La Biosfera, El proceso de la Vida y Las bacterias

 

Nos impresionamos ante el gran tamaño, la furia y la majestuosidad de una tormenta, pero es más maravilloso ese micro-fenómeno que es la fotosíntesis. Todo se debe a ese pequeño pero continuo esfuerzo que hacen las células(bacterias) para subsistir y evolucionar en todo el planeta durante miles de millones de años.

Evolución del Universo 

Hace aproximadamente 15.000 millones de años se produjo una gran explosión Big-Bang, toda la masa del universo estaba concentrada, las fuerzas de cohesión que la mantenían unida cedieron convirtiéndose en ondas de energía de muy alta temperatura. Desde entonces la materia-energía del universo se sigue enfriando y expandiendo.

Como producto de esa gran explosión se elevó pues la temperatura, apareciendo radiaciones y partículas simples que fueron aglutinándose para dar otras más complejas (La expansión no se produce de forma completamente regular o exacta, necesitamos para evolucionar de esas pequeñas diferencias).

Así pues esos pequeños desequilibrios hicieron que hubiese cavidades con mayor o menor contenido de partículas o paquetes giratorios de energía. Esta energía giratoria de las partículas generó un conjunto de fuerzas, de forma que podían atraerse si estaban lo suficientemente cerca, pasando a formar los átomos más simples, o siguieron flotando en soledad. En pocos minutos pues las partículas subatómicas (los electrones y protones) se unieron para formar hidrógeno y helio.

A medida que aumentó el número de átomos el joven y explosivo universo creció, los desequilibrios existentes dieron origen a nubes de gas, engendraron a su vez más remolinos, los más densos se transformaron en protogalaxias chispeantes de luz. Dentro de ella se generan estrellas que constituyen una galaxia, un gran sistema estelar que, a su vez, da origen dentro suyo a sistemas estelares simples o dobles, algunos de ellos con planetas como nuestro sistema solar. Todo esto duró miles de millones de años

Nuestra galaxia La Vía Láctea tiene forma de remolino gigante. No todas las galaxias se forman a la vez, las hay de diversos tipos y formas. Unas nacen y permanecen solas, otras se mezclan  o son absorbidas pasando a formar parte de otra mayor.

Nuestro sistema solar nació de gases y polvo cósmico diseminados provenientes de una estrella más vieja que se transformó en supernova y explotó hace aproximadamente 5.000 millones de años. La tierra todavía conserva parte de la radiactividad proveniente de esta explosión y su núcleo se mantiene gracias a ello caliente.

Evolución de la Biosfera

Veamos el desarrollo biosférico en nuestro planeta e infirámoslo a los planetas del entorno a ver que ocurrió u ocurrirá con el mecanismo evolutivo Biótico. 

Nuestro planeta era una bola ígnea en cuyo interior se producían explosiones nucleares, el exterior se enfrió formando una costra delgada, la superficie se transformó en piedra alrededor de un centro caliente y fundido. Su corteza delgada se derretía y fundía una y otra vez, y los elementos pesados se hundían gradualmente hacia el interior, mientras los elementos más livianos formaban una capa esponjosa de piedra. La Tierra actual tiene una corteza más gruesa, separada en grandes placas tectónicas, que flotan sobre el manto más denso que envuelve al núcleo. Aún hoy en día, podemos ver a los elementos más calientes del manto, licuados, derramarse a través de volcanes que perforan la corteza.

Cuando la corteza de la Tierra se fracturaba, el contenido interior en forma de lava la inundaba. La lava se separa en tres sustancias: átomos pesados, que se enfrían para dar lugar a una nueva corteza rocosa, agua, que brota en forma de vapor y otros átomos livianos que flotan por encima o por fuera de la superficie del planeta en forma de gases. Con los sucesivos procesos se fue engrosando la corteza terrestre y los gases aumentaron, el vapor de agua con el tiempo se enfriaba y caía a la superficie de la tierra conformando los océanos.

Las montañas se creaban como consecuencia del material que arrojaban los volcanes y como fruto del deslizamiento de partes de la corteza terrestre. Los meteoritos que caían sobre la Tierra originaban grandes cantidades de hoyos y grietas, se entremezclaban sus materiales.

Los gases que flotaban alrededor del planeta no tenían nada que ver con los que respiramos hoy. No había oxígeno, sino una mezcla de gases que de no haber sido porque la Tierra empezó a vivir sería algo semejante a sus vecinos. Pero sobre todo tenía gran cantidad de agua líquida, algo que resulta imprescindible para el transporte de provisiones de un lado a otro como lo hace la sangre en un organismo vivo.

Tenemos en los vecinos otros dos ejemplos del desarrollo bioesférico, uno en el cual es posible que se desarrolle la vida nuestro pasado (Venus), el otro del probable futuro sin vida exterior (Marte).

Tratemos de analizar la oscura y densa atmósfera de Venus, constituida en su mayor parte de compuestos carbonados azufrados y nitrogenados (CO, CO2, CH4, SO2, H2SO4, NH3…) y mucho vapor de agua; esto hace a su atmósfera sea bien caliente con una presión aplastante, como la de la tierra para la misma era geológica. ¿Que otra cosa puede resultar en dos planetas de tamaño y composición similares?, la única prueba tangible que explica el porqué la Tierra se enfrió primero es que se encuentra a una mayor distancia de un Sol que se ha ido enfriando; por ello, Europa (Satélite de Júpiter) y después Marte tuvieron probabilidad de vida antes que la Tierra.

Pero siguiendo con nuestra evolución del planeta veremos que la energía del Sol calentó la superficie del planeta, evaporando agua de los mares y que se producían grandes tormentas que ponían en movimiento un sistema de reciclado de agua, que caía sobre la superficie arrastrando tierra molida y polvo repleto de sales rocosas hasta los mares. Se formaron los ríos y corrientes que condujeron los nutrientes necesarios para la construcción de grandes moléculas, quizás en aguas poco profundas con la ayuda de la luz solar y las tormentas eléctricas.

La vida en nuestro planeta está basada en la química del carbono.

