Origen de la vida: Entorno terrestre primitivo

En consecuencia, la tierra estaba muy caliente, evaporando el agua líquida en la atmósfera. Sin embargo, a medida que la Tierra se enfriaba, el vapor de agua atrapado por la gravedad se condensaba, caía en forma de lluvia y no hervía, sino que permanecía embalsado en charcos que se convertían en lagos y océanos. También se creía que la actividad tectónica causaba muchas erupciones volcánicas en aquella época. Gracias a los volcanes actuales, sabemos que cuando entran en erupción liberan dióxido de carbono, nitrógeno y una gran cantidad de gases sin oxígeno. Además, al no existir una atmósfera protectora, la Tierra era constantemente bombardeada por meteoritos y otros desechos espaciales que aún circulaban desde el big bang. Gracias a la investigación astronómica actual, sabemos que los meteoritos pueden transportar hielo y otros compuestos, incluidos los basados en el carbono. Los investigadores creen, por tanto, que la atmósfera de la Tierra primitiva estaba formada por vapor de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, amoníaco y metano. Los meteorólogos sospechan que los rayos, las lluvias torrenciales y la radiación ultravioleta se combinaron con la intensa actividad volcánica y el constante bombardeo de meteoritos para hacer de la Tierra primitiva un entorno interesante pero inhóspito.

Síntesis de Miller-Urey

Dos científicos estadounidenses, Stanley Miller y Harold Urey, diseñaron un experimento para simular las condiciones de la Tierra primitiva y observar la formación de vida. Combinaron metano, agua, amoníaco e hidrógeno en un recipiente en las concentraciones aproximadas que se cree que existían en la Tierra primitiva. Para simular un rayo, añadieron una chispa eléctrica. Días después, examinaron la «sopa» que se formó y descubrieron la presencia de varios aminoácidos simples. Aunque este diseño experimental probablemente no representaba con exactitud el porcentaje de combinaciones gaseosas de la Tierra primitiva, los trabajos posteriores del Dr. Miller y otros, utilizando diferentes combinaciones, produjeron todos compuestos orgánicos. Ya en 1995, Miller produjo uracilo y citosina, dos de las bases nitrogenadas que se encuentran tanto en el ADN como en el ARN. Sin embargo, hasta la fecha, no se han creado seres vivos a partir de seres no vivos en el laboratorio. Curiosamente, las continuas investigaciones sobre los meteoritos han identificado, ya en 1969, que contienen las cinco bases nitrogenadas. Esto presenta la hipótesis de que tal vez los ingredientes necesarios para la vida fueron traídos del espacio exterior!

Wegener: Tectónica de Placas y Deriva Continental

Al observar un mapa actual del mundo, es fácil ver cómo la costa del lado occidental de África parece coincidir con la costa oriental de Sudamérica. A medida que las habilidades cartográficas y el conocimiento de los límites del continente aumentaban gracias a la exploración náutica, en 1912, el meteorólogo alemán Alfred Wegener propuso una hipótesis de movimiento de la Tierra. Su hipótesis era que las masas de tierra existentes se estaban moviendo y que probablemente todas comenzaron como una gran masa de tierra. Su teoría de la deriva continental hizo que las masas de tierra aparecieran como gigantescas islas flotantes que a veces se alejan y a veces chocan entre sí por fuerzas que él no podía describir. Aunque se observó la anomalía África-América del Sur, su teoría no obtuvo mucho apoyo en vida.

Con los recientes avances en geología, ahora sabemos que todos los elementos de la superficie -tierra y agua- flotan en realidad sobre el manto viscoso de la Tierra, que sostiene la corteza móvil y la capa exterior de la Tierra. La corteza sólida, o placa, que habitamos es una de las muchas piezas de forma irregular y de tamaño variable que se mueven en direcciones específicas. La idea de que estas grandes placas continentales están en constante movimiento creado por el calentamiento geotérmico, la convección y el movimiento se llama tectónica de placas.

La tectónica de placas explica cómo las grandes masas de tierra se separan y también chocan entre sí. Este movimiento constante de la Tierra, a menudo medido en centímetros por año, es responsable de los terremotos, los volcanes, la expansión del suelo marino y la deriva continental.

Aparentemente, Wegener tenía razón; las primeras formas terrestres aisladas probablemente se unieron para crear una única masa terrestre, o supercontinente llamado Pangea, hace aproximadamente 250 millones de años, al final de la era Paleozoica. Obsérvese en la ilustración Pangea la forma propuesta del supercontinente.

