida sobre la tierra es la postulada por Oparin (biólogo ruso) en 1924 según la cual, la evolución química gradual a partir de moléculas basadas en el carbono dio lugar a la formación de la vida de manera abiótica (es decir, productos que no son bióticos, que no forman parte de los seres vivos ni son productos de ellos).

Según Oparin, el caldo de cultivo de la tierra primitiva, formado mayoritariamente por carbono, nitrógeno e hidrógeno, más el efecto de la energía eléctrica y los rayos ultravioleta, generaron unas pequeñas estructuras llamadas ARN, hermanas del conocido ADN. En 1953, Stanley Miller, científico de la universidad de Chicago, realizó un experimento para recrear las condiciones de la tierra primitiva y respaldar la teoría de Oparin. En el experimento introdujo agua, metano, amoniaco e hidrógeno en un recipiente que se expuso a descargas eléctricas. Una semana después se habían formado pequeños aminoácidos y otras moléculas orgánicas. Quedaba demostrada la creación de vida en condiciones abióticas.

Nuestras amigas, las bacterias.

Cerca de los 3.500 ma montañas de bacterias se apiñaban para formar los primeros registros fósiles de seres vivos, los estromatolitos (del griego: alfombra de piedra). Estas formaciones provienen de acumulaciones de restos de bacterias, concretamente cianobacterias, que al morir dejaban capas de carbonato cálcico, subproductos de las primeras fotosíntesis anoxigénicas, llegando a formar auténticos arrecifes en aguas poco profundas y tranquilas. El registro fósil más antiguo data de hace 3.500 ma y se halla en Warrawoona (Australia) y sorprendentemente a día de hoy sigue habiendo estromatolitos vivos que datan de hace 3.000 ma, en Shark Bay (Australia). ¡Todo un viaje en el tiempo!

Estas colonias bacterianas fueron transformando la luz del sol en alimento a través de la fotosíntesis. En este sublime proceso de la naturaleza, el dióxido de carbono se transforma en glucosa y oxígeno, este último eliminado a la atmósfera. Este gas fue llenando poco a poco el mar y la atmósfera, convirtiendo a estas comunidades en los primeros oxigenadores de la atmósfera.

Estas cianobacterias fueron los primeros seres vivos de los que se tiene registro fósil, es decir, una evidencia palpable, pero no fueron los primeros seres vivos del planeta. Los primeros pobladores del planeta fueron, muy posiblemente, microorganismos que utilizaban hidrógeno o sulfuro de hidrógeno y producían azufre. De hecho, en la Tierra pre oxigenada, el hierro era un metal muy abundante en los océanos, que sin la presencia de oxígeno estaría disuelto, tornando el mar de un color verde nada parecido al color de los mares actuales. En la atmósfera, sin presencia de oxígeno, la mezcla de metano y nitrógeno tornaría el cielo de color naranja. Así pues, la vida en la Tierra se inició con las bacterias, cambió con el avance más determinante de la historia, la fotosíntesis oxigénica y, a partir de ese momento, tuvo lugar la explosión de diversidad que pobló el planeta con los más bellos colores y formas.

Por cierto, si quieres saber más acerca del primer organismo, ancestro común de todos los seres vivos, puedes ser mi entrada "Historia de LUCA: el amanecer de la vida".

• Hádico: desde el origen del sistema solar hasta hace 4.000 millones de años. Durante este periodo no existe vida en la Tierra, que es una enorme bola de material fundido y es bombardeada constantemente por meteoritos.

• Arcaico: desde hace 4.000 más hasta hace 2.500 millones de años. En este periodo cesa la lluvia de meteoritos y surgen las primeras formas de vida. La atmósfera de la Tierra es muy diferente de la atmósfera de nuestro tiempo, esta es reductora y con una gran cantidad de gases de efecto invernadero.

• Proterozoico: entre 2.500 ma y 539 millones de años. Durante el Proterozoico se desarrollan los continentes y hay una explosión de vida bacteriana. Estas bacterias y las cianobacterias cambian completamente la composición de la atmósfera volviéndola oxidante.

• Fanerozoico: desde hace 539 millones de años hasta la actualidad. Es la época dorada en cuanto al aumento de biodiversidad sobre la Tierra. En este periodo evolucionan todas las especies conocidas, incluso las que ya están extintas.

Excepto del hádico (del cual no existen registros geológicos), el resto de eones se dividen en eras. Las más conocidas son las eras que integran el fanerozoico, estas son:

• Paleozoico: Durante esta era se formó el supercontinente Pangea.

• Mesozoico: Pangea se fractura originándose en dos continentes: Laurasia y Gondwana.

• Cenozoico: Se fracturan los dos continentes y se van reorganizando hasta tener el aspecto de hoy en día.

Una vez conocemos cómo los geólogos dividen el tiempo de la Tierra, podemos adentrarnos en conocer cómo se pasó de una bola de fuego a lo que conocemos hoy día.