Todo lo que existe sobre la Tierra está compuesto por las mismas provisiones originales aunque recicladas (A excepción del aporte de nuevos meteoritos). La materia de los seres vivos que habitamos el planeta está formada básicamente por la química del carbono o química orgánica. El átomo del carbono rodeado por átomos de hidrógeno, que junto al oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo dan lugar a todo tipo de sustancias y moléculas orgánicas. Es posible que existan otros tipos de vida en el universo basados en otra química similar como el silicio (también de valencia 4) o que sea completamente diferente a la nuestra.

Pero ¿Qué es la vida?

Los científicos no se ponen de acuerdo en definir qué es la vida. Algunos creen que la vida comenzó con pequeñas masas de moléculas orgánicas agrupadas o envueltas. Estas moléculas orgánicas constituirían materia inerte que se transformó en vida sólo cuando pudo mantenerse unida bajo ciertas condiciones. Todavía estaríamos varados en la cuestión de qué es la vida. ¿Qué es lo que hace que moléculas inertes en algunos lugares, en ciertos planetas, surjan a la vida cuando se agrupan o encadenan bajo ciertas condiciones? Aún cuando estemos hablando de cosas muy pequeñas aún hay un gran salto entre materia y vida.

Se podría mejor considerar la vida como un proceso que como un tipo de materia. Los biólogos chilenos Humberto Maturana y Francisco Varela consideran a la vida como un proceso “autopoiesis”. Una unidad autopoiética, u holón, produce las mismas partes de las que se compone y las mantiene en perfecto estado de funcionamiento mediante la renovación constante. Un holón autopoiético funciona bajo sus propias reglas y crea un límite que lo distingue de su entorno, y a través del cual intercambia materiales con su medio ambiente. Nuestra Tierra GAIA estaría viva en ese concepto.

Podemos establecer una semejanza y considerar a cada criatura como una célula y a cada especie como un órgano. Todo el ecosistema es como un órgano ecológicamente equilibrado que se desarrolla como un todo. Hay una coevolución, cada especie debe buscar la coherencia con las otras y con el entorno. Tal vez suceda que la vida evoluciona como el proceso esencial del cosmos en general y no como el resultado de algo que sucede en un punto específico, al que intentamos encontrar desesperadamente en vano. Quizás las galaxias constituyan una porción muy significativa del proceso vital cósmico.

El como apareció la vida en el planeta tierra, como en cualquier otro planeta, es motivo de debate, y no se han presentado las pruebas lo suficientes sólidas que apoyen una teoría y descarten las otras. Bien sea la Voluntad Divina (aparición espontánea), o la resultante de combinaciones químicas en presencia de descargas electromagnéticas e irradiaciones cósmicas durante millones de años (también aparición espontánea), o la fecundación del planeta por medio de aerolitos provenientes de otros cuerpos celestiales (planetas y satélites) que tienen o tuvieron vida, o sencillamente que una nave espacial aprovechó el planeta para abastecerse de agua fresca y descargar sus aguas servidas (En fin que también se considerará aparición espontánea en el primer planeta o satélite donde quiera que surgiera la vida). Por tanto cualquiera que sea la forma solo cuando un planeta ya tiene formada su biosfera aparece la vida en el mismo, no antes. 

Retrocedamos en la historia de la tierra hasta que era una bola de lava incandescente, allí comenzó a formarse la biosfera del planeta. Atmósfera e hidrosfera se comenzaron a formar, aunque unidas y en estado gaseoso. Todo lo que podía entrar en combustión lo hacia, y el carbono no era la excepción, grandes nubes de monóxido y dióxido de carbono se levantaban, así como también vapor de agua, anhídrido y ácido sulfúrico, amoniaco y metano; una actividad volcánica que no ha tenido la Tierra desde entonces, ya que toda la superficie del planeta era un volcán en erupción. 

Al ir enfriándose la superficie terrestre al punto de presentar una corteza medianamente sólida (como en Venus actualmente) y posteriormente precipitar la mayor parte del agua presente en la atmósfera se puede decir que se ha creado la biosfera. Con una atmósfera por demás densa y opaca, por las características ópticas de sus componentes (y las cantidades de los mismos) en especial los carbonados. 

Establecida la vida en el planeta es protegida de los rayos ultravioleta por la joven atmósfera, no por una capa de ozono (que en la Tierra apareció en el Devónico) sino por los componentes de Carbono presentes en la atmósfera que hacen de lentes de sol con protección UV.

Podemos suponer que la vida se encontraba en el fondo del lecho marino, como en la actualidad se encuentra en las fumarolas submarinas. Si podría ser así, en el paraíso procariótico de las profundidades del lecho marino a salvo de estos rayos, pero al ir desapareciendo la abundancia de fumarolas volcánicas la vida necesitaba otra fuente de energía, porque la vida siempre necesita de una fuente de material constituyente y energía externa a ella para poder subsistir, y al disminuir la actividad volcánica también disminuyó la emanación de cenizas que evitan la entrada de la luz solar por ser un excelente material reflexivo que aumentaba enormemente el efecto pantalla del planeta.

Entonces al ver mermada la fuente de alimentación de origen volcánico y al haber un incremento de la radiación solar, la elección es obvia; teniendo Carbono en abundancia, en forma gaseosa, y una fuente de energía en incremento, como lo es la energía solar, que aumenta cada vez más a medida en que se transparencia la atmósfera, opta la vida por adaptarse a la existencia fotosintetizadora, la cual donde mejor se puede sostener es en la superficie de los mares primitivos, ya que la luz solar útil para la fotosíntesis, y menos la de aquella época, no penetra muchos metros en el agua.

Más adelante profundizaremos en el incremento de la radiación solar y su impacto sobre la vida. Desde que la vida vegetal se estableció en el planeta, su complemento, la vida animal comenzó a subsistir de ella, ya que las formas de vida siempre se agrupan en cadenas de interdependencia llamadas ecosistemas. 

