Gaia. Argumentos a favor y en contra

La hipótesis Gaia
James Lovelock es una de estas raras pero importantes personalidades que no se
contentan solo con alcanzar el éxito y la independencia económica en su profesión,
sino que aspiran a conseguir niveles intelectuales cada vez más elevados. En su faceta de físico ha desarrollado una técnica analítica denominada detector de captura
de electrones, con la que se ha incrementado notablemente la capacidad de detección de concentraciones extremadamente pequeñas (trazas) de sustancias químicas.
Esta tecnología permitió descubrir que los plaguicidas y otros residuos altamente tóxicos estaban presentes en toda criatura de este mundo; desde los pingüinos de la
Antártida hasta la leche de las madres de los Estados Unidos. Tal revelación inspiró
el influyente libro de Rachel Carson Silent Spring (Primavera silenciosa, 1962), al
aportar pruebas que demostraban su afirmación de que la presencia ubicua de productos químicos tóxicos producidos por el hombre tiene consecuencias adversas a
largo plazo.
A mediados de los sesenta, después de un período de trabajo con la NASA, Lovelock
se retiró del mundo industrial a una casa rural en la campiña inglesa para emprender
una segunda etapa profesional. Se dedicó a demostrar de una forma lógica y científica el antiguo concepto de Gaia, la diosa griega “Madre Tierra”, y la teoría general
de que los organismos no solo se adaptan pasivamente a las condiciones físicas sino
que además interactúan modificando y controlando las condiciones químicas y físicas de la biosfera.
En la siguiente década pasó a ser un estudioso de la Astronomía, la Cosmología, la
Biología y otras disciplinas que pudieran ayudarle, en palabras suyas, “a conseguir
una trayectoria interdisciplinar en mi búsqueda de Gaia”. Una de sus profesoras y colegas fue Lynn Margulis, quien hizo una importante contribución a las ideas sobre el
origen de la vida. Juntos publicaron una serie de artículos que resumían la evidencia
del control biológico sobre el ambiente físico y la destacada función de los microorganismos en este control. Por último, Alfred Redfield (que trabajó varios años en la
Woods Hole Oceanographic Institution), otro pensador interdisciplinar con una notable amplitud de experiencias, tanto en las ciencias físicas como biológicas, también
contribuyó independientemente al concepto de Gaia (Redfield, 1958).
En 1979 Lovelock publicó un librito de fácil lectura titulado Gaia, a New Look of Life
on Earth (Gaia, una nueva visión de la vida sobre la Tierra), que, en sus propias palabras, “es una contribución personal a la expedición a través del espacio y el tiempo en busca de la evidencia que justifique este modelo de Tierra”.
La hipótesis de Gaia, con palabras de Lovelock, expone que “la biosfera es una entidad autorregulada con capacidad para mantener nuestro planeta sano mediante el
control del ambiente fisicoquímico”. Dicho de otro modo, la Tierra es un superecosistema (pero no un superorganismo, ya que su desarrollo no está controlado genéticamente) con numerosas funciones que interactúan y con bucles de retroalimentación que moderan las temperaturas extremas y mantienen relativamente constante la
composición química de la atmósfera y de los océanos. También, y esta es la parte
más controvertida de la hipótesis, la comunidad biótica desempeña el papel más importante en la homeostasis de la biosfera, ya que los organismos empezaron a establecer el control tan pronto como apareció la primera manifestación de vida, hace
más de tres mil millones de años. La hipótesis contraria es, por descontado, puramente geológica (abiótica): los procesos producen condiciones favorables a la vida,
la cual simplemente se adapta a estas condiciones.
Entonces, la cuestión es: ¿evolucionaron (cambiaron) primero las condiciones físicas
y después la vida, o ambas evolucionaron conjuntamente? La atmósfera primitiva, según muchos científicos, se formó de los gases que surgían del interior caliente de la
Tierra (por ejemplo, a través de volcanes), en un proceso denominado por los geólogos desgasificación. Pero la atmósfera secundaria, la que tenemos ahora, es un producto biológico, según la hipótesis Gaia. Esta reconstrucción, si fuera posible, empezaría con la primera etapa de la vida; los primitivos microorganismos anaerobios
verdes empiezan a desprender oxígeno al aire, las plantas y animales que requieren
este gas, es decir, los aerobios, evolucionan, y los anaerobios se acantonan en las zonas anóxicas, en el fondo del suelo y los sedimentos, donde continúan prosperando
y desempeñando un importante papel en diversos ecosistemas.
