Un planeta candidato a ser habitado sin duda experimentará catástrofes, colisiones y eventos a nivel de extinción, particularmente durante sus primeras etapas.
Si la vida ha de sobrevivir y prosperar en un mundo, debe poseer las condiciones intrínsecas y ambientales adecuadas que le permitan persistir.
Si hubieras venido a nuestro Sistema Solar justo después de su formación, habrías visto un espectáculo de aspecto completamente extraño. Nuestro Sol habría tenido aproximadamente la misma masa que tiene hoy, pero sólo una fracción de su luminosidad, ya que las estrellas se calientan y brillan más a medida que envejecen. Los cuatro mundos rocosos interiores seguirían ahí, pero tres de ellos se verían extremadamente similares. Venus, la Tierra y Marte tenían atmósferas delgadas, capacidad para contener agua líquida en sus superficies y los ingredientes orgánicos que podrían dar lugar a la vida.
La Tierra tenía una luna grande y cercana, Marte tenía tres y Venus ninguna, hasta donde sabemos.
Aunque todos estos mundos eran calientes y volcánicamente activos, todos habían abandonado casi por completo sus envolturas primordiales ricas en hidrógeno y helio, ya que la fotoevaporación los había destruido a todos.
Si bien todavía no sabemos si alguna vez se estableció vida en Venus o Marte, sabemos que cuando la Tierra tenía sólo unos pocos cientos de millones de años (posiblemente después de tan solo 100 millones de años, pero no más tarde de 700 millones de años), ya había organismos que vivían en su superficie.
Después de que miles de millones de años de evolución cósmica dieran origen a los elementos, moléculas y condiciones a partir de las cuales podría existir la vida, nuestro planeta se convirtió en aquel en el que la vida no sólo surgió, sino que continuó prosperando durante miles de millones de años posteriores, incluso dando lugar a nosotros, la humanidad, como parte de su historia cósmica.
Hasta donde sabemos, así es cómo fueron esos primeros pasos del surgimiento de la vida.
Esta imagen de microscopio electrónico de efecto túnel muestra algunos especímenes de la especie de cianobacteria Proclorococcus marinus. Cada uno de estos organismos mide sólo alrededor de medio micrón, pero en conjunto, las cianobacterias son en gran medida responsables de la creación de oxígeno en la Tierra
La vida, al menos la vida tal como la conocemos, tiene algunas propiedades en las que casi todo el mundo está de acuerdo.
Si bien la vida en la Tierra implica una química basada en el carbono (que requiere carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y muchos otros elementos como fósforo, cobre, hierro, azufre, etc.) y depende del agua líquida, otras combinaciones de elementos y moléculas pueden ser posibles. posible.
Sin embargo, las cuatro propiedades generales que comparten todos los organismos vivos son las siguientes:
- La vida tiene un metabolismo, donde recolecta energía/recursos/nutrientes de una fuente externa para su propio uso.
- La vida responde a estímulos externos de su entorno y altera su comportamiento en consecuencia.
- La vida puede crecer, adaptarse a su entorno o evolucionar de su forma actual a una forma diferente.
- Y la vida puede reproducirse, creando descendencia viable que surja de sus propios procesos internos.
Aunque diferentes bandos de biólogos frecuentemente discuten sobre los detalles de estos puntos al considerar si algo está vivo o no (los virus son probablemente el caso intermedio más discutido), el consenso en la actualidad es que los cuatro deben estar en lugar, simultáneamente, para que una población de organismos sea considerada viva.
Los copos de nieve y los cristales pueden crecer y reproducirse, pero su falta de metabolismo impide que se los clasifique como vivos. Las proteínas pueden tener metabolismo y ser capaces de reproducirse, pero no responden a estímulos externos ni alteran el comportamiento en función de lo que encuentran.
Incluso los virus sólo pueden reproducirse infectando otras células vivas exitosas y usándolas como huésped, lo que genera dudas sobre si se clasifican como vivas o no vivas.
https://1drv.ms/i/s!Aj2AlaTxqzpekRzurD96mkFVFfto?e=7rG1Hi
Esta animación muestra la formación y el crecimiento reales de un copo de nieve, que es un cristal de hielo que crece hasta adoptar una configuración particular, normalmente con simetrías hexagonales. Aunque los cristales tienen una configuración molecular que les permite reproducirse y copiarse a sí mismos, no utilizan ni metabolizan energía ni codifican información genética.
Al mismo tiempo, nadie duda de que las materias primas necesarias para que se forme la vida existen prácticamente en todos los lugares donde hemos podido mirar.
