Muy breve historia de la vida en la Tierra

La medida del tiempo geológico

La medición del tiempo geológico se hace normalmente utilizando como referencia una escala de datación absoluta, que divide la historia de la Tierra en periodos de diferente extensión, pero que presentan las mismas características geológicas, ecológicas o biológicas.

La división de mayor entidad es el eón; se distinguen varios eones a lo largo de la historia de la Tierra. En los primeros (Hádico y Arcaico) no hay pruebas de la existencia de vida, mientras que en el Proterozoico y en el Fanerozoico es patente la existencia de seres vivos. Los eones se dividen en eras, cada una de las cuales se caracteriza por una forma de vida que domina sobre las demás. En general, cada era termina con un gran cambio de flora y fauna, normalmente relacionada con un periodo de gran extinción. Las eras geológicas se dividen en periodos, y éstos en épocas. Los geólogos han establecido aún periodos de menor duración, por debajo de las épocas.

La vida sobre la Tierra

A pesar de que la aparición de la vida parece un acontecimiento complejo y poco probable, este acontecimiento debió producirse en nuestro planeta en un plazo de tiempo muy corto a escala geológica: la formación del planeta termina hace unos 4600 millones de años, y ya existen pruebas de formas de vida bastante complejas hace unos 3850 millones de años, es decir solo unos 750 millones de años después. Aunque ese intervalo de tiempo pueda parecer enorme, lo cierto es que representa un plazo muy pequeño si consideramos lo que tuvo que ocurrir durante ese periodo.

Surgencia oceánica

El primer gran hito necesario para la aparición de los seres vivos es la formación de compuestos orgánicos. A día de hoy no se conocen con claridad los procesos que pudieron dar lugar a la aparición de estos compuestos, que resulta muy desfavorable desde el punto de vista termodinámico. Se han sugerido varias hipótesis, como la que señala que estas sustancias podrían proceder de cometas, en los que la alternancia de temperaturas muy altas (cuando están cerca del Sol) con otras muy bajas hacen posible la formación y la conservación de estas sustancias. Una hipótesis alternativa, más parsimoniosa (es decir, que explica el mismo fenómeno de forma más sencilla; el principio de parsimonia es importante a la hora de valorar de forma previa la capacidad explicativa de una hipótesis), es la que propone que la formación de este tipo de sustancias pudo tener lugar en las surgencias oceánicas, manantiales de agua muy caliente cargada de minerales, producida en las zonas donde asciende material del manto en las dorsales oceánicas. Estas fuentes termales están a temperaturas muy por encima de los 100ºC, aunque el agua se mantiene en estado líquido gracias a la presión a la que está sometida. Esas condiciones podrían ser adecuadas para la formación natural de moléculas complejas, como las que caracterizan a la materia viva.

La formación de las moléculas orgánicas no es más que el primer paso de un complicado proceso de evolución química. Antes de que pudieran aparecer los primeros seres vivos propiamente dichos, la formación de moléculas orgánicas tuvo que convertirse en un proceso automantenible. Esto significa que debieron evolucionar conjuntos de reacciones químicas que permitieran formar esas mismas moléculas. Este conjunto de reacciones químicas constituiría la primera versión del metabolismo celular. 

Un elemento imprescindible en el proceso de evolución química fue la aparición de un replicador, una molécula capaz, por una parte, de formar moléculas iguales a sí misma, y por otra de dirigir un conjunto de reacciones químicas capaces de mantener el metabolismo. Hay una enconada disputa científica acerca de qué evolucionó antes, si el replicador o el metabolismo. En todo caso, no se poseen datos suficientes para poder afirmar nada con seguridad. Una posible explicación es que ese papel original estuviera realizado por un tipo de moléculas, recientemente sintetizadas en un intento de reproducir las condiciones de evolución primitivas, que reúnen algunas características de los ácidos nucleicos y de los aminoácidos.

