La vida en la Tierra

Con la entrada de hoy empiezo una serie de posts sobre la vida, su origen y sus necesidades para existir. Asimismo, exploraré las posibilidades de encontrar vida fuera de nuestro planeta, dónde puede haber candidatos y cómo se puede buscar esta vida extraterrestre. Aunque son un poco más largos de lo habitual, espero que no se os hagan pesados.

Más de una vez me he encontrado mirando un paisaje mientras pensaba en lo increíble y bello que era y en cómo había aparecido, cómo la vida había llegado hasta allí y se había convertido en lo que era: un precioso lago, un frondoso bosque, una isla perdida, una jungla exuberante…

También he tenido esa sensación más de una vez cuando miro a las demás personas, por la capacidad de diversificación que ha tenido la vida y por el grado de complejidad logrado fruto de su evolución a lo largo millones de años.

Dice James Lovelock en su hipótesis o teoría de Gaia (según quién opine) que la vida se adapta a la Tierra para sobrevivir y, a la vez, la vida adapta la Tierra para facilitar su supervivencia. De esta manera, se crea un sistema que se autorregula y que evita que el planeta se desplace hacia un estado inerte (como el que hay en Marte). Esto implica que todo lo que permite la existencia de la vida, ha sido modulado por la propia vida.

Obviamente hay cosas que la vida no las ha creado, como la tectónica de placas y la presencia de atmósfera, ya que dependen de las características intrínsecas del planeta, o la presencia de agua líquida, que depende de la distancia del planeta a su estrella. Tampoco las condiciones del planeta al inicio de la existencia de la vida fueron creadas por la vida misma, sino que formaron parte de la evolución del planeta.

Comparación entre la Tierra y Marte. Imagen de NASA’s Marshall Space Flight Center.

Pero una vez la vida apareció, se desarrolló y prosperó, tuvo un rol muy importante en la evolución del planeta, favoreciendo la presencia de unas condiciones que le permitieron hacerse más compleja y variada.

La vida apareció hace 3500 millones de años. No se sabe exactamente cómo apareció, pero sí que se sabe que sus componentes estructurales existían antes que la vida en sí. Estos componentes son los aminoácidos (que forman las proteínas), los nucleótidos (que forman el material genético) y los lípidos (que forman las membranas de las células).

Se cree que el origen de la vida está en las moléculas previas que formaron estos componentes estructurales. Se han encontrado aminoácidos y nucleótidos formados espontáneamente en la Tierra y también en los meteoritos.

Esto significa que las moléculas precursoras tanto se pueden encontrar en la Tierra como en el espacio. Un apoyo a la formación en el espacio de estos compuestos es la presencia de sustancias precursoras en nubes de polvo y gas pertenecientes a protoestrellas (estrellas aún no formadas del todo).

Pero los compuestos estructurales que actúan como base de la vida no pueden existir sin un elemento clave. Un elemento tan importante que los astrónomos que se dedican a buscar planetas habitables en el resto de la galaxia saben que deben encontrar, pues la vida tal y como la conocemos se basa en ella: el agua.

El RNA es uno de los dos tipos de material genético existentes, junto al DNA. Pero además, tiene funciones catalíticas, es decir favorece reacciones químicas necesarias para la vida. Algunos científicos respaldan la hipótesis que el RNA fue la molécula necesaria al principio de la vida porque hacía las funciones de almacenamiento genético y las que actualmente llevan a cabo las proteínas, todo en uno. Con el tiempo, aparecieron las proteínas y el DNA y ocuparon parte de sus funciones iniciales. Imagen de UCL Mathematical and Physical Sciences.

El agua es la sustancia química imprescindible para la vida, no solamente porque esta apareció en ambientes acuáticos, sino porque los organismos que son independientes del agua la necesitan igualmente. Además, todos los organismos están formados en gran cantidad por esa sustancia, porque las propias células tienen agua en su interior: el citoplasma donde se encuentran sus orgánulos.

Pero, ¿qué tiene el agua que la hace tan especial e indispensable? Pues primero de todo que es rara. Pero no rara de no encontrarse en ningún lugar más (cosa que se sabe que no es cierto), sino rara de “comportamiento”.

Por ejemplo, el agua en forma sólida (el hielo) no se hunde y además ocupa más volumen que el agua líquida. De hecho, el agua más densa está en forma líquida a los 4ºC. Si se baja de esta temperatura, el agua se congela y se hace menos densa, por eso flota.

Gracias a esto podemos encontrar vida en un lago helado: se hiela de arriba a abajo, de manera que bajo el hielo puede haber vida. Este ha sido un factor muy importante en los momentos que el planeta Tierra se ha helado completa o parcialmente, evitando la extinción de la vida.

