SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA ORÍGENES DEL SISTEMA SOLAR

SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
ORÍGENES DEL SISTEMA SOLAR
En 1961, la primera nave espacial de la historia tripulada por un ser humano, surcó el cielo y salió de la
atmósfera terrestre colocándose con éxito en órbita. Esta nave estaba tripulada por el cosmonauta Yuri
Gagarin.
La misión Vostok I nos permitió obtener una visión de la Tierra tal vez imaginada pero nunca vista.
Treinta y cuatro años después de esta aventura, casi todos los planetas del sistema solar fueron
fotografiados y estudiados desde naves automáticas. Esto nos permitió comprender que el nuestro es
un planeta más de los que pueblan el Cosmos salvo por una particularidad: la presencia de vida.
Las evidencias obtenidas a partir de las modernas investigaciones astronómicas, nos permiten
considerar que la Tierra y el resto de los planetas del sistema solar al que pertenecemos comparten un
mismo origen. Estudiando a los otros planetas podemos comprender con más claridad cómo se formó
el nuestro y cuál fue su evolución hasta llegar a lo que es hoy.
Si compartimos la opinión de que la Tierra y el resto de los planetas que componen el sistema solar
tienen el mismo origen y se formaron aproximadamente al mismo tiempo, surge la pregunta de por qué
planetas como Venus, Tierra y Marte que en su origen pudieron haber sido muy similares en su aspecto físico, hoy son tan diferentes.
¿Por qué uno de ellos es un planeta rebosante de vida, en tanto los otros parecen desiertos?
Para contestar esta pregunta, en una primera instancia, vamos a comparar las principales
características de cada uno de estos planetas.
Venus el segundo planeta a partir del Sol, tiene un diámetro de 12300 km. Su masa es el equivalente
a 0.82 veces la masa terrestre.
Venus es un planeta rocoso cubierto de una densa atmósfera que impide
visualizar su superficie. Su temperatura global es de alrededor de 470°C.y la
presión atmosférica en la superficie es 90 veces superior a la de la Tierra. Se
puede afirmar que Venus carece en lo esencial de agua, aunque pudo contener cantidades significativas de este mineral en sus orígenes. Se calcula que
en sus orígenes, antes de que se formara la actual atmósfera venusina, la
temperatura global del planeta era de aproximadamente 87°C. El
desprendimiento de gases como el dióxido de carbono, y su acumulación en la
atmósfera trajo como consecuencia un recalentamiento global del planeta, cuyo efecto fue la pérdida
del agua que, se supone, tuvo Venus en su origen.
La Tierra, el tercer planeta a partir del Sol, su diámetro ecuatorial es de 12756.76 km. Consta de una
envoltura gaseosa compuesta fundamentalmente por Nitrógeno, y en menor proporción Oxígeno.
Posee abundante agua en estado líquido. En la actualidad su temperatura global, ronda los 15°C.
Su superficie se ha caracterizado por su aspecto cambiante, debido a diversos procesos de los cuales,
uno de los más notables, es la deriva continental.
Marte es el cuarto planeta a partir del Sol. Su diámetro es de 6790 km. Su masa es 0.107 veces la
masa terrestre. Marte posee una delgada
atmósfera compuesta principalmente por dióxido
de carbono. En la superficie marciana se
observan regiones oscuras llamadas mares y
regiones brillantes de tono rojizo denominados
continentes.
Su temperatura promedio ronda los 60°C bajo
cero. No existe evidencia de agua líquida, aunque
sí encontramos agua formando los hielos de uno
de sus casquetes polares.
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Mercurio es el planeta más cercano al Sol y el segundo más pequeño del
Sistema Solar. Mercurio es menor que la Tierra, pero más grande que la
Luna. Carece de satélites.
Si nos situásemos sobre Mercurio, el Sol nos parecería dos veces y media
más grande. El cielo, sin embargo, lo veríamos siempre negro, porque no
tiene atmósfera que pueda dispersar la luz.