Recapitulando, el primer ecosistema del planeta tenía como fuente de energía las emanaciones volcánicas, los componentes azufrados que despedían las fumarolas submarinas proporcionaban la energía, pero al ir disminuyendo las mismas por la disminución de la actividad volcánica y por ende el aumento de la irradiación solar (al disminuir la cantidad de ceniza volcánica en la atmósfera) a la vida no le tocó otra opción que cambiar la fuente de energía que le sustente (porque la vida siempre depende de una fuente de energía externa a ella), y así se formó el primer ecosistema dependiente de la fotosíntesis; reinaba una presión atmosférica aplastante y pocos recursos para tener algo más, la Tierra solo podía tener vida Mónera.

Este es el periodo durante el cual la vida era unicelular, duró la mayor parte del tiempo de la historia de la evolución tal condición, es decir: de aproximadamente 4.650 millones de años que tiene el planeta 3.800 millones de años la tierra ha sustentado la vida, de los cuales prácticamente 2.900 millones de años han sido de vida unicelular versus 900 millones de años que tienen el resto de las eras geológicas. El motivo de esto es por economía y eficiencia. La eficacia es la característica de los seres vivos: sacan el máximo rendimiento de los procesos. Ciertas partes de los ecosistemas trabajan muy duro para que las plantas y los animales de mayor tamaño tengan ambientes adecuados.

Tenemos pues un océano al que apenas le llega la luz, pero al que le llegan cantidad de nutrientes, bien arrastrados desde la superficie de la tierra por la acción erosiva del agua de lluvia, bien directamente por esta o por precipitarse las cenizas provenientes de los volcanes. En ese caldo de cultivo se formaron macromoléculas y se dieron las condiciones para la vida.

Se supone que las proteínas formaron con el ADN o el ARN, o con ambos cooperativas moleculares que resultaron el sistema básico de reproducción de la vida a base de carbono, gracias probablemente a poder encerrarse en liposomas (esferas huecas de cuerpos grasos). Esta es la esencia de cómo la corteza sólida y fundida de la Tierra comenzó a reacomodarse para dar origen a las criaturas vivientes.

La gran era Bacteriana

Estas primeras bacterias o móneras crecieron y se multiplicaron por todo el océano. Cuantas más había más modificaban la química de La Tierra, obtenían su energía mediante un proceso que implicaba la ruptura de las moléculas alimenticias proceso que se denominaba fermentación. (Son las bacterias que utilizamos hoy en día para hacer queso, yogur, vino y pan). Las llamaremos productoras de burbujas, puesto que generan burbujas que generan los gases de desecho. Después aprendieron a almacenar este material ATP para usarlo cuando necesitasen energía. Aprendieron a reproducirse bien por mitosis (dividiéndose en dos) o por esporas (pequeños brotes de sí mismas).

Con el paso del tiempo las móneras construyeron nuevas clases de proteínas y nuevas enzimas Luego agotaron sus provisiones prefabricadas y algunas aprendieron a utilizar los residuos ácidos y alcohólicos de otras y desarrollaron ciclos eficientes para la utilización de los residuos mutuos como alimento. Algunas aprendieron a utilizar el nitrógeno atmosférico, pero de nuevo se generó una crisis cuando disminuyeron las fuentes de alimentación, había carbono y nitrógeno pero en otras formas que no eran capaces de atrapar y además había disminuido la densidad atmosférica y empezaba a llegar la luz. Las móneras productoras de burbujas fueron capaces de capturar la luz del sol y transformarla en energía gracias a ciertos compuestos químicos sensibles a la luz (como las porfirinas que le dan el color rojo a nuestra sangre y la clorofila que le da el color verde a las plantas).

A estas bacterias se les llamó verdeazuladas. Su estilo de vida resultó todo un éxito y prosperaron. Había un problema tanto las productoras de burbujas como las verdeazuladas producían un gas tóxico gaseoso: el oxígeno.

El oxígeno destruye las moléculas gigantes de los seres vivientes, quemándolas, transforma los metales en herrumbre y hace que se produzcan fuegos, así pues se produjeron problemas. Por cada molécula de azúcar que se fabricaba se producían 6 de oxígeno. El dióxido de carbono se disuelve en el mar, de ahí lo toman las bacterias forman el azúcar y devuelven el oxígeno que asciende a la atmósfera, también bombeaban nitrógeno obteniéndolo del fondo del mar después de retener el que necesitaban. La Tierra estaba dando a Luz su propia y especial atmósfera.

Pero nuestra biosfera ha podido subsistir tanto gracias al oxígeno atmosférico que impide que  se escape el hidrógeno al que captura para formar agua. Además permitió que la mayor parte de los meteoritos que caían a la tierra ardiesen consumiéndose por completo, volviéndose la vida en la Tierra mucho más segura.

Parte de la vida sucumbió por culpa del oxigeno, algunos tipos de productoras de burbujas se pusieron a salvo encerrándose en el fango, sus descendientes viven hoy en el estómago de las vacas, ayudando a digerir el alimento, otras sobreviven junto a algunas raíces de plantas a las que ayudan a fijar el nitrógeno del suelo, pero la mayoría no sobrevivió. Algunas aprendieron a protegerse del sol fabricando pantallas ultravioletas, otras se agruparon en colonias en las que las de la superficie morían para que otras sobreviviesen (grupos cooperativos).

Hoy pueden verse ciertas colonias bacterianas como una espuma marrón verdosa sobre las paredes húmedas o la tierra fangosa, cerca del mar formando estromatolitos.

Durante casi dos mil millones de años, casi la mitad de la vida de la Tierra, las fabricantes de oxígeno verdeazuladas resultaron ser las criaturas más prosperas. Se propagaron por las aguas y el fango para hacer otro gran descubrimiento aprendieron a utilizar el oxígeno residual que habían creado para quemar las moléculas de alimento y producir energía. Este proceso es el más eficiente: La respiración. A estas bacterias les llamaremos respiradoras.

Desde entonces la evolución sólo es cuestión de recombinar no sólo los mismos átomos, sino también las mismas moléculas y procesos vitales en una infinita variedad de patrones nuevos que dan origen a otras tantas criaturas.

Para ello algunas se especializaron y agrupándose cooperativamente formando organismos pluricelulares, fueron capaces de adaptarse a los cambios que se producían tanto de las condiciones geológicas como las que ellas mismas originaban. Se establece un equilibrio entre la interdependencia y la autonomía: entre la cooperación y la competencia.