Otra rareza del agua es que a temperatura ambiente se encuentra en forma líquida, cuando está formada por dos elementos ligeros (hidrógeno y oxígeno), lo que en otras sustancias provoca que estén en forma de gas.

---

Gracias a la tensión superficial del agua, el basilisco (también llamado lagarto Jesucristo) puede correr por encima sin hundirse. Cabe decir, que los adultos recorren menos distancia que los juveniles por el hecho de pesar más y romper más fácilmente la tensión superficial.

---

Por ejemplo, el ácido sulfhídrico (H2S) es un compuesto más pesado que el agua pero a temperatura ambiente es un gas, y la molécula de amonio (NH4) tiene un tamaño parecido a la de agua y también es gas a temperatura ambiente.

El motivo de esta rareza es la tensión superficial, es decir, la resistencia a ampliar su superficie. El agua es una sustancia con una tensión superficial tan alta que es difícil romperla (tened en mente el zapatero, el típico insecto que se pone sobre el agua, o el basilisco, el lagarto que puede andar por encima del agua sin hundirse).

Esta elevada resistencia se debe a la fuerza de las uniones entre el oxígeno de una molécula de agua con los hidrógenos de otras moléculas de agua. Esta misma resistencia también es la encargada de hacer circular la sangre y la sabia en dirección contraria a la gravedad, ya que una molécula tira de las otras y las otras, tiran de las siguientes, gracias a estas uniones.

Pero no es solo esto. El agua es un disolvente tan fuerte, que es capaz de separar muchos componentes (como la sal de cocina, NaCl). Esta capacidad le permite la disolución de grandes cantidades de nutrientes y otros ingredientes necesarios para la vida. Por este motivo los aminoácidos, los nucleótidos y los lípidos necesitan el agua para interaccionar y formar moléculas más grandes aún o para degradarse en compuestos más simples.

Recreación de cómo era la Tierra en sus inicios. Imagen de Bill Lile.

Así, teniendo a los compuestos estructurales (y sus precursores) y al agua, tan solo nos falta un lugar donde encontrar vida. De momento este lugar es la Tierra, pero el planeta actual, tal y como lo conocemos, no se parece en nada a cómo era el planeta cuando apareció la vida. Hace 3500 millones de años, en el Arcaico, la Tierra era un lugar muy hostil: sin oxígeno, con mucha actividad volcánica, caliente, etc.

Aunque estudios recientes parecen indicar que durante el Arcaico hubo momentos parecidos al actual, con el planeta más frío, con corteza sólida (la parte más superficial del planeta, ya sea en el continente o en el fondo marino) y con agua líquida. Esto se ha sabido gracias a la presencia de unos cristales que se formaron en esa época (y anteriormente) y que también se pueden encontrar actualmente.

Un último factor que podría haber afectado a la vida fue la tectónica de placas, es decir, el movimiento de la corteza terrestre debido al movimiento del magma en su interior (concretamente en el manto). Aunque el inicio del movimiento de las placas no se conoce exactamente, un trabajo reciente indica que empezaron a moverse hace 3000 millones de años, cuando algunas placas empezaron a empujar las placas vecinas, pasando unas por encima de las otras.

Distribución actual de las placas tectónicas. A lo largo de la historia se han ido moviendo y cambiando su distribución, afectando a la vida de cada momento. Imagen de USGS a través de Wikipedia.

También hay quien dice que el origen del movimiento del magma del manto y de las placas se debe a la acción de la vida, concretamente se debe a la absorción de dióxido de carbono por parte de organismos unicelulares que usarían el carbono para formar piedra caliza (como los estromatolitos).

Esta piedra caliza se erosionaría y los sedimentos se hundirían en el fondo del mar. Esta absorción de dióxido de carbono, disminuiría su abundancia en la atmósfera y bajaría la temperatura del planeta. A raíz de esto, la parte superior del manto (donde hay el magma que mueve las placas) descendería, cosa que haría inestable la corteza y permitiría su movimiento. Cabe decir que la mayoría de geólogos ven muy improbable esta posibilidad.

Sea como sea, en la Tierra apareció la vida, se desarrolló y prosperó hasta dar lugar a muchísimas formas distintas. Desde organismos compuestos por una única célula (unicelulares) hasta compuestos por millones de ellas (pluricelulares). Todos ellos con formas muy distintas y con adaptaciones para vivir en lugares muy diferentes, algunos de ellos muy aptos para la vida y otros no tanto.

DH

Referencias no enlazadas

James E. Lovelock. Las edades de Gaia.  Metatemas Tusquets Ediciones, 1993.

Super-Earths and Life. Curso online de la Harvard University a través de la plataforma MOOC EdX.