Los romanos le pusieron el nombre del mensajero de los dioses porque se
movía más rápido que los demás planetas. Da la vuelta al Sol en menos de
tres meses.
Cuando un lado de Mercurio está de cara al Sol, llega a temperaturas superiores a los 425 ºC. Las zonas
en sombra bajan hasta los 170 bajo cero. Los polos se mantienen siempre muy fríos. Esto lleva a pensar
que puede haber agua (congelada, claro). La temperatura promedio es de 179 ºC.
La superficie de Mercurio es semejante a la de la Luna. El paisaje está lleno de cráteres y grietas, en
medio de marcas ocasionadas por los impactos de los meteoritos.
La presencia de campo magnético indica que Mercurio tiene un núcleo metálico, parcialmente líquido. Su
alta densidad, la misma que la de la Tierra, indica que este núcleo ocupa casi la mitad del volumen del
planeta.
En cambio, Mercurio gira lentamente sobre su eje, una vez cada 58 días y medio. Antes lo hacía más
rápido, pero la influencia del Sol le ha ido frenando.
Al comparar las características de los planetas, saltan a la vista algunos elementos destacados:
-La Tierra tiene un clima moderado, al menos nunca es tan extremo como para que toda el agua
permanezca congelada o en forma de vapor.
-La Tierra tiene una gruesa capa atmosférica formada por distintos gases, entre los cuales se
destacan el nitrógeno y el oxígeno.
-En la Tierra la presencia de agua en estado líquido es dominante respecto a otros estados (sólido o
gaseoso) y ocupa una tercera parte del planeta.
Y, finalmente,
-La Tierra está plagada de vida.
El astrónomo norteamericano Carl Sagan, miembro de la NASA, resume esta sensación de que la
Tierra fue «hecha» para la vida de la siguiente forma:
"De cuando en cuando alguien pone de relieve la feliz coincidencia que hace de la Tierra un planeta
perfectamente adaptado para la vida: temperaturas moderadas, agua en estado liquido, atmósfera de
oxigeno etc."
y agrega:
"Pero ello supone, al menos en parte, confundir la causa con el efecto. Nosotros los seres terrestres
estamos magníficamente adaptados al medio ambiente de la Tierra porque en él hemos nacido y
crecido. Las formas primitivas de la vida que no estaban bien adaptadas desaparecieron. Nosotros
descendemos de organismos que supieron prosperar y desarrollarse."
Confundir la causa con el efecto ... La Tierra es así y por eso estamos nosotros o la Tierra es así
porque estamos nosotros?
Vamos a considerar cómo se encontraban en la Tierra primitiva los tres factores fundamentales que
nombra Sagan como indispensables para la vida actual: el oxígeno, el agua líquida y la temperatura
del planeta. Si bien vamos a tratar estos temas en forma independiente para facilitar su comprensión,
estos tres factores están íntimamente relacionados y dependen unos de otros.
LA TIERRA PRIMITIVA
EL OXÍGENO Y LA VIDA
El estudio de otros planetas, diversos indicadores geológicos y otras investigaciones sugieren que la
Tierra primitiva, antes de la aparición de los primeros organismos, era muy diferente de la que
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conocemos.
En primer lugar no había oxígeno atmosférico.
Este gas, sin el cual hoy no concebimos la posibilidad de la existencia de vida, no formaba parte de la
atmósfera primitiva. Se puede asegurar que los primeros organismos no necesitaban oxígeno para
subsistir y que, en el caso de que estuviera presente, hubiera sido para ellos un veneno letal.
Hoy en día numerosos microorganismos se las arreglan muy bien sin la presencia de oxígeno y
algunos de ellos mueren cuando son expuestos a este gas. La bacteria Clostridium sp. es un ejemplo
de este tipo de organismos.
El uso de agua oxigenada para desinfectar heridas se basa en el carácter letal del oxígeno para
algunos de los microorganismos que pudieran haberlas infectado.
Pero ¿cómo apareció el oxígeno atmosférico y los organismos que de él dependen?