El segundo paso de la evolución pre-biótica (anterior a la aparición de los primeros organismos) debió ser la formación de las primeras células, probablemente mucho más simples que las células más sencillas que conocemos en la actualidad. La teoría más extendida es que la propone que los primeros antepasados de los seres vivos constaban de una membrana lipídica que rodeaba al replicador y al resto de las moléculas necesarias para mantener el metabolismo celular. Una hipótesis diferente sugiere que las primeras formas de vida automantenida, si pueden denominarse así, fueron cristales de arcilla, que tienen la capacidad de replicarse manteniendo su forma y su composición, y que podrían haber adsorbido sobre ellos moléculas orgánicas.

Una alternativa, un tanto más exótica, para explicar la aparición de la vida sobre la Tierra es la hipótesis de la panspermia, que propone que los primeros organismos llegaron a la Tierra como bacterias liofilizadas procedentes del espacio exterior. En cualquier caso, la panspermia no haría más que alejar el problema fundamental: la aparición de la vida, ya sea en nuestro planeta, ya sea en otro ambiente distinto.

Las primeras formas de vida de las que tenemos constancia eran similares a las cianobacterias actuales, un tipo de organismos procariotas capaces de realizar la fotosíntesis produciendo oxígeno. Sin embargo, está claro que no pudieron ser las primeras células en aparecer. Éstas debieron ser procariotas (con membrana celular y ribosomas, pero sin orgánulos celulares) y heterótrofas, es decir, obtendrían su energía y sus componentes a partir de materia orgánica.

En un periodo de tiempo bastante breve debieron aparecer los primeros organismos autótrofos, que no producían oxígeno (hay que recordar que la atmósfera primitva no lo contenía). La aparición de estos organismos permitió que los heterótrofos pudieran nutrirse una vez que agotaron los compuestos orgánicos producidos mediante síntesis abiótica.

Estromatolito

Los primeros organismos de los que realmente tenemos restos fósiles son las cianobacterias, organismos procariotas capaces de llevar a cabo la fotosíntesis oxigénica (es decir, productora de oxígeno). El crecimiento de estos organismos da lugar a la formación de estromatolitos, estructuras estratificadas similares a las que forman estos organismos en la actualidad.

La aparición de las cianobacterias, y de la fotosíntesis productora de oxígeno, cambió por completo  la ecología de nuestro planeta. Los seres vivos que habían evolucionado hasta ese momento eran incapaces de soportar el oxígeno, que debido a su elevada reactividad resultaba tóxico para ellos. La producción de oxígeno por parte de las cianobacterias provocó, en primer lugar, la oxidación de todos los materiales expuestos de la superficie del planeta, y después que este gas se acumulara en la atmósfera de un modo progresivo, hasta alcanzar el 20% que representa en la actualidad.

Los organismos tuvieron que adaptarse a un ambiente totalmente novedoso. Algunos de ellos no solo consiguieron soportar el oxígeno, sino de incorporarlo a sus procesos de producción de energía. Otros, que no modificaron su metabolismo sí que lograron, en cambio, incluir en su interior a organismos que sí lo habían hecho. Este proceso, denominado endosimbiosis, dio lugar a la aparición de los primeros organismos eucariotas, tanto a los antepasados de los protistas, hongos y animales (que solo incluyeron en su citoplasma las mitocondrias) como a los ancestros de las plantas, que también atraparon los cloroplastos.

La aparición de las cianobacterias tuvo lugar hace, aproximadamente, 3.500-3.800 millones de años. La acumulación de oxígeno en la atmósfera (la revolución del oxígeno) ocurrió hace unos 3.000 millones de años. El oxígeno siguió acumulándose en la atmósfera hasta hace unos 600 millones de años, época en la cual la concentración fue suficiente como para que se formara la capa de ozono.

