La Biosfera, El proceso de la Vida y Las bacterias (1ª Parte)

 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 casi 15.000 millones de años se produjo una gran explosión Big-Bang, toda la masa y/o energía del universo estaba concentrada (todo eramos una unidad), 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 pues en los vecinos planetas otros dos ejemplos del desarrollo bioesférico, uno en el cual es posible que se desarrolle la vida como en 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 planet

a 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, 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.