Una de las temas que mas me intrigan es el origen de la vida y su evolución. Al indagar sobre ello leyendo trabajos de personas que han investigado sobre el tema, me doy cuenta que estamos lejos de tener respuestas concluyentes. Como a veces ocurre el camino es tan fascinante o mas que llegar a la meta.
Para mi profundizar sobre estas preguntas tiene otro atractivo mas: los mejores libros y artículos sobre el tema frecuentemente basan sus pruebas en formaciones geológicas y tipos de vida distribuidos a lo largo del Planeta. Eso me ha motivado a visitar a alguno de esos lugares que están tan distantes como: Nueva Zelanda, Australia, Groenlandia, o Canada. En algún caso, que no trato aquí, las pruebas están mucho mas cerca, en concreto hay un estrato en los acantilados de Zumaia (Guipúzcoa) donde se puede observar el límite K-T que marca el momento en el que tuvo lugar el impacto del meteorito que acabó con los dinosaurios y otras especies hace 65 millones de años, gracias a lo cual hoy estamos (los humanos) aquí.
Hemos dedicado un programa de EUREKA donde hacemos un brevísimo recorrido desde la aparición de la vida en la Tierra hace alrededor de 4000 millones de años hasta el fenómeno conocido como explosión cámbrica. En el camino nos iremos haciendo preguntas: ¿Qué es la vida? ¿Qué tenemos en común los seres vivos? ¿Cuándo surge la vida y cómo lo hace? ¿Cuáles son los hitos fundamentales en la historia de la vida en nuestro planeta? El programa lo hemos realizado Guillermo Sánchez y Marta Vázquez
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¿Cuándo surgió la vida en la tierra?
Se estima que la vida pudo aparecer en la Tierra hace entre hace 4 y 3.5 eones (1 eón = 1000 millones de años) . Así lo revelan impresiones químicas en rocas de esa edad localizadas en los cinturones de rocas verdes de Nuvvuagittuq (Canadá) y de Isua (Groenlandia), y en los cherts de Australia Occidental.
Antes de esa fecha, las altas temperaturas de la Tierra originadas por la liberaciones de magma y el propio calor interno de la Tierra eran incompatibles con la estabilidad de las moléculas biológicas.
¿Qué condiciones propiciaron la aparición de la vida?
Para que surgiese la vida se dieron unas condiciones muy especiales, que involucraron una serie de condiciones y procesos complejos, que requerían:
a) Presencia de agua liquida es un requisito imprescincible para para permitir una rápida y amplia variedad se reacciones químicas.
b) Una atmosfera rica en como dióxido de carbono (CO₂), nitrógeno (N₂), vapor de agua (H₂O) y pequeñas cantidades de otros gases. Estos gases proporcionaron los elementos necesarios para la formación de moléculas orgánicas. Además, es probable que el impacto de meteoritos y cometas contribuyesen a inundar la Tierra de formas químicas que favoreciesen la formación de compuestos orgánicos complejos.
c) La energía es crucial para la síntesis de moléculas orgánicas. Las primeros organismos probablemente obtuvieron su energía de las reacciones químicas producidas en las fumarolas en el fondo de los océanos. Parece que las reacciones basadas en el fosforo, en particular el ATP, es fundamental en la obtención de energía por los seres vivos.
d) Las superficies minerales y rocosas proporcionaron lugares donde las moléculas orgánicas podrían unirse y formar estructuras más grandes. Los minerales también pueden actuar como catalizadores para reacciones químicas. Una superficie terrestre excesivamente magmática, como la que se dio en los primeros millones de años, no es adecuada, se necesita roca sólida.
La vida no surgió de la noche a la mañana. Se necesitó un período prolongado de tiempo para que las moléculas orgánicas se ensamblaran y evolucionaran hacia formas más complejas.
¿Cómo eran los primeros organismos vivos?