El oxígeno que hay en la atmósfera o disuelto en el agua, es un subproducto de la actividad
metabólica* de los vegetales, en particular de la FOTOSÍNTESIS. Sin vida vegetal nuestra atmósfera
se vería privada del oxígeno gaseoso.
Contrariamente a la creencia popular de que en la Tierra la vida surgió por la presencia del gas
oxígeno, se puede afirmar que el oxígeno es un producto de la propia vida.
La presencia de oxígeno en la atmósfera tiene todavía otra consecuencia importante.
En las altas capas de la atmósfera (estratósfera) el oxígeno forma ozono. El ozono, impide que la
radiación ultravioleta (UV) que emite el Sol, muy dañina para la vida, llegue a la superficie en grandes
cantidades.
Una preocupación de los últimos años es que ciertos productos industriales producen el deterioro de
esta capa permitiendo la llegada de la radiación UV.
Se considera que en la Tierra primitiva, al no existir la capa protectora de Ozono, la luz UV llegaba
libremente a la superficie terrestre y la energía que ésta aportaba fue uno de los factores que favoreció
la aparición de las primeras formas vivas.
En este cuadro se puede observarcómo han
variado las distintas formas de vida dominantes
a lo lar-go de millones de años desde los primeros
organismos (para los cuales el oxígeno era letal)
del precámbrico, pasando por los grandes herbívoros
del paleozoico (como los dinosaurios),
hasta las especies actuales.
Paralelamente se observa un gráfico donde
se muestra cómo fue variando la concentración
de oxígeno en la atmósfera desde la ausencia total
del mismo durante gran parte del período
precámbrico, hasta el aproximado 20% que
encontramos actualmente y que se ha mantenido
casi constante
desde hace unos 550 millones de años.
EL AGUA Y LA VIDA
Es bastante conocida la afirmación de que el componente principal de los organismos es el agua. El
agua constituye del 70 al 90 % del peso de la mayor parte de las formas de vida.
Este dato bastaría para indicar la importancia del agua líquida para la vida.
Marte es un planeta donde el agua existe, aunque en pocas cantidades y, hasta lo que conocemos, en
estado sólido. Es posible que en otros planetas del sistema solar también haya agua, incluso en estado
líquido. Aunque, sería erróneo afirmar que allí donde hay agua hay vida, ya que son muchos los
factores que contribuyen a crear las condiciones para el desarrollo de organismos.
Uno de los factores esenciales que permitieron el surgimiento de la vida en la Tierra fue la presencia
de agua líquida.
Esto se debe a que el agua es el medio donde se disuelven y agrupan las moléculas orgánicas y los
minerales necesarios para formar las estructuras celulares y desarrollar las funciones vitales.
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No conocernos otro medio—líquido, sólido o gaseoso— capaz de hacerlo. Sin duda la Tierra primitiva
debió contener importantes cantidades de agua líquida.
Se piensa que el origen de la vida ocurrió en el agua y muy tardíamente —hace sólo unos 400 millones
de años—, surgieron los primeros organismos terrestres y aéreos.
La presencia de agua líquida en la superficie terrestre está muy ligada al siguiente factor de
importancia para la existencia de vida: el clima.
LA VIDA Y EL CLIMA
El agua tiene un estrecho rango de temperaturas dentro del cual permanece en estado líquido. En
condiciones normales apenas puede hacerlo entre los cero y los cien grados centígrados (0 y 100°C).
Por lo tanto la mayoría de las formas de vida que dependen del agua líquida, sólo pueden subsistir en
aquel rango de temperaturas que hace posible ese estado.
¿Por qué Marte (o la Luna) son cuerpos helados y la Tierra no lo es? ¿De qué depende la temperatura
global de un planeta?
Uno de los elementos esenciales que determinan la temperatura de un planeta es el tipo y calidad de
su atmósfera.