Lyn Margulis (microbióloga) demostró que las porciones celulares productoras de energía son descendientes de las antiguas bacterias respiradoras que llegaron a vivir dentro de las células procariotas más grandes y que cooperaron para construir las primeras células eucariotas, las protistas o “primeras constructoras” de todos los reinos de la vida, a excepción de las moneras que las habían construido a ellas.

Hay respiradoras que se introducen dentro de huéspedes protistas las cuales aprenden a tolerar a sus invasoras y luego a cooperar con ellas para dar lugar a una nueva clase de criatura: Las Mitocondrias. Sin las mitocondrias no podríamos mover un dedo, nos mantienen vivos. ¿o somos nosotros los que trabajamos para ellas? Quizás seamos taxis gigantes que las mitocondrias construyen para viajar por ahí de forma segura y confortable. Han hecho un buen trabajo al diseminarse por todo el planeta.

Las Mitocondrias constituyen la mayor parte de nuestro peso y el de cualquier ser vivo. Mitocondrias, cloroplastos y moneras (que viven libres), en definitiva las bacterias constituyen con mucho las criaturas más numerosas e importantes de GAIA.

El proceso geológico del ciclo del carbono

Todo comienza en la alborada cuando las plantas iniciaron su labor fotosintetizadora, absorben de su entorno el Dióxido de Carbono, Nitrógeno, agua y minerales que en presencia de luz solar separan en una serie de compuestos simples (tales como Carbono, Nitrógeno e Hidrogeno) para recombinar en otros compuestos de mayor complejidad como lo es la Glucosa, entre otros, desechando el Oxígeno como residuo del proceso; la planta sintetiza así los compuestos que requiere para vivir crecer y multiplicarse; es decir el Carbono y Nitrógeno que existían diluidos en el agua o en el aire ahora son parte de las plantas.

Bien sea el destino que tienen deparadas las plantas de nuestra historia: unas quedan sepultadas en avalanchas, otras son pasto de los herbívoros que al comerlas, parte de ellas se incorporan al suelo en las heces del animal, la otra parte asimilada en el proceso de digestión pasó a una cadena alimenticia, que junto a las otras excretas y cuerpos de los animales involucrados en dicha cadena, de todos modos terminan en el suelo.

Solo una muy pequeña parte de los compuestos carbonados retorna a la atmósfera por los incendios y procesos metabólicos (respiración y/o digestión) de todo ser viviente en el ciclo que de todos modos y maneras terminan en forma de Materia Orgánica que vuelve negra a la tierra, es humus, o como quieras llamarle. El caso es que el Carbono y Nitrógeno que estaba en la atmósfera se va precipitando para incorporarse al suelo donde se infiltra y queda profundamente sepultado por los sucesivos estratos de las eras, en yacimientos de carbón petróleo y gas. Claro que una atmósfera cada vez más rica en Oxígeno y pobre en Carbono y Nitrógeno se convierte en menos densa, menos opaca y menos caliente (Justo como la tenemos en la Tierra hoy en día). 

Aunque la actividad respiratoria y volcánica continúa (cada vez en menor la proporción volcánica por enfriamiento ígneo del planeta), la actividad fotosintetizadora de millones de años continua absorbiendo de la atmósfera millones de toneladas de estos elementos (Carbono y Nitrógeno), para dejarlos sepultados en la corteza terrestre después de pasar por el ciclo de la vida. Llega el momento en que la atmósfera tenga tan poco Carbono como para sustentar la vida vegetal y, lo mas seguro, su nitidez y baja densidad de sus gases componentes hace que esta no sea capaz de retener un alto porcentaje del calor de los rayos solares aunado a ello el efecto calcinante de los mismos en la superficie. El planeta termina con una atmósfera tenue, extremadamente oxidante y muy reflexiva (escaso o inexistente efecto invernadero), una Biosfera donde el agua y la mayor parte del CO2 termina congelado, la vida del planeta termina (al menos en su parte externa), y por efecto de la erosión todo el material orgánico de la superficie termina enterrado, dejando el terreno desnudo a la intemperie de la atmósfera oxidante, ¿Que podríamos obtener de ello? un planeta congelado, sin vida, con una enrojecida oxidada superficie con la resultante fijación del Oxígeno atmosférico en su suelo. Un momento, esta es la descripción de Marte, es gélido, sin vida, su suelo oxidado y tenue atmósfera.

La evolución de la biosfera:

 "La vida, tal y como la conocemos, es un fenómeno que se presenta durante el enfriamiento de la corteza de los planetas que tienen la composición tamaño y ubicación adecuados para sostenerla. La Biosfera y la vida que sustenta son dependientes ya que una condiciona a la otra. Es la vida la responsable de la precipitación del Carbono y Nitrógeno presentes en su atmósfera e hidrosfera, que luego la acción erosiva sepulta en el subsuelo, en un continúo cambio de las proporciones de estos gases y el Oxigeno creando sucesivamente nuevas condiciones bioesféricas a las cuales la vida tiene que adaptarse; este ciclo continúa hasta que se termine casi la totalidad del Carbono presente en dicha Biosfera, produciéndose la congelación de la superficie del planeta (al perder su atmósfera el efecto de invernadero) y la posterior oxidación de las áreas libres de hielo, esto ocurre después que termina la actividad volcánica del planeta"

El desarrollo de la vida en un planeta causa que cambie tanto la composición, presión, temperatura y propiedades ópticas de la atmósfera, y al acabar toda actividad volcánica y todo el Carbono disponible para fotosintetizar, por más agua liquida e irradiación solar que tenga el planeta (o satélite) no puede sustentar vida orgánica.