La presencia de ozono en la atmósfera supuso un nuevo evento importante en la evolución de la vida: la radiación ultravioleta procedente del Sol es lo suficientemente energética como para provocar mutaciones en el ADN de los organismos. El ozono absorbe la mayor parte de esta radiación, de modo que la formación de esta capa redujo en gran medida la frecuencia de las mutaciones. Gracias a esto, los organismos consiguieron una mayor estabilidad en sus genomas, lo que les permitió adquirir una mayor complejidad; aproximadamente en la época en la que se forma la capa de ozono aparecen también los primeros organismos pluricelulares, más complejos que los que habían existido hasta entonces. Es el principio del eón Precámbrico.

Durante el Precámbrico, concretamente en la Era Proterozoica, las formas de vida se diversifican en gran medida, aunque se encuentran exclusivamente en el mar. Las formas de vida se presentan en multitud de tipos distintos, la mayoría de los cuales desaparecen completamente al final de este periodo sin dejar descendientes. Estos organismos se encuentran perfectamente representados en el yacimiento australiano de Ediacara, que da nombre a las formas de vida de la época. La Era Proterozoica termina con un periodo extraordinariamente frío, que provoca la mayor extinción conocida de la vida en nuestro planeta.

El eón Fanerozoico recibe este nombre porque los organismos dejan restos fósiles patentes. Su división en Eras se basa, precisamente, en las formas de vida predominantes en cada una de ellas.

Durante la era Paleozoica aparecen los grandes tipos de organismos que han llegado hasta la actualidad. La era se inicia con un enorme aumento de la biodiversidad, conocido como la "explosión del Cámbrico", aunque ese periodo termina con una nueva gran extinción. A lo largo de  la era los seres vivos empiezan a ocupar los ambientes terrestres, primero las plantas (musgos y helechos) y posteriormente los animales (anfibios y los primeros reptiles). El Paleozoico se caracteriza, en general, por grandes alternancias climáticas y por varias grandes extinciones que están a punto de acabar con las formas de vida.

El Mesozoico es la era en la que predominan los grandes reptiles (de los cuales los más conocidos, pero no los únicos, son los dinosaurios) y los helechos y las gimnospermas como plantas terrestres. Esta época se caracteriza, en lo ecológico, por temperaturas generalmente más elevadas que las actuales, aunque con alternancia entre periodos secos y húmedos. Se trata también de una época geológicamente calmada, sin grandes movimientos orogénicos, aunque sí se producen transgresiones y regresiones marinas.
El Mesozoico concluye con la orogenia alpina y, sobre todo, con la extinción de los dinosaurios que es, sin duda, el proceso más popular y mejor conocido, aunque no el más importante. Aún no se han establecido definitivamente las causas de las grandes extinciones ocurridas a lo largo de la historia de la vida en la Tierra, aunque se considera que los principales candidatos son los grandes cambios climáticos, periodos de gran actividad volcánica o el choque contra la Tierra de meteoritos de gran tamaño.

El Cenozoico, que comienza tras la desaparición de los grandes reptiles, es la era geológica en la que nos encontramos en la actualidad. Se caracteriza por la expansión de los grupos de organismos que actualmente nos resultan familiares en el planeta: en el mundo vegetal, se produce la aparición y expansión de las plantas con flores, que evolucionan de forma paralela a los insectos, ya que entre ambos grupos se establece una relación que resulta ventajosa para los dos: la polinización. En cuanto a los animales, la desaparición de los grandes reptiles permite el desarrollo y la expansión de dos grupos que, aunque estaban ya presentes a finales del Mesozoico, se limitaban a unas pocas especies poco visibles: las aves y los mamíferos. Dentro del proceso de radiación evolutiva de los mamíferos se produce la evolución de los primates y, entre ellos, la de los homínidos.

Evolución y diseño inteligente: ¿una polémica científica?

La evolución biológica de los organismos es considerada en la actualidad como un hecho científico bien establecido, confirmado por todas las pruebas científicas disponibles hasta el momento. La teoría de la selección natural es la mejor explicación disponible hasta el momento, y también ha sido confirmada por todas las pruebas analizadas.