Muchos materiales orgánicos (compuestos químicos como azúcares, aminoácidos, formiato de etilo e incluso compuestos complejos como hidrocarburos aromáticos policíclicos) se encuentran en el espacio interestelar, en asteroides y abundaban en la Tierra primitiva. Las cinco nucleobases utilizadas en procesos biológicos en la Tierra se han encontrado a bordo de asteroides, y además de los 22 aminoácidos que se aprovechan en la actividad bioquímica en nuestro mundo, quizás otras 60 especies de aminoácidos, incluidos aminoácidos de quiralidad opuesta a los que desempeñan un papel en los procesos de vida en la Tierra, se han encontrado en meteoritos que posteriormente examinamos en el laboratorio.
Sin embargo, a pesar de todo lo que hemos aprendido sobre los ingredientes prebióticos que se encuentran en el espacio interestelar, alrededor de otras estrellas y en los materiales reliquias primitivos que quedan aquí en nuestro propio Sistema Solar, no hay evidencia de actividad biológica alguna fuera de la Tierra.
Aunque muchos se han sentido tentados a sugerir que la vida pudo haber comenzado incluso en el ambiente del espacio interestelar, no tenemos evidencia de ningún tipo que indique que la vida comenzó antes de la formación de la Tierra.
En cambio, la idea principal es que la Tierra se formó con todos estos ingredientes a disposición, además de quizás muchos más que podrían haberse incluido más tarde en los procesos de la vida.
Quizás los nucleótidos completos fueran comunes; tal vez varias proteínas y fragmentos de proteínas llegaron temprano y ya preensamblados; tal vez las capas y bicapas lipídicas surgirían espontáneamente en un ambiente acuoso de agua líquida.
Todas esas siguen siendo posibilidades que deben considerarse, pero que aún no se han probado ni demostrado.
Los precursores de la vida, en cualquier estado de simplicidad o complejidad en el que existieran, ciertamente estaban
presentes y eran abundantes en el entorno de la Tierra primitiva.
Sin embargo, para pasar de los precursores de la vida a la vida real, se cree que necesitábamos el entorno adecuado para facilitar el surgimiento de la vida a partir de la no vida. Los tres planetas con condiciones inicialmente favorables para que surgiera vida (Venus, la Tierra y Marte) tenían:
- un nivel razonable de gravedad superficial,
- atmósferas inicialmente delgadas,
- un ambiente que admitía agua líquida en sus superficies,
- y todas estas moléculas precursoras bioquímicas.
Si bien los tres mundos probablemente tuvieron la oportunidad de formar vida por primera vez, la Tierra es el único mundo donde tenemos evidencia abundante de que la vida no sólo surgió, sino que surgió relativamente temprano en la historia de nuestro Sistema Solar.
La actividad volcánica presente en la Tierra, incluso desde los primeros tiempos, liberó grandes cantidades de material sólido y gaseoso a nuestra atmósfera, incluidos nitrógeno, dióxido de carbono y agua, que transformaron nuestra joven atmósfera de hidrógeno/helio en una atmósfera rica en nitrógeno/CO2/H2O. , que, más tarde, sería transformado aún más por procesos biológicos.
Poco después de la formación planetaria, estos mundos de superficie fundida estaban demasiado calientes para que existiera agua líquida de manera estable en sus superficies, ya que el interior de estos planetas requiere largos períodos de tiempo geológicos para enfriarse.
Al principio, la actividad volcánica era abundante y la superficie era tremendamente inestable.
Al mismo tiempo, hubo un período de intensos bombardeos en nuestro Sistema Solar que impactó a todos los cuerpos en estos primeros tiempos: donde objetos similares a asteroides y cometas golpearon a todos y cada uno de ellos, marcando sus superficies y creando caminos para submarinos. -magma superficial que emerge desde abajo.
Sin embargo, estas dos actividades (vulcanismo e impactos) también traen agua a la superficie de estos planetas, y los científicos aún debaten qué mecanismo es el principal responsable de llevar la mayor parte del agua a la Tierra primitiva (y también a Marte y Venus). La cantidad de agua presente, incluso desde el principio, era muy probable que creara océanos, mares, lagos y ríos, pero no lo suficiente como para crear un mundo acuático, donde estaban completamente cubiertos de agua líquida.
Es probable que cada uno de estos planetas poseyera continentes y océanos, y en la interfaz de los dos se formaron charcos de agua: regiones donde el agua puede existir de manera estable en tierra firme y estar sujeta a todo tipo de gradientes de energía.
Además, el deshielo del agua dulce, incluso en regiones donde había grandes niveles de actividad volcánica debajo, creó charcos estables de agua con niveles muy bajos de sal.