No todos los planetas y satélites tienen el tamaño y composición adecuados para albergar un ciclo completo de vida. De hecho algunos no pueden sustentar vida en absoluto, tanto así que ni han podido iniciar el ciclo de vida, un ejemplo es Mercurio, por estar tan cerca del Sol. Otros ejemplos lo pueden ser Júpiter y Saturno. Si imaginamos que existe un planeta con la composición de la Tierra y del tamaño de Júpiter. Por su gran tamaño también cabria decir que tendría una enorme atmósfera, que por tener una composición igual a la terrestre, pero con un mayor tamaño, no permitiría la entrada de la luz necesaria para producir la fotosíntesis, esto limitaría el período de vida del planeta a la duración de su actividad volcánica submarina. Al acabarse ésta y al no tener otra fuente disponible de energía la vida sucumbiría. Imaginemos ahora un planeta muy pequeño, cuyas atmósfera e hidrosferas son tan tenues que no pueden detener los rayos cósmicos, o ultravioletas de la estrella (o estrellas) que pertenece(n) a ese sistema planetario. La vida que lograse albergar este cuerpo celeste se achicharraría a cada amanecer, los seres sobrevivientes de este planeta quedarían limitados a tener una vida subterránea por el día, mientras hubiese actividad volcánica.

Otros motivos también son causales de la culminación del ciclo de vida de un planeta, tal como lo son: las colisiones con otros cuerpos celestes (otros planetas y/o satélites, asteroides, cometas, agujeros negros, etc.) y la destrucción del planeta por el crecimiento de la(s) estrella(s) que orbita. Con el tiempo las estrellas terminan creciendo para convertirse en Gigantes Rojas o Azules, devorando todos los planetas con orbitas que están incluidas en su diámetro máximo alcanzado por la estrella en su crecimiento. 

Este proceso puede detenerse y revertirse, temporalmente. Al haber aparecido el Ser Humano, con el su tecnología de deforestación y combustión de Hidrocarburos (petróleo) esta interfiriendo en el proceso evolutivo de la biosfera, pero existen otros problemas...

Tamaño y Características de las Formas de Vida a lo largo de la Evolución Biosférica

El tamaño y características de las formas de vida depende principalmente de los recursos disponibles en la biosfera para la era geológica en que se encuentra. La gravedad, aunque fija el límite máximo al tamaño que las formas de vida puede alcanzar, no es el condicionante principal para determinar el tamaño de las especies. La producción de biomasa del planeta, la disponibilidad de recursos, y/o el aumentar o disminuir de tamaño como una simple estrategia de supervivencia, son los condicionantes principales para determinar el tamaño y forma de los seres vivos. 

Una muestra de cómo los animales han cambiado de tamaño, como una estrategia de adaptación, lo tenemos en la historia evolutiva de los insectos, mamíferos y aves. Ellos han disminuido y aumentado de tamaño dependiendo de la competencia con sus predadores y fuentes de alimento.

Los genes tienen un tipo de inteligencia que aun no conocemos, estamos buscando un código que podamos entender en este microscópico y complejo computador. La vida es plástica, adopta la forma que requiere para adaptarse a unas nuevas condiciones, en el breve tiempo de unas pocas generaciones, solo requiere las condiciones que le obliguen a adaptarse.  Un ejemplo lo podemos ver en Siberia, en donde los fabricantes de artículos de peletería quisieron criar zorros plateados dóciles. Estos animales son salvajes por naturaleza; bueno comenzaron a escoger los mas dóciles, y al ponerlos a reproducir, consiguieron a las pocas generaciones un zorro plateado domestico, y por demás dócil, pero ¡que gran sorpresa!, habían convertido a los zorros en una versión vulpina de un perro callejero, les aparecieron manchas blancas en la piel, les colgaron las orejas y el largo de sus colas era variable. Se logró el objetivo, zorros plateados dóciles, pero el tiro les salió por la culata, la naturaleza los agració con características iguales a las del antecesor dominante del nicho, el perro.

Los Genes no son como el vino, no tiene que madurar para diferenciarse del mosto. La vida muta y cambia de forma a una velocidad increíble, solo requiere de las condiciones para hacerlo, muestra de ello es que ha sido muy difícil para los Paleontólogos conseguir Formas Transitorias entre una especie y otra, aun sabiendo que una fue la base de la otra. La vida se adapta a las condiciones de la biosfera, condiciones que por la actividad fotosintetizadora cambian y obligan a la vida de nuevo a adaptarse.

El tamaño máximo de los animales se logró obtener cuando las proporciones de O2 y CO2 eran la mezcla óptima para tener el suficiente efecto de invernadero y la luminosidad suficiente para tener un clima calido y confortable para la vida vegetal, con el consecuente aumento de producción de biomasa. Hay un dicho que dice que a mayor cantidad de masa se tiene más mazacote. Mientras sea mayor la producción de biomasa los animales pueden alcanzar un mayor tamaño. 

Por ejemplo, no podemos criar Primates en unas condiciones planetarias similares a las del Silúrico. Se morirían de asfixia y de hambre. Los recursos del planeta no son suficientes para este tipo de vida, el Oxígeno presente en la atmósfera no es suficiente para sustentar seres con sistemas nerviosos tan avanzados, y por ende tan exigentes en cuanto al consumo de este gas. De igual modo las plantas que apenas estaban colonizando la tierra en aquel entonces tampoco contenían los azucares y almidones necesarios para sustentar este tipo de vida. Detengámonos un momento a examinar en detalle este punto de la economía. Hagamos una comparación a modo de ejemplo, de la naturaleza con nuestra sociedad industrial. Supóngase que la vida se ha esparcido sobre el planeta de la misma forma que lo ha hecho el desarrollo industrial, podemos ver que en algunas regiones del planeta el desarrollo industrial ha sido mayor que en otras, en la naturaleza también el desarrollo de la vida ha sido más prolífica en algunas zonas del planeta.

Todos los nichos ecológicos dentro de un ecosistema engranan, se dan determinados recursos para ese nicho, exclusivamente, y otros recursos compartidos con todos los demás seres vivientes, como lo es el aire en una pradera, por ejemplo. Los ecosistemas sucumben a los cambios de la Biosfera, cambios que sus formas de vida han provocado, y que terminan con la aparición de nuevos ecosistemas a los que o se adaptan o fenecen. 

En el devenir de los ecosistemas algunas especies han permanecido desde los tiempos en que aparecieron en el planeta. Las Algas Verdiazules son un palpable ejemplo, así como las esponjas, las medusas, los tiburones, las tortugas, los caimanes, etc.