Por ejemplo, en aquellos planetas con una
atmósfera rica en dióxido de carbono, parte de la
radiación solar que llega al planeta es absorbida y
luego remitida en forma de calor por la superficie
del mismo. Determinados gases que componen la
atmósfera impiden que parte de este calor emitido
escape hacia el espacio. Esto es lo que se llama
EFECTO INVERNADERO.
Se ha calculado que, en los tiempos de lo que
llamamos «la Tierra primitiva», antes de la
aparición de la vida, el Sol emitía una cantidad de
radiación mucho menor que la actual.
Si esta apreciación es cierta, la temperatura del
planeta debería haber sido mucho menor que la
que conocemos hoy, y es muy probable que el
agua estuviera congelada. Pero por lo que sabemos, la vida surgió en el agua líquida. ¿Cómo es
posible? La respuesta que se ha dado hasta el momento es que en una atmósfera carente de oxígeno,
donde el gas carbónico era uno de sus componentes principales, el llamado efecto invernadero tiene
que haber sido de gran importancia para generar las condiciones climáticas necesarias para la vida
Este hecho explica que la temperatura fuera superior de la que cabría esperar por la distancia al Sol y
por el nivel de radiación que éste emitía.
El efecto invernadero fue entonces uno de los factores que hizo posible la aparición y desarrollo de los
seres vivos porque permitió que la temperatura no fuera extremadamente baja.
DE SOLES Y PLANETAS
La creencia más común es que la temperatura promedio de un planeta depende de la distancia al sol.
De esta forma los planetas más alejados del sol serían helados y los más cercanos muy calientes. Sin
embargo, algunos ejemplos demuestran que la distancia del sol no es el único elemento determinante
de la temperatura. Un claro ejemplo de esto es Venus que se halla más alejado del Sol que Mercurio.
Actualmente, existe preocupación por la acumulación en la atmósfera del gas carbónico liberado por la
industria y los automotores.
Este hecho podría dar lugar a un incremento gradual de la temperatura global del planeta. Si así fuera,
los sistemas vivos se verían seriamente afectados —incluyendo al hombre—, .ya que las formas
actuales de vida estamos adaptadas a las condiciones climáticas de hoy.
Más allá de estas preocupaciones válidas, el efecto invernadero fue uno de los "parteros" de la vida.
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LA TIERRA, UN PLANETA INESTABLE
Hasta ahora hemos visto tres aspectos vinculados con la evolución del planeta que habitamos, todos
ellos relacionados con las condiciones físico-químicas del mismo.
En cada caso tratamos de relacionar estas características con la presencia de formas vivas que han
dado origen a una rica y variada biosfera* que, hasta donde sabemos, es la única en el sistema solar al
que pertenecemos. Sin embargo:
Ninguna de las características de la Tierra se ha mantenido inalterable a lo largo de la historia.
La composición de la atmósfera ha ido variando desde una atmósfera carente de oxígeno a una
atmósfera donde la cantidad de este gas es muy importante.
En este caso particular, la transformación de la composición atmosférica está directamente
relacionada con la aparición y desarrollo de los organismos vivos.
Este hecho no solo hizo posible la aparición de organismos respiradores, que son totalmente
dependientes de la existencia de oxígeno sino que, además, dio origen a la capa de ozono que protege
al conjunto de sus habitantes de la dañina radiación ultravioleta proveniente del sol.
El clima, en particular la temperatura global del planeta, también ha ido sufriendo importantes
fluctuaciones a lo largo de millones de años. Han existido períodos cálidos alternados con períodos de
frío muy intenso como fueron las llamadas épocas de glaciación. Durante las glaciaciones gran parte
del agua se hallaba congelada. Las temperaturas actuales, que consideramos las más adecuadas para
el desarrollo de los seres vivientes, son el producto de un largo proceso histórico y nada nos dice que
no vaya a haber nuevas fluctuaciones en el futuro.
