La Biosfera, El proceso de la Vida y Las bacterias (3ª Parte)

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:

• Daniel Enrique Pérez Rodríguez   Ingeniero de Sistemas

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.

• Elisabet sahtouris bióloga y ecóloga

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