En la primera mitad del siglo XX se consiguió compatibilizar la teoría darwiniana acerca de la selección natural con las leyes de la herencia propuestas por Mendel y con la teoría cromosómica, dando lugar a un paradigma sintético que se conoce como Neodarwinismo. Desde entonces, el Neodarwinismo ha sido capaz de explicar satisfactoriamente los procesos de mantenimiento, transmisión y modificación de la información genética, y relacionarlos con los acontecimientos evolutivos que se han producido en nuestro planeta.

Básicamente, lo que propone el neodarwinismo es que la información necesaria para determinar las estructuras de los organismos y controlar sus funciones se encuentra almacenada en el ADN de sus células. Existen mecanismos que permiten expresar esa información, es decir, transformar sus contenidos en estructuras reales, o en sistemas de control operativos. Existen también mecanismos que permiten copiar fielmente esa información (replicación) y transmitirla a los descendientes de los individuos que la poseen (reproducción), ya sea directamente (reproducción asexual), ya sea combinándola con la información de otros individuos de la misma especie (reproducción sexual). Mientras que los mecanismos de reproducción asexual consiguen dar lugar a individuos prácticamente idénticos a sus progenitores, la reproducción sexual produce individuos que combinan, de un modo aleatorio, las características de sus dos progenitores.

Pero los mecanismos de replicación no son perfectos, y en ocasiones se producen cambios en la información. Si esos cambios afectan a las células somáticas (todas las del organismo, excepto las que dan lugar a la formación de los gametos), no se transmiten a la descendencia, pero pueden afectar a la supervivencia del individuo. Ejemplos de estos cambios son las mutaciones que producen el cáncer. Por el contrario, si las mutaciones se producen en las células germinales (las que producen los espermatozoides o los óvulos) no afectan a la supervivencia del individuo, pero sí se transmiten a sus descendientes.

La mutación genera variabilidad, y la variabilidad es el requisito necesario y suficiente para que ocurra la selección natural: si dos individuos tienen diferentes características, tienen distintas posibilidades de sobrevivir, especialmente en condiciones limitantes. La reproducción sexual constituye, por su parte, un mecanismo para amplificar y distribuir esa variabilidad, por lo que es un complemento perfecto para los procesos evolutivos.

El Neodarwinismo, como todas las teorías científicas, ha tenido sus críticos y sus detractores. Por ejemplo, los partidarios del Neutralismo sugieren que ciertos genes, con poco o ningún efecto sobre la capacidad de supervivencia de los individuos, han podido evolucionar no mediante selección natural, ya que no proporcionan ventajas sustanciales como para ser seleccionados o eliminados, sino mediante deriva genética, es decir, por puro azar. El Neutralismo no niega la selección natural, sino que la matiza. En realidad, la deriva genética forma parte de la teoría evolutiva aceptada casi desde sus primeros momentos, y lo que hacen los neutralistas es, por una parte, explicar el mecanismo evolutivo por deriva genética a nivel molecular, y por otra proponer que este proceso afecta a un número de características mayor del que normalmente se supone.

Algo similar ocurre con el Equilibrio Puntuado, teoría según la cual los cambios evolutivos no ocurren a un ritmo constante, sino que pueden ser ocasionalmente bruscos, dando lugar a "revoluciones evolutivas" en las que aparecen tipos de organismos totalmente nuevos. Los partidarios de esta teoría la justifican por alteraciones en genes que controlan el desarrollo del organismo y la expresión de grandes conjuntos de genes.
Los debates en torno al neutralismo y al equilibrio puntuado se producen desde hace años, y seguramente se mantendrán durante bastante tiempo más.

Una situación diferente es la que plantea la idea del "Diseño Inteligente", que propone, en pocas palabras, que la evolución es un proceso teleológico, es decir, orientado a un fin, y dirigido por una inteligencia superior. Por lo tanto, niega la propia existencia de la selección natural, sustituyéndolo por un proceso de cambios programados y dirigidos por una entidad superior, no biológica (¿dios?), que se encargaría de diseñar (de ahí su nombre) las características de los organismos a lo largo del tiempo.