Por último, la presencia de agua líquida, también elemento fundamental para la vida, está
estrechamente relacionada con la temperatura y se vería afectada por cambios en la misma. De esta
forma resulta lógico pensar que:
Las variaciones en las condiciones generales del planeta o, dicho de otra forma la evolución de
las condiciones fisicoquímicas y geológicas de la Tierra, tiene que haber sido acompañada de
una evolución biológica.
Siendo los seres vivos sistemas abiertos que para su subsistencia dependen del intercambio
permanente de materia y energía con el medio, las modificaciones de las condiciones de ese medio
tienen que haber producido ajustes en el tipo y la cantidad de seres que lo habitaban.
Las «viejas» formas de vida, aptas para vivir en un medio determinado, dejaron lugar a nuevas formas,
más aptas para las nuevas condiciones.
Los registros fósiles muestran esa sucesión de formas y, junto a los estudios geológicos, es posible
relacionar las diferentes eras geológicas* con las formas de vida que prosperaron en cada una de
ellas.
Esta evolución física y biológica es un proceso cuyos efectos se ven (comparados con el tiempo que
dura la vida humana) a largo plazo. Sin embargo, mirando hacia atrás en el tiempo, podemos decir con
bastante certeza cómo fue la historia de la Tierra pero no podemos decir con la misma certeza qué
ocurrirá en el futuro. Sólo sabemos que las condiciones actuales no se mantendrán indefinidamente y
que por lo tanto, la diversidad del mundo vivo que conocemos probablemente será reemplazada por
otros organismos algún lejano día.
La Tierra es un planeta inestable. Igual que el resto de sus hermanos cósmicos cambia lenta
pero inexorablemente.
El esfuerzo científico encaminado a conocer la evolución de otros planetas y otros soles es un esfuerzo
encaminado a comprender mejor nuestro mundo y, de esta forma, predecir y prevenir nuestro futuro.
VIDA Y TIEMPO
Los estudios científicos nos permiten vislumbrar que dentro de unos 5.000 millones de años el sistema solar ya no podrá albergar vida porque se habrá agotado la mayor parte de la energía del sol. Es
decir que, si consideramos que se calcula en unos 4.000 millones de años la aparición de los
primeros organismos sobre la superficie terrestre, nos hallamos aproximadamente en la mitad del
camino entre ese momento y la extinción total de la vida.
Claro que 5.000 millones de años es una cantidad muy grande de tiempo, tanto que no puede descartarse que nuestros descendientes verán la forma de protegerse de la catástrofe o conquistarán
otros sistemas solares que: todavía mantengan la capacidad de sostener la vida.
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EL ORIGEN DE LA VIDA
Uno de los problemas más antiguos que se ha planteado el hombre de todos los tiempos es, sin duda,
el del origen de la vida. Se han dado diferentes explicaciones que intentaron dar respuesta a este
interrogante. Una de ellas sostiene que la vida ha sido creada por un Ser Supremo, es decir que su
origen es sobrenatural. Este principio forma parte de casi todas las religiones.
En el ámbito científico, una teoría, llamada de la panspermia, presume que la vida ha llegado a la
Tierra procedente de otros planetas bajo la forma de esporas o gérmenes. En la actualidad, esta
explicación no resulta satisfactoria porque se supone muy poco probable que organismos vivos
pudieran sobrevivir a las rigurosas condiciones a las que estarían sometidos al cruzar el espacio.
Durante muchos años se pensó en el origen de la vida por generación espontánea para algunos
organismos, como sapos, gusanos o microbios, pero más tarde tuvo que ser desechada.
Actualmente la teoría quimiosintética sostiene que la vida pudo
haberse originado por procesos químicos producidos bajo
condiciones
ambientales
muy
especiales.
Esta
teoría
fue
desarrollada por el bioquímico ruso
Alexander Oparin. Según este
científico hace 5.000 millones años,
cuando se formó la Tierra, ésta era
una masa incandescente cuyos
caracteres la hacían incompatible con
la vida.