Si en el nuevo ecosistema abundan todos los recursos requeridos: temperatura y presión atmosférica adecuados, cantidad de Oxígeno suficiente (aunque exista más de lo requerido), alimentos en abundancia, y los predadores del nuevo ecosistema no son más eficientes que los del anterior ecosistema para atrapar a las especies sobrevivientes, entonces éstas continúan existiendo pese los cambios. Esta supervivencia puede ser ocupando un nicho ecológico similar o idéntico al que la especie ocupaba en su anterior ecosistema. Esta adaptación puede ser conservando sus características primigenias o mutando a otra forma de vida que aproveche mejor los nuevos recursos, con lo cual la especie originaria también se extinguiría por evolución a otra especie, y no por eliminación evolutiva. 

Cuando una especie aparece en el planeta utiliza la totalidad de los recursos disponibles para el momento de su aparición. Por ejemplo, cuando aparecieron los primeros reptiles estos contaban con metabolismos que aprovechaban exactamente la cantidad de Oxígeno que estaba diluido en el aire de aquel entonces, ni más ni menos, prueba de esto es que hoy en día siguen utilizando la misma cantidad aunque tengan a su disposición una atmósfera mucho mas rica en este gas. Los mamíferos descienden de los reptiles y aparecieron en una época geológica más reciente, con una proporción mayor de Oxígeno en la atmósfera que la existente cuando aparecieron sus predecesores. El resultado de esto es que los mamíferos tienen un metabolismo más avanzado, es decir, con un sistema nervioso más grande (lo cual brinda una mayor velocidad de respuesta) y un control autónomo de su temperatura (lo cual les mantiene ágiles independientemente la temperatura del medio ambiente). Esto para mencionar solo dos ventajas, pero esto tiene un costo en el consumo de Oxígeno y alimentos, un mamífero no puede sobrevivir utilizando la cantidad de Oxígeno y alimentos que un reptil del mismo peso requiere. 

Entonces, cuando los cambios biosféricos llegan al punto en que se vuelve insostenible mantener un conjunto de formas de vida sobreviene una extinción en masa; sobreviven las especies que se pueden adaptar, bien sea conservando su forma, como mutando sus características dando paso a otras especies adecuadas al nuevo ecosistema donde se encuentran ahora y en condiciones óptimas para utilizar al máximo todos los recursos que éste les ofrece.

Así como el principal recurso para la evolución animal es el Oxígeno, para las plantas lo es la luz, tanto la intensidad como la gama de espectros de luz disponibles son el motor que mueve los cambios vegetales. La intensidad de cada espectro de luz solar que ha llegado a la superficie terrestre (y marina) ha variado de era geológica en era geológica, por las propiedades ópticas de la composición del agua y del aire de cada una de ellas. Como el Oxígeno es el gas que se va incrementando en la atmósfera por la actividad fotosintetizadora de todo el planeta, la transparencia de la misma va en aumento en cada era geológica y con ello una mayor intensidad de la irradiación solar. Esto incide en una mayor capacidad de los vegetales para limpiar la atmósfera de CO2, entre otras ventajas. 

Con una mayor cantidad de recursos (luz solar, Oxígeno) los seres vivientes pueden alcanzar un mayor nivel de complejidad. Imagine las condiciones del planeta para que solo seres procarióticos viviesen en la tierra durante 1.300 millones de años. Un trabajo arduo para las Algas Verdiazules, limpiar la atmósfera con tan poca luz. Esto es comparable a hacer un túnel para una autopista usando solo una cuchara. Bueno al principio la atmósfera de nuestro planeta tenía demasiado Carbono y una presión atmosférica que a nosotros nos haría imposible vivir. También tuvieron que pasar otros arduos 1.600 millones de años de vida eucariótica, limpiando la atmósfera para que pudiese haber las condiciones necesarias para la existencia de vida multicelular.

Vamos a adelantarnos al momento en que las plantas colonizan la tierra, ¿Por qué tardo 3.361 millones de años la vida en colonizar la tierra firme? No fue por falta de arena y agua, sino por falta de otro recurso, luz solar para ser precisos. El crear lignina y celulosa consume muchos recursos (glucosa y energía en el caso de la celulosa) y la cantidad de luz solar, de espectro azul, que llegaba a la superficie terrestre era muy pobre en eras anteriores al Silúrico. Otro logro lo hicieron las plantas al poder incorporar a su anatomía las flores y los frutos. Esto ocurrió solo cuando el espectro de luz roja que llegó a la superficie terrestre con suficiente fuerza para contarse como un recurso disponible, lo que ocurrió a partir del Cretáceo. Así como la evolución animal ha hecho seres más eficientes para el aprovechamiento del Oxígeno atmosférico, la evolución vegetal ha hecho lo suyo por el aprovechamiento de la luz solar y del CO2, las plantas conocidas como C4, la caña de azúcar entre ellas, son muestra de ello.

Al contar con mayores cantidades de Oxígeno disponible y con un aumento de la producción masa vegetal como base de las cadenas alimentarías, también comenzaron a aumentar de tamaño los animales, hasta llegar a los Titanes, los Dinosaurios; ¿Qué hubiera ocurrido con los Dinosaurios si no hubiese colisionado con la tierra el aerolito que fue su Némesis? La respuesta es sencilla, hubieran desaparecido de todos modos. Veamos en detalle lo que sucedió: El aerolito impactó en la tierra y causó un invierno al estilo nuclear, los animales que tenían un rango más amplio de supervivencia a las variaciones térmicas y de recursos (menos especializados) sobrevivieron. Los peces, reptiles, mamíferos y aves (entre otros) que vivían a la sombra de los dinosaurios, sobrevivieron al desastre. Los mamíferos y las aves comenzaron a aumentar de tamaño ¿Por qué no hacerlo? Los recursos eran los mismos que los que sostenían a los Dinosaurios, aunque precariamente, se podía llegar casi hasta esos tamaños, porque la producción de biomasa ya estaba comenzando a disminuir, los mamíferos y aves llegaron a tener un tamaño casi tan grande como el de los dinosaurios. ¿Pero que pasó con ellos? Se extinguieron, y esta vez no fue culpa de un aerolito, y ciertamente tampoco creo que fue nuestra la culpa, tardíamente nos comeríamos algunos pero no a todos, la extinción masiva de los grandes mamíferos fue provocada por la misma razón que hubiera acabado con los dinosaurios de no haber recibido la tierra esa fatídica pedrada. Al disminuir la producción de biomasa las formas de vida tienen que disminuir su tamaño o extinguirse, de ser un perezoso gigante de tres metros de altura a ser un perezoso de 40 centímetros de altura, de ser un armadillo del tamaño de un coche compacto a ser un armadillo del tamaño de un balón de fútbol. Dejémonos ya de llorar por el Mamut, los animales que tenían que sobrevivir lo hicieron reduciendo su tamaño y los que no se extinguieron. 