La diferencia fundamental entre el diseño inteligente y las otras críticas o matizaciones al Neodarwinismo está en que no resulta nada claro que el diseño sea una teoría científica. Este debate, que en principio puede parecer poco importante es, en realidad fundamental: si el diseño inteligente es una teoría científica, significa que se ajusta a los criterios de validez que todos aceptamos, y por lo tanto estaríamos ante una controversia entre dos teorías alternativas, como tantas otras que han tenido lugar a lo largo de la historia. Si, por el contrario, el diseño es la expresión de una idea religiosa, planteada de modo que tenga apariencia científica, el debate tendría lugar entre un conocimiento válido, el de la teoría neodarwinista, y otro que no ha demostrado su validez.

Las dudas acerca de la naturaleza científica del diseño inteligente se deben, sobre todo, a los mecanismos que utiliza para "validar" su contenido, pero también a dicho contenido y al modo en que se desarrolla la teoría.

William Paley

Las ideas en torno al diseño inteligente no son precisamente nuevas. En 1802 (antes de la formulación de la teoría de Darwin) el reverendo William Paley escribía:

"Si encontramos un reloj de bolsillo en un campo, inmediatamente podemos inferir que fue producido no por procesos naturales actuando ciegamente sino por un intelecto humano diseñador. De la misma manera, el mundo natural contiene abundante evidencia de un creador sobrenatural."

En esta frase se resumen, en realidad, los principales aspectos de las hipótesis sobre el diseño, que se han mantenido básicamente estables hasta la actualidad. En primer lugar, desde el punto de vista epistemológico, como indica la propia frase de Paley su argumento es, en realidad, una inferencia. Esto significa, en otras palabras, que se trata de un argumento inductivo, hipotético, en el que se propone una generalización (no demostrada) partiendo de una única observación. En segundo lugar, se trata de un razonamiento por analogía; Paley aplica las conclusiones (supuestamente) derivadas de su hipótesis a otros ámbitos distintos a los que inicialmente observó; si deduce la existencia del relojero a partir del reloj, aplica el paralelismo al mundo natural para encontrar el creador sobrenatural. El tercer aspecto que plantea problemas epistemológicos a la idea del diseño es el recurso a inobservables: en último extremo, todo el conocimiento científico debe explicar los hechos mediante fenómenos observables, lo que no ocurre con esta idea. Los tres aspectos están íntimamente relacionados, y se alejan mucho de lo que se considera unánimemente conocimiento científico.

La inferencia, la inducción de conocimiento general a partir de observaciones particulares, está en la base misma del método científico (que por ello recibe el nombre de método hipotético-deductivo). Se considera, precisamente, que la única posibilidad de generar conocimiento universal es partiendo de un número finito de observaciones y proponiendo, a modo de hipótesis, que lo que ocurre en ellas ocurre en todos los casos. Hasta ahí bien. Pero, dado que la inducción es imposible de comprobar de un modo exhaustivo, esas hipótesis deben ser sometidas a una comprobación, en el proceso normalmente llamado contraste de hipótesis. Está claro que no se pueden comprobar, uno a uno, todos los casos posibles, pero se considera que basta con un caso que no cumpla la hipótesis para que ésta sea desechada. Esto es lo que llamábamos "principio de falsación": no podemos saber que nuestra hipótesis es verdadera, pero al menos podemos comprobar que no es falsa. La formulación de hipótesis, en los procesos científicos, debe ir acompañada de un procedimiento para demostrar su posible falsedad.

En el caso de la cita de Paley, esto equivaldría a que el buen reverendo hubiera propuesto algún modo de comprobar si, efectivamente, todos los relojes de bolsillo han sido elaborados por un relojero. Evidentemente hay una trampa argumental en la idea; nosotros no partimos de una observación y la generalizamos. Sabemos de antemano que los relojes son hechos por un relojero, porque pertenecen a una categoría que tiene esa característica: son objetos artificiales. Así que la frase de Paley no es realmente una inducción, sino una falsa inducción dentro de una categoría que él ya conoce. ¿Es adecuado decir lo mismo sobre los seres vivos...? ¿No equivale a partir de la hipótesis que se quiere comprobar...?