Pensemos juntos en estas condiciones.
En charcos de agua donde abundantes minerales cubren la superficie, donde los gradientes de calor y energía son abundantes (procedentes del calor geológico así como de la luz solar directa y el ciclo día/noche), las moléculas y los átomos pueden unirse.
Los aminoácidos pueden unirse para formar proteínas, los iones disueltos pueden convertir esas proteínas en enzimas y los ciclos de evaporación pueden deshidratar numerosos tipos de moléculas, obligándolas a unirse.
Fenómenos geoquímicos adicionales, como la precipitación, el flujo de fluidos porosos en presencia de minerales y los gradientes de actividad del agua, podrían brindar oportunidades para que las moléculas se unan de formas novedosas e interesantes.
Los efectos de las mareas en la Tierra pueden verse potenciados por la Luna, pero incluso sin lunas, Venus, la Tierra y Marte poseen mareas debidas al Sol. Aproximadamente entre un cuarto y un tercio de la actividad de mareas de la Tierra se debe al Sol.
Sin embargo, existe una fuente de energía adicional que posee la Tierra y que probablemente contribuyó al origen de la vida, que puede no haber sido tan espectacular en Venus o Marte: la actividad térmica. desde el interior del planeta.
En el fondo de los océanos, los respiraderos hidrotermales son puntos geológicos críticos que también proporcionan excelentes lugares candidatos para que surja la vida.
Incluso hoy en día, albergan organismos conocidos como extremófilos: bacterias y otras formas de vida que pueden soportar las temperaturas que normalmente rompen los enlaces moleculares asociados con los procesos de la vida.
En las profundidades del mar, alrededor de respiraderos hidrotermales, donde no llega la luz del sol, la vida aún prospera en la Tierra. Cómo crear vida a partir de la no vida es una de las grandes cuestiones abiertas en la ciencia actual, pero los respiraderos hidrotermales son uno de los principales lugares donde pueden haber surgido por primera vez los primeros procesos metabólicos, los precursores de los organismos vivos. Si puede existir vida en la Tierra, tal vez bajo el mar en Europa o Encelado, también hay vida allí.
Estos respiraderos de aguas profundas contienen enormes gradientes de energía, así como gradientes químicos, donde el agua de los respiraderos extremadamente alcalina se mezcla con el agua ácida del océano, rica en ácido carbónico.
Finalmente, estos respiraderos contienen iones de sodio y potasio, así como estructuras de carbonato de calcio que podrían servir como plantillas potenciales para las primeras células o protocélulas. El hecho de que exista vida en entornos como este apunta a mundos como Europa o Encelado como posibles hogares para la vida en otras partes, incluso en el Sistema Solar moderno.
Pero quizás el lugar más probable para que comience la vida en la Tierra sea el mejor de todos los mundos: los campos hidrotermales. La actividad volcánica no sólo ocurre debajo de los océanos, sino también en la tierra.
Debajo de áreas de agua dulce, estas áreas volcánicamente activas proporcionan una fuente adicional de calor y energía que puede estabilizar las temperaturas y proporcionar un gradiente de energía.
Mientras tanto, estos lugares aún permiten ciclos de evaporación/concentración, proporcionan un ambiente confinado que permite que se acumulen los ingredientes correctos y al mismo tiempo permite un ciclo de exposición a la luz solar y nocturna.
En la Tierra, podemos estar seguros de que las pozas de marea, los respiraderos hidrotermales y los campos hidrotermales eran comunes.
Si bien muchas de las moléculas precursoras ciertamente se originaron más allá de la Tierra y luego fueron traídas aquí, probablemente fue aquí mismo, en el planeta Tierra, donde se produjo espontáneamente la transformación de la no vida en vida, con algún tipo de coevolución del ácido nucleico-péptido que proporcionó la mayor vía preferida hasta la fecha.
Sin embargo, es poco probable que las primeras moléculas que surgieron con las propiedades de metabolizar la energía de una fuente de nutrientes y reproducirse sobrevivieran y prosperaran por mucho tiempo.
Sin una membrana para recolectar nutrientes y proteger su funcionamiento interno del duro ambiente exterior, muchos de estos «replicadores metabólicos» probablemente se extinguieron en poco tiempo.
Probablemente fue necesario dar otro paso, tal vez incluso otro salto, antes de adquirir la capacidad de responder a estímulos externos de su entorno. Una vez que esa capacidad, más la capacidad de crecer, cambiar y/o evolucionar (que puede que ya esté presente tan pronto como existan los ácidos nucleicos) se una a estos replicadores metabólicos, podremos señalar ese momento y decir que la vida realmente ha surgido.