La última adquisición de la naturaleza resulto ser la Súper Inteligencia, no la inteligencia de los felinos, caninos y primates inferiores, sino la inteligencia nuestra, capaz de hacer tecnología, de tener pensamientos abstractos. Y quizás seamos los encargados de propagar la vida a otros planetas cuando estos tengan las condiciones necesarias y tal vez seamos capaces de proteger al planeta de los grandes meteoritos.

Pero un Cerebro así requiere de muchos recursos: Oxígeno y Carbohidratos en gran cantidad, proteínas, colesterol, vitaminas y minerales. No es que los humanos dejasen de comer tubérculos, tallos, hojas, semillas, flores y frutos por comer solamente carne, sino que incorporó la carne a su dieta. Cuanto una especie tiene una dieta muy variada, le es más fácil subsistir en el caso de  escasez de algunos de sus alimentos.

La anatomía y fisiología de las especies no es por simple casualidad, la naturaleza modifica las formas y los metabolismos de los seres vivientes para adaptarlos perfectamente a las condiciones y recursos que imperan al momento en que estos aparecen en el escenario de la vida. Las líneas evolutivas tienen un pequeño rango de variabilidad para cada estadio bioesférico o era geológica (como actualmente se le llama), cuando un ecosistema nuevo aparece, con sus nuevos nichos, las formas de vida que pueden mutar para ocupar dichos nichos lo hacen, y es allí donde comienza la competencia por el predominio. Cuando aparecieron los tiburones lo hicieron en una gran gama de formas, de las cuales quedaron las más eficientes. Igualmente cuando apareció el nicho ecológico para un cerebro súper desarrollado, entre los 10 a 15 primates (homínidos) fuimos los primeros, aunque todavía hoy en día quedan algunos rezagados, me refiero a los gorilas, chimpancés, bonobos y orangutanes, primates éstos que ya saben utilizar rudimentarias herramientas, tienen conciencia de ellos mismos y tienen algunos pensamientos medianamente abstractos. Hay otros mamíferos que presentan un gran cerebro superior en tamaño al nuestro: los elefantes, los delfines y las ballenas.

Otros logros habrán sido incorporar sentimientos, colaboración grupal, juegos...

Habría que valorar también otro proceso que se da en la evolución de los seres multicelulares que sería la consciencia, es decir, la capacidad de valorar y entender la posición/relación de cada ser y/o especie dentro de la escala evolutiva. En general parece claro que cuanto más aumenta la individual más fácil desconecta de su consciencia de especie. Quizás explique nuestra necesidad de perdurar, a pesar de lo que nos dice por ahora la ciencia, más allá del fin de nuestra existencia individual, o quizás se deba a que el subconsciente sabe que nuestra esencia vital ha recorrido infinidad de cuerpos y debe seguir evolucionando.

Recapitulemos. La disminución de la actividad volcánica más las actividades vegetal bacteriana y erosiva (que fijaran en suelo y subsuelo el Carbono y Nitrógeno atmosférico) dan una gama de condiciones para que existan una serie de formas de vida, con las características requeridas para cada tipo de condiciones bioesféricas, pero las formas de vida, en el devenir de su presencia en el planeta, modifican las condiciones de la biosfera para luego tener que adaptarse o extinguirse. Con su teoría de la evolución, Charles Darwin, en el siglo XIX vio la punta del iceberg del proceso evolutivo. 

Cuando aparece un nicho ecológico las formas de vida que pugnan por obtenerlo adoptan la anatomía y fisiología adecuadas para ocuparlo. ¿Qué no es así? Entonces explíqueme el porqué de la evolución convergente y de la evolución divergente, ¿No le parece raro ver marsupiales y otros animales con forma de caninos, felinos y hasta de hienidos sin serlo? Las Fosas (Cryptoprocta ferox) son un claro ejemplo de cómo un vivérrido puede tener forma felina, también algunos dinosaurios y mamíferos han tomado forma pez, tal como el Ictiosaurio, y si continuamos viendo otros ejemplos podemos observar en la historia evolutiva: Carnívoros convertidos en herbívoros, herbívoros convertidos en omnívoros, etcétera, etcétera, etcétera.

Además el que especies diferentes en continentes diferentes, tengan exactamente la misma forma al ser similares sus nichos quiere decir que en planetas similares, con historias similares, dan origen a formas de vida similares ¿O es que las leyes físicas, químicas y biológicas cambian de planeta en planeta cuando estos tienen el mismo tamaño y composición? Entre los planetas que tengan diferentes tamaños y composiciones puede ser, pero en los que son idénticos en tamaño composición e historia el recorrido evolutivo debe ser el mismo. Por historia del planeta debe entenderse a las catástrofes geológicas y/o cósmicas que éste pueda tener a lo largo de su evolución… ¡Las pedradas si cuentan! 

La comparación de las anatomías, los requerimientos fisiológicos, y las capacidades de los actuales seres vivientes revelan las condiciones de la biosfera para el momento en que apareció en el planeta cada una de ellos. Las formas de vida mantienen un registro exacto de los recursos que tenían a disposición al momento de aparecer, su anatomía y fisiología conservan el diseño y requerimientos originales, por ejemplo: los reptiles consumen menos Oxígeno que los mamíferos y aves del mismo peso. Los reptiles aparecieron en la tierra antes que los mamíferos y las aves. Solo hay que consultar las tablas de los requerimientos de Oxígeno de las distintas especies animales para constatarlo. Esta y otras comprobaciones factibles, pueden determinar las condiciones presentes en cada Era Geológica en los que la Tierra ha albergado vida, porque de cada una de ellas han quedado supervivientes.