El segundo problema epistemológico del diseño es el de la analogía. El uso de modelos también es habitual en ciencia, pero se trata siempre de modelos homólogos, no análogos. La analogía es frecuente como recurso para explicar fenómenos ya conocidos, en los que los fundamentos están perfectamente establecidos. Por esa razón se usa frecuentemente como recurso didáctico. Pero nunca puede extrapolarse más allá del paralelismo que ya se conoce. Por ejemplo, es posible comparar una célula con un motor químico (ambos queman combustible para producir energía), pero habrá que tener mucho cuidado si se pretende encontrar elementos similares a la mitocondria en el motor de un coche o piezas que cumplan la misma función que los cilindros dentro de la célula. El parecido empieza y acaba en el uso de los combustibles, y no puede extrapolarse a otros elementos que no guardan relación. Tampoco pondríamos a un ingeniero a tratar de reparar una célula... En pocas palabras, lo que Paley hace es utilizar un parecido como una prueba de causalidad, y eso está a años luz de poder ser considerado válido.

El tercer aspecto es aún más claro, y guarda relación con el anterior: el recurso a inobservables. El mismo hecho de plantearlo deja a la hipótesis del diseño fuera del ámbito de lo científico, ya que la ciencia siempre debe recurrir a los fenómenos. Pero es que, además, va claramente más allá de la propia analogía planteada por Paley: yo puedo saber que los relojes son construidos por relojeros porque puedo observar a los relojeros durante el proceso de fabricación, no solo ver los relojes. En este caso se nos indica que, puesto que vemos los organismos es necesario que aceptemos la existencia de un creador, al que no podemos observar... por la propia definición que se hace de él: un creador sobrenatural.

En cualquier caso, no sería justo descalificar una teoría por los argumentos que sus primeros partidarios utilizaron hace más de doscientos años. La ciencia avanza en buena parte por depuración de errores, y las teorías suelen enfrentarse a formulaciones parcialmente equivocadas que, en procesos de debate dialéctico, van corrigiendo sus errores. La larga historia del geocentrismo frente al heliocentrismo, o la controversia entre las teorías inmovilistas y la deriva continental hasta que evolucionó hacia la tectónica de placas, o la misma disputa entre fijistas y evolucionistas son ejemplos claros de cómo el conocimiento científico se caracteriza por conseguir que sus propuestas se vayan adaptando a los hechos conocidos y a los requerimientos de la lógica. Por ello, es imprescindible echar un vistazo a las formulaciones actuales del diseño inteligente.

En la actualidad, los partidarios del diseño inteligente se centran en dos argumentos diferentes pero interdependientes: el problema de la complejidad irreductible y la inferencia del diseño. El segundo sigue siendo, básicamente, el mismo argumento que Paley proponía en el siglo XIX, pero reformulado.

Trampa de ratones, sistema irreductiblemente complejo

El argumento de la complejidad irreductible se basa en la dificultad que tendría, según los partidarios del diseño, el neodarwinismo para explicar la aparición, mediante procesos de evolución gradual, de estructuras muy complejas, que solo tienen valor biológico para los organismos cuando ya son muy complicadas. Estas estructuras se denominan sistemas irreductiblemente complejos, y se caracterizan por estar formadas por un conjunto de piezas básicas interrelacionadas entre sí, de modo que cuando se elimina o se modifica una de ellas, el sistema deja de funcionar. Los partidarios del diseño ponen como ejemplo (de nuevo una analogía) una trampa para ratones. En el caso de los sistemas biológicos, los ejemplos en los que más han centrado su atención han sido el ojo y el flagelo bacteriano.