Las primeras formas de vida en la Tierra fueron organismos unicelulares muy simples y pequeños ( microbios). Estos seres vivos se formaron a partir de una combinación química de moléculas presentes en la Tierra primitiva, como fosfato, amoníaco y dióxido de carbono. Por definición, las formas de vida deben poder reproducirse. Estas primeras formas de vida tenían unos ácidos nucleicos conocidos como ARN, el cual es el precursor de nuestro ADN. A pesar de su primitivismo, este ARN permitió la expresión de genes que dieron lugar a la síntesis de proteínas y otras moléculas.
Darwin en su Origen de la Especies por medio de la selección natural, uno de los grandes libros del pensamiento humano sugiere que todos los seres vivos procedemos de un primer ser unicelular, es lo que se conoce como El último antepasado común universal o LUCA (Last Universal Common Ancestor). Creo que no debe interpretarse como que hace unos 4 eones se produjo un primer y único ser vivo del que fueron derivando todos los que ahora existen y han existido. De ser así el fenómeno sería tan extraño que la probabilidad de que se repita en otro planeta seria nula. Me parece mas probable que antes de este LUCA del que si derivamos todos hubo diversos prelucas que fueron hibridaron entre sí, como se muestra en el diagrama de abajo.
De procariotas a eucariotas
Durante los primeros 2 000 millones de años los microbios primigenios era procariotas (células sin núcleo, con estructura muy simple), como son las bacterias.
Uno de los grandes saltos en la historia de la vida fue la aparición de las eucariotas. Un evento evolutivo que ocurrió hace aproximadamente 2000 millones de años, quizás antes, pues se han encontrado biomarcadores de hace unos 2700 millones de años en formaciones rocosas de Australia. Estos restos orgánicos contenían **esteroles**, un tipo de lípido presente solo en las membranas de los eucariotas.
La reproducción sexual fue una innovación evolutiva temprana después de la aparición de las células eucariotas. Durante la reproducción sexual, el material genético de dos individuos se combina para producir descendencia genéticamente diversa que difiere de sus padres. El sexo acelero extraordinariamente la evolución pues hasta entonces los únicos cambios eran los producidos por mutaciones que circunstancialmente y por azar originaba descendientes mas adaptados al medio, pero esto era lo excepcional, lo mas probable es que una mutación sea recesiva provocando su extinción. El sexo, sin necesidad de mutaciones, produce variedad y los individuos mas aptos al medio tienen mas probabilidad de sobrevivir.
Hubo otros grandes saltos, como fue la fotosíntesis, que llegó con las cianobacterias y el plancton ( fitoplancton), que en un larguísimo periodos de tiempo redujeron drásticamente la concentración del CO2 de la atmosfera siendo sustituido O2. Ello llevó a que se helase casi toda el agua de la superficie y a cubrir la mayor parte de la superficie de nieve, es el periodo que se conoce como La Tierra bola de nieve, mucho mas de lo que periódicamente hacen las glaciaciones )
El vulcanismo intenso acabó resquebrajando el hielo e incrementando el contenido de CO2 de la atmosfera, en ese periodo probablemente se produjo la aparición de organismos multicelulares. Los primeros individuos multicelulares eran extraordinariamente simples, múltiples células idénticas unidas por colágeno, las esponjas tienen estas características.
La explosión cámbrica
El siguiente gran salto fue la aparición de seres multicelulares complejos, con células diferenciadas.
En el paso del precámbrico a cámbrico (hace unos 500 millones de años) se produjo una multiplicación extraordinaria de variedades de tipos de vida, , donde surgieron los antecesores lejanos de la las formas de vida que ahora pueblan la Tierra es lo que se conoce como “la explosión cámbrica” cuyo mejores pruebas están en medio de Canadá en un yacimiento que se conoce como Burgess Shale, la lectura del libro La vida maravillosa, de S.F. Gould me llevó allí. De este viaje hice una presentación en el Trotaviernes (Salamanca) que puedes ver AQUÍ.
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