La comparación de la atmósfera de la Tierra con la de los planetas Marte y Venus
(donde si hay vida esta no es evidente), aporta robustas pruebas indirectas a la hipótesis Gaia. Como se muestra en la tabla, el bajo nivel de dióxido de carbono y el alto
de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera de la Tierra contrastan enormemente con las
condiciones de los planetas vecinos. Puesto que la fotosíntesis, que evoluciona en los
estadios iniciales después de la primera aparición de la vida, extrae dióxido de carbono y añade oxígeno a la atmósfera, y ya que esta actividad autótrofa del pasado frecuentemente excedió al intercambio de gases inverso o respiración (de la cual es testimonio la deposición de combustibles fósiles), es lógico concluir que la comunidad
biótica es responsable de la acumulación de oxígeno y reducción del dióxido de carbono durante largo tiempo. Sin embargo, muchos geoquímicos han asumido recientemente, sin muchas evidencias directas, que nuestro oxígeno procede únicamente de la
rotura de las moléculas de vapor de agua y la fuga posterior del hidrógeno hacia el espacio, que dejarían atrás un excedente de oxígeno.
Composición
de la atmósfera
Marte
Venus
Tierra
sin vida
Tierra
tal como es
Dióxido de carbono
95%
98%
98%
0,03%
Nitrógeno
2,7%
1,9%
1,9%
79%
Oxígeno
0,13%
traza
traza
21%
–53
477
290±50
13
Temperatura (°C)
Pero es muy difícil explicar cómo podría acumularse el gas nitrógeno en la atmósfera en ausencia de vida. Sin transformaciones biológicas contrarias el nitrógeno tendería a convertirse en su forma más estable de ion nitrato disuelto en el océano.
El ciclo del nitrógeno demuestra claramente que la comunidad biótica no solo toma
gases de la atmósfera y los devuelve inalterados, sino que altera su estructura química en el sentido de que sean beneficiosos para la vida. Por ejemplo, si no fuera por
el amoníaco (hidruro de nitrógeno, NH3) que es producido en grandes cantidades
por los organismos; el agua y el suelo de la tierra serían tan ácidos que solo unos
pocos organismos actuales podrían sobrevivir. Una gran variedad de microorganismos especializados (por ejemplo, fijadores de nitrógeno y desnitrificadores) desempeñan importantes funciones en el mantenimiento de estos compuestos vitales intercambiándolos de una forma ordenada entre los estados biótico y abiótico.
Sin las actividades amortiguadoras críticas de las formas de vida primitivas y la continua actividad coordinada de plantas y microorganismos que moderan las fluctuaciones de los factores físicos, las condiciones sobre la Tierra, según Lovelock y Margulis, serían similares a la actuales condiciones de Venus: muy cálidas, sin oxígeno
en la atmósfera, tal y como se muestra en la tercera columna de la tabla.
En resumen, según la hipótesis Gaia, la biosfera es un sistema cibernético (del griego kybernetes: piloto o gobernador) altamente integrado y autoorganizado o controlado. Pero el control de la biosfera no se realiza desde el exterior, en el sentido de
obtener un termostato, un quimiostato u otro mecanismo retroalimentador semejante a los que se usan en los aparatos de control de temperatura u otras condiciones
en nuestras casas. Más bien es un control interno y difuso, que implica centenares o
millares de vías de retroalimentación e interacciones sinérgicas en subsistemas como
la cadena de microorganismos que controla el ciclo del nitrógeno.
Dado que nosotros los humanos no hemos construido este sistema, no lo comprendemos totalmente, y aún no estamos capacitados para construir un sistema sustentador de vida simplificado biológicamente para un viaje espacial. A simple vista, tenemos mucho que aprender sobre lo que realmente ocurre en los impenetrables
entramados del océano y los “cinturones pardos” de suelos y sedimentos que determinan cuándo, dónde y en qué proporción se reciclan los nutrientes y se efectúa el
intercambio de gases. Lovelock admite que la “búsqueda de Gaia” (la demostración
de la hipótesis) será un largo y difícil camino, ya que hay demasiados procesos que
podrían estar implicados en el control de cadenas de tal magnitud.
Muchos científicos son escépticos respecto a que los ecosistemas y la biosfera realmente funcionen como un sistema cibernético, aunque la mayoría acepta el concepto de que los organismos desempeñan un papel en el control químico de la atmósfera y los océanos (Kerr, 1988). El hecho es que de vez en cuando han ocurrido sucesos catastróficos, tales como choques de cometas contra el planeta, erupciones
volcánicas, y la vida no solo ha persistido, sino que continúa diversificándose y por
sí sola desempeña un papel importante en la restauración de las condiciones favorables. No obstante, a pesar de que la biosfera ha exhibido en tiempos geológicos pasados una estabilidad flexible para recuperarse, esto no es razón para estar satisfechos con la flexibilidad de nuestros actuales sistemas vitales.
Probablemente los humanos, como especie, no sobreviviremos a las catástrofes que
provoquemos, como por ejemplo una guerra nuclear o una toxificación de los océanos; e incluso si sobreviviéramos, toda nuestra cultura conseguida con nuestro esfuerzo y los beneficios de nuestro estilo de vida serían aniquilados.
ODUM: Ecología: bases científicas para un nuevo paradigma.
Barcelona, 1992.
Cuestiones
1. ¿En que datos se basa el libro La primavera silenciosa?
2. ¿Cómo ha evolucionado la composición de la atmósfera en función de la presen-
cia de vida?
3. Argumentos a favor y en contra de la hipótesis Gaia.