La estructura del flagelo bacteriano es demasiado compleja como para ser explicada a este nivel, aunque hay que decir que los biólogos moleculares que la estudian consideran que sus elementos sí pudieron tener, a lo largo de la evolución, valor biológico para los organismos que los presentaban. De ser así, esto invalidaría el argumento, puesto que las "piezas" podrían haber evolucionado por separado mediante selección natural, y su asociación para la formación del flagelo hubiera supuesto, en todo caso, un proceso evolutivo posible y también ventajoso.

Es bastante más sencillo explicar el modo en que ha podido evolucionar un sistema como el ojo de los vertebrados, aunque en la actualidad los partidarios del diseño ya no lo consideren como un sistema irreductiblemente complejo. En realidad, esto mismo debería ser un argumento en contra del propio diseño inteligente porque, en lugar de aceptar la falsación de la hipótesis lo que se hace es cambiar el marco de referencia, para dejar fuera del mismo aquellos hechos que no son explicados por la hipótesis original. Merece la pena detenerse un momento en esto.

La hipótesis representada por el argumento de la complejidad irreductible es esta: "Los sistemas irreductiblemente complejos no pueden evolucionar mediante selección natural". Si se tratara de una hipótesis científica, debería ser falsable. Para ello bastaría con encontrar un sistema irreductiblemente complejo que hubiera evolucionado por selección natural. En ese caso, nuestro razonamiento sería el siguiente:

• Los sistemas irreductiblemente complejos no pueden evolucionar mediante selección natural.
• El ojo es un sistema irreductiblemente complejo.
• El ojo ha evolucionado mediante seleccion natural,
• Luego...
• La hipótesis es falsa.

La primera frase sería la hipótesis propuesta (premisa mayor), y la frase en rojo la prueba que, de comprobarse, la falsaría. Nos queda la frase intermedia, la premisa menor de que el ojo es un sistema irreductiblemente complejo: está formado por partes básicas interrelacionadas, y la modificación o eliminación de esas partes (retina, cristalino, iris...) impide su funcionamiento. Pues bien, los partidarios del diseño inteligente han reformulado las condiciones que deben cumplir las partes básicas de los sistemas irreductiblemente complejos para dejar de lado al ojo... Una vez que se ha comprobado que la evolución del ojo por selección natural es posible.



La evolución gradual del ojo no solo es posible, sino que se puede estudiar observando organismos actuales con receptores visuales menos evolucionados que los vertebrados. En cada caso, la presencia de estos receptores proporciona ventajas adaptativas a los organismos que los poseen frente a los que tienen ojos menos evolucionados.

La inferencia del diseño es un argumento más filosófico que científico. Guarda relación con la improbabilidad de que estructuras complejas se produzcan mediante el azar. Según los partidarios del diseño, las estructuras que aparecen en los seres vivos presentan una complejidad especificada. Esto significa que podemos identificarlas como consecuencia de un patrón, es decir, que cada estructura responde necesariamente a la función que desempeña. Dicho en otras palabras equivaldría a decir, por ejemplo, que las patas de los animales son así porque sirven para desplazarse. Se trata de una característica propia de los fenómenos intencionales, que han sido planeados para que cumplan un propósito determinado.

Como en el caso anterior, se puede rechazar el argumento analizando un caso en el que no se cumplan los criterios de la complejidad especificada. Para que ésta se de, es necesario que las estructuras diseñadas cumplan su función adecuadamente. Pero es fácil encontrar ejemplos de estructuras biológicas que realizan sus funciones de un modo poco apropiado, con problemas que convertirían cualquier diseño en una chapuza. Es el caso de las vías respiratorias y digestivas superiores; se supone que sus funciones son diferentes, de modo que podrían estar totalmente separadas. En realidad, las consecuencias de que ambas vías se crucen en la faringe puede llegar a provocar graves problemas, ya que hace posible que los alimentos penetren por la tráquea obstruyéndola y causando ahogamiento. Estos inconvenientes se habrían solucionado, en cualquier diseño especificado, haciendo que ambos conductos fueran paralelos.