Con el tiempo, la Tierra ha cambiado enormemente, al igual que los organismos vivos de nuestro planeta.
No sabemos si la vida surgió una vez, más de una vez o en lugares dispares.
Lo que sí sabemos, sin embargo, es que si reconstruimos el árbol evolutivo de cada organismo existente que se encuentra hoy en la Tierra, todos comparten el mismo ancestro común.
Al estudiar los genomas de los organismos existentes, los biólogos pueden reconstruir la escala de tiempo de lo que se conoce como LUCA: el último ancestro común universal de la vida en la Tierra.
Cuando la Tierra tenía menos de mil millones de años, la vida ya tenía la capacidad de transcribir y traducir información entre ADN, ARN y proteínas, y estos mecanismos existen en todos los organismos descendientes de hoy.
Se desconoce si la vida surgió varias veces, pero generalmente se acepta que todas las formas de vida presentes hoy en día descienden de una sola población.
A pesar de que los procesos geológicos a menudo pueden oscurecer el registro fósil más allá de unos pocos cientos de millones de años, hemos podido rastrear el origen de la vida a una distancia extraordinariamente lejana.
Se han encontrado fósiles microbianos en arenisca que datan de hace 3.500 millones de años.
Se ha rastreado que el grafito, que se encuentra depositado en roca sedimentaria metamorfoseada, tiene orígenes biogénicos y se remonta a hace 3.800 millones de años.
Hay muy, muy pocas piezas de registro geológico que datan de antes de esta época, pero podemos estar bastante seguros (basándonos en la evidencia más directa disponible) de que la vida ya prosperaba en el planeta Tierra hace unos 3.800 millones de años. ¡Esto es impresionante para un planeta que se formó hace sólo 4.500 millones de años!
Incluso en épocas anteriores, más extremas, los depósitos de ciertos cristales en las rocas pueden haberse originado (esto es un tema más debatido) a partir de procesos biológicos, lo que sugiere que la Tierra estaba repleta de vida hace entre 4.300 y 4.400 millones de años: tan pronto como 100 -200 millones de años después de que se formaran la Tierra y la Luna.
Si estos cristales de circón, que tienen inclusiones en su interior que pueden indicar restos metamorfoseados de material orgánico, realmente provienen de procesos vitales, las implicaciones son asombrosas.
Significaría que, incluso durante el período de intensos bombardeos, existió vida en la Tierra: tal vez casi tanto tiempo como el propio planeta Tierra.
En algún momento de nuestro planeta, en sus primeras etapas, se volvió rico en moléculas precursoras que tienen el potencial, si se combinan de la manera correcta, de dar origen a la vida.
En las condiciones ambientales y químicas adecuadas, esas moléculas se unieron de una manera que les permitió realizar dos tareas importantes simultáneamente:
- para metabolizar la energía,
- y reproducirse o replicarse.
En algún momento, esos primeros replicadores metabólicos, tal vez ya clasificables como vida o tal vez requiriendo más para ser realmente considerados «vivos», adquirieron la capacidad de responder a sus entornos, así como de crecer, adaptarse e incluso evolucionar.
Incluso si esas formas primitivas de vida fueran irreconocibles para nosotros hoy, y aunque no sabemos con certeza el mecanismo exacto por el cual ocurrieron, estos eventos representan verdaderamente el origen de la vida en la Tierra.
En una serie radicalmente ininterrumpida de éxitos biológicos, nuestro planeta ha sido un mundo vivo desde entonces.
Si bien Venus y Marte pudieron haber tenido posibilidades similares, los cambios radicales en la atmósfera de Venus lo convirtieron en un mundo invernadero abrasador después de tan solo 200 a 300 millones de años, mientras que la muerte del campo magnético marciano provocó que su atmósfera fuera despojada, dejando que se solidifique y se congele después de aproximadamente entre 1 y 1,5 mil millones de años.
Si bien los impactos de asteroides pueden haber enviado posteriormente vida terrestre fuera del mundo, donde aún puede viajar por todo el Sistema Solar e incluso la Vía Láctea, toda la evidencia que tenemos sugiere que el planeta Tierra, aquí mismo, es donde se desarrolla la actividad biológica. que la Tierra es el hogar donde comenzó.
Fueron necesarios entre 9.400 y 10.000 millones de años después del Big Bang para que el planeta Tierra pasara de un estado estéril y sin vida a uno repleto de vida. Desde entonces, no hubo vuelta atrás.
Cosmopolita 