Recién después de 2.000 millones de
años comenzaron a darse las condiciones que hicieron posible
la aparición de la vida. La atmósfera era muy distinta de la
actual pues era rica en hidrógeno, estaba formada par metano,
amoníaco y vapor de agua y no existía el oxígeno libre (gas).
Ningún organismo actual podría vivir en ese ambiente. No había
seres vivos ni tampoco sustancias orgánicas (que son las que
forman gran parte del cuerpo de éstos).
Las descargas eléctricas, los rayos cósmicos y las radiaciones
ultravioletas que llegaban a la superficie del planeta,
proporcionaron la energía necesaria para que las moléculas
simples inorgánicas se unieran entre sí formando moléculas
más grandes y complejas a las que llamamos orgánicas,
formadas por C, H, O y también N, que fueron depositadas por
las lluvias en la superficie de los mares primitivos, formando
una especie de caldo diluido que fue llamado "sopa primitiva".
Según Oparin estas moléculas
orgánicas que flotaban en el
océano, comenzaron a agruparse
formando pequeños “montoncitos”
de materia orgá nica a los que
llamó
coacervados.
Estas
estructuras estarían
compuestas
por
moléculas
características de los seres vivos
como proteínas y ácidos nucleicos. Más tarde, (y más tarde en
esta historia significa, tal vez, 200 o 300 millones de años),
estos coacervados fueron rodeados por otras moléculas
orgánicas formando una membrana. Así, cada “montoncito” ya
no pude desparramarse en el océano y pasó a formar una
estructura individual. Supone Oparín que estos coacervados se
habrían convertido en verdaderos organismos vivientes: se habrían originado así las células. De esta
manera, la vida se originó en el mar. Pero estas formas vivientes no podían salir a tierra firme, ya que
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la luz ultravioleta hubiera resultado mortal para ellas. Por esta razón, la tierra firme permaneció sin vida
durante muchísimo tiempo.
Mientras tanto, estas células se “comían” unas a otras. De seguir así, la vida se habría extinguido
pronto. En un momento dado, por reacciones químicas, comenzó a formarse en la atmósfera dióxido
de carbono (CO2) y por otro lado, en algunas células apareció un
pigmento verde: la clorofila. La ventaja de la clorofila es que absorbe la
energía luminosa del sol y la transforma en energía química que sirve
para fabricar moléculas orgánicas complejas (alimento) a partir de agua
(H2O) y dióxido de carbono (CO2).
Ahora los seres vivos se dividían en 2 grandes grupos: los que tenían
clorofila y fabricaban su alimento a partir de materia inorgánica
(autótrofos) y los que debían consumir materia orgánica fabricada por
otros (heterótrofos). Se constituyeron
de este modo las primeras cadenas
alimentarias.
A medida que aumentaba el número de autótrofos comenzó a
acumularse el oxígeno en la atmósfera. De esta manera, la
fotosíntesis fue modificando la atmósfera.
La presencia de oxígeno permitió a los seres vivos la respiración con
oxígeno y así obtener mucha más energía para los procesos vitales.
Así estas células se fueron haciendo más complejas, y se fueron
reuniendo formando tejidos dando lugar a formas de vida pluricelular.
Si la esterilidad de la tierra firme se debía a la radiación UV ¿qué sucedió hace 400 millones de años
que puso fin a esa amenaza? Esto también se lo debemos a la fotosíntesis. El gas oxígeno es una
molécula formada por 2 átomos de ese elemento: O2. En las capas altas de la atmósfera, la energía de
la luz solar puede unir un tercer átomo, O3, formando ozono. Este gas forma una delgada capa ubicada
a 23km. desde la superficie terrestre y tiene la capacidad de absorber la radiación UV y dejar pasar la
luz visible, que es la que usan las plantas verdes.
Primero la vida vegetal colonizó la tierra firme y más tarde lo hicieron los animales.
Esta teoría quimiosintética sobre el origen de la vida se basa también en cierto modo, en la generación
espontánea, realizada en tiempos pasados y en condiciones diferentes a las actuales y planteada
sobre bases científicas.
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