La única explicación posible de que esto no sea así hay que buscarla en la evolución de esta estructura. Lejos de ser el resultado de un diseño previo, los pulmones son el resultado de la evolución de una estructura preexistente, la vejiga natatoria que aparece en los peces actuales. Se trata de una bolsa rellena de gas, que permite a los peces flotar a diferentes profundidades. Aunque en muchos peces actuales poseen una vejiga natatoria cerrada, parece que ésta ha evolucionado desde una bolsa unida al aparato digestivo mediante un tubo, el conducto pneumático.
Este tipo de vejiga natatoria unida al digestivo, presente en los peces pulmonados, habría evolucionado en los tetrápodos (anfibios, reptiles, aves y mamíferos) dando lugar a los pulmones, lo que explicaría su unión con el digestivo.

¿Es el diseño inteligente una teoría científica válida?

Desde el punto de vista epistemológico, es posible criticar el diseño inteligente comparándolo con las teorías científicas "aceptadas": las teorías científicas están centradas en proponer hipótesis que, partiendo de fenómenos conocidos, permitan explicarlos y predecir nuevos fenómenos. Para garantizar su validez proponen mecanismos que permiten su falsación (criterio de demarcación). Frente a esto, el diseño inteligente se ocupa de plantear mecanismos para tratar de falsear la selección natural, no para explicar fenómenos. No proporciona ninguna explicación científica, porque recurre a inobservables para explicar solo aquellos hechos que dice no poder explicar de otro modo. Por último, no se somete a ningún control, porque no proporciona ningún mecanismo para ser contrastada. Se trata, por tanto, más de una explicación mitológica que científica.

La tectónica de placas II: los fenómenos en los bordes de placa

Los bordes constructivos

Se habla de bordes constructivos o divergentes cuando las placas litosféricas que los forman se separan entre sí, debido a la llegada desde el interior de la Tierra de materiales calientes.

El ascenso de los materiales del manto provoca que la litosfera se fracture, formando una falla alargada y deprimida en el terreno, que toma el aspecto topográfico de un enorme valle alargado y más o menos estrecho cuyo fondo es ocupado por ríos o lagos. En la actualidad, la zona del planeta que más claramente muestra esta estructura geológica es el Rift Valley, situado en el Este de África. En el fondo de esta depresión se sitúan, formando una cadena, los Grandes Lagos africanos. La formación es tan típica que su nombre se utiliza con carácter general para referirse a todas las estructuras similares.

Si el proceso de llegada de materiales de la Mesosfera continúa, se produce el afloramiento de estos materiales en el fondo del valle, dando lugar a fenómenos volcánicos. Primero de baja intensidad, lo que explica la elevada concentración de sosa en algunos lagos africanos: la sosa es uno de los productos emitidos en procesos volcánicos hidrotermales. Luego, más adelante, se producen erupciones volcánicas que dan lugar a montañas aisladas y a cadenas montañosas. Los principales volcanes africanos (Monte Kenya, Kilimanjaro y Montes Virunga) se encuentran próximos a, y están relacionados con el Valle del Rift.

Más adelante, el valle se va ensanchando y hundiendo, lo que provoca que termine siendo inundado. De este modo se forma un brazo de mar estrecho y alargado que separa dos masas continentales. La zona geográfica que mejor refleja esta fase del proceso geológico es el Mar Rojo.

Si la llegada de materiales mesosféricos prosigue, las rocas antiguas van siendo remplazadas por materiales nuevos, haciendo que el fondo de este nuevo mar se haga cada vez más ancho. El mar crece desde el centro, de modo que las rocas más antiguas se sitúan junto a los continentes.

En el centro de este mar, donde se produce el ascenso de rocas, se forma una cadena montañosa de carácter volcánico con una falla longitudinal en su centro. Tales estructuras reciben el nombre de dorsales, y la más representativa ocupa el centro del Océano Atlántico. Sus cumbres más altas llegan a sobresalir por encima del nivel del mar, formando Islandia y otras islas distribuidas en mitad de dicho océano.

Los volcanes que forman la dorsal emiten magmas básicos, poco viscosos y por tanto poco explosivos, de modo que la