Pangea.

La vida que había evolucionado en las masas terrestres separadas tenía ahora que competir con otras formas de vida de las otras masas terrestres aisladas a medida que éstas se fusionaban en una sola. La competencia por el espacio, el alimento y el refugio, así como el aumento de la depredación, crearon presiones adicionales de selección natural. Los registros fósiles indican que en esta época se produjeron extinciones masivas y un gran cambio en la diversidad genética.

Un segundo cataclismo que también afectó a la diversidad biológica se produjo hace unos 200 millones de años durante la era Mesozoica. En ese momento, Pangea comenzó a separarse y las formas terrestres aisladas volvieron a convertirse en su propio y único laboratorio evolutivo. Las masas de tierra que se separaron quedaron reproductivamente aisladas unas de otras.

Extinción y diversidad genética

La extinción parece ser un fenómeno natural y, al igual que la selección natural, favorece la reproducción de ciertas especies a expensas de las especies menos aptas. La extinción es la pérdida de todos los miembros de una determinada especie y de su complemento genético, que nunca se recuperará. Las pruebas fósiles indican que tras una extinción masiva como la del Pérmico, cuando se formó Pangea, y de nuevo al final del Cretácico, cuando los dinosaurios dominaban el mundo, siguió un periodo de crecimiento y variación genética. Al parecer, las extinciones abrieron los territorios marginales para la colonización de las especies restantes. Los mamíferos son el estudio clásico sobre este punto porque se sabe que existieron entre 50 y 100 millones de años en territorios habitados por dinosaurios antes de la extinción de éstos. Tras la desaparición de los dinosaurios, los fósiles de mamíferos indican una cantidad considerable de especiación y un crecimiento en el número total, ambos probablemente asociados a la adquisición de nuevos territorios y a la pérdida de los dinosaurios como competidores y depredadores.

Radiación adaptativa

La rápida diversidad genética que sigue a una extinción, división de masas terrestres u otro evento cataclísmico puede deberse a la radiación adaptativa, también conocida como evolución divergente.

Se llama radiación porque los descendientes genéticamente divergentes parecen irradiar desde un punto central, de forma muy parecida a los rayos solares del sol. Durante la evolución div-ergente, los descendientes adoptan una variedad de características que les permiten ocupar nichos igualmente diversos.

El ejemplo clásico de radiación adaptativa es el estudio realizado por Darwin al observar 13 especies diferentes de pinzones durante su famoso viaje de descubrimiento a las islas Galápagos. Las propias islas se prestan a la radiación adaptativa porque están formadas por numerosas islas pequeñas muy próximas en el Océano Pacífico, aproximadamente a 125 millas (200 kilómetros) al oeste de Ecuador, en Sudamérica.

Desde la época de Darwin, un análisis de la especiación de los pinzones reveló que una población fundadora llegó desde el continente y ocupó una isla. Las presiones específicas de la isla probablemente hicieron que esa especie evolucionara hasta convertirse en una nueva especie diferente a la del continente. Cuando los pinzones ocuparon la isla, la competencia aumentó y las especies pioneras pueden haber emigrado a otra isla. Esto creó una nueva especie fundadora que se adaptó a las nuevas presiones de la isla y se modificó para convertirse en una nueva especie. Del mismo modo, el resto de las islas fueron colonizadas sucesivamente. Como cada isla es ligeramente diferente, las adaptaciones de los pinzones fueron a menudo únicas para una isla específica. Además, los pinzones podían volver a una isla habitada y competir con las especies existentes, o volver y repartirse el territorio, el refugio y los recursos y coexistir pacíficamente. El regreso a una isla habitada probablemente también desencadenó presiones adicionales de selección natural.

Aún no estamos seguros de cómo se originó la vida en la Tierra. Podría ser una obra maestra celestial, una anomalía astronómica o una serie de mutaciones y adaptaciones. Hay pruebas que favorecen cada teoría. En cualquier caso, los patrones de similitud parecen vincular a algunos organismos más estrechamente que a otros.

Extraído de The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 por Glen E. Moulton, Ed.D.. Todos los derechos reservados, incluido el derecho de reproducción total o parcial en cualquier forma. Utilizado por acuerdo con Alpha Books, miembro de Penguin Group (USA) Inc.

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