La comparación de la forma anatómica y de los requerimientos fisiológicos de un embrión a lo largo de su desarrollo recuerda todas las formas y todos los requerimientos por los que ha pasado, si estudiamos por ejemplo los requerimientos de Oxígeno por unidad de peso de un embrión humano (o de cualquier otra especie) se ve como aumentan mientras este se va desarrollando (adquiriendo cada forma y fisiología por la que ha pasado su evolución) hasta su forma definitiva. Así como también los requerimientos de azucares, colesterol, etc.

Por último. Quemar Hidrocarburos no es malo para prolongar la vida en el planeta, pero para nuestra supervivencia y la de muchas especies puede resultar catastrófico. Las alteraciones en el clima pueden ser impredecibles, podemos crear el advenimiento de otra era glaciar si la naturaleza trata de enfriarse la “fiebre” (incluso parece que se está produciendo una inversión del campo Geomagnético Terrestre). Al aumentar la concentración de CO2 en la atmósfera penetra y se disuelve en el océano, lo que provoca su acidificación, con el peligro para la vida marina. La forma más razonable de eliminar el problema del CO2 es aumentando la masa vegetal del planeta: La reforestación (Nuestra GAIA ya lo está tratando de llevar a cabo debido a que el ciclo activo del crecimiento de las plantas está aumentando, al aumentar la temperatura del planeta).

O si sobrepasamos cierto límite, si quemamos tantos hidrocarburos que le repone a la atmósfera la cantidad del Carbono que tenía antes del Cretáceo, es decir, antes de aparecer las plantas con flor, tendremos como resultado un planeta en el cual habrá para comer helechos, pinos y cola de caballo. Además nos tocaría utilizar mascarillas dosificadoras para respirar Oxígeno suplementario. El contenido en Dióxido de Carbono de la atmósfera se ha incrementado aproximadamente un 30% desde 1750, y cada vez crece más,  la gente cree que esto solo incide en el aumento de la temperatura global, ¡por favor!, también incide las propiedades ópticas del aire, no este incremento sino uno mayor que afanosamente estamos procurando y que victoriosamente tendremos dentro de no muchas décadas.

 La Glaciación Final

Porqué un planeta presenta glaciaciones es aun motivo de controversia, un planeta se repone de este fenómeno hasta que su atmósfera pierde su efecto invernadero, momento que marca el final

 

 

de la vida en el mismo. 

Un planeta se hiela cuando el ciclo de la vida termina. Esto sucede poco tiempo después que la actividad volcánica se extingue, justamente cuando el planeta (o satélite) pierde casi la totalidad del Carbono atmosférico. No es que un planeta pierda toda su atmósfera porque le sea robada por el vacío espacial, sino que el resto de ella es sepultada por la actividad biótica y geológica del mismo, la fotosíntesis y la erosión le son costosas a la atmósfera.

El colapso de una biosfera llega cuando la vida vegetal ha consumido el Carbono de la atmósfera, a tal punto de no poder retener el calor (por tener un efecto invernadero muy débil o inexistente) para mantener el agua en estado liquido. 

Cuando un planeta se congela por completo ha perdido su biosfera. El ciclo de vida de un planeta es como la vida de un individuo: Primero nace, al pasar el tiempo va creciendo hasta que obtiene su máximo tamaño y capacidades, se mantiene un tiempo en esta cúspide para por ultimo caer en la vejez y morir. Gráficamente es una Campana de Gauss, donde consideraremos que la máxima capacidad de producción de biomasa del planeta en un periodo de tiempo es el 100%, la forma de esta gráfica varía según el tamaño y composición del planeta:

En un planeta o satélite pequeño (como Europa), es decir, con el tamaño mínimo para albergar vida (Figura 3.1.) el ciclo evolutivo del mismo tiene un periodo de tiempo marcadamente más corto que el de un planeta mediano, como Marte (Fig. 3.2.) que también tiene un ciclo evolutivo mas corto aun que el de un planeta grande, como la Tierra o Venus por ejemplo (Figura 3.3.), en los cuales podemos ver que el ascenso de la producción de biomasa comienza muy lentamente, para después de un tiempo en la cúspide caer estrepitosamente hasta llegar a cero (Era Geológica que llamaremos Poscenozoica).

Un planeta de mucho mayor tamaño que el de la Tierra o de Venus, con composición similar a la de los planetas internos de nuestro sistema solar tampoco puede albergar vida evolucionada. Por lo extremadamente extenso de la altura de su atmósfera, la cual no permitiría el paso de la luz necesaria a su superficie para que se produzca el fenómeno de fotosíntesis, que liberaría al planeta del peso y opacidad de tal enrarecida y enorme atmósfera, quedando el ciclo de vida del planeta reducido a el período de actividad volcánica en el lecho marino y sin poder deshacerse del CO2 atmosférico, por no contar con una fuente de energía para ello (Figura 3.4.). Por último, si el planeta es demasiado grande, el peso de su gravedad y la furia del viento y de las corrientes marinas del mismo dificultarían la aparición de la vida.

También podría pasar que cuando las condiciones en el exterior del planeta no son las adecuadas, la vida “aprenda a resguardarse en su interior”. Se operarían cambios en las bacterias que tienen todavía la capacidad adaptarse y subsistir en “refugios o huecos interiores” . En otros planetas como Marte podremos comprobar pronto si la vida ha tenido esta opción con tiempo suficiente para adaptarse. Los habitantes de la Tierra llegado el caso, si tienen tecnología suficiente, quizás puedan optar por emigrar a otro planeta vivo...

                                                                                              Rosa Burgos

Bibliografía:

En su libro BIO ESFERAS nos da a conocer su "Teoría de Evolución de la Biosfera" y con ella los fundamentos de una nueva ciencia llamada "Biosferología", la cual se encarga del estudio de la aparición, desarrollo y terminación de la vida en todos los planetas.

Su libro GAIA la tierra viviente. El itinerario de la conciencia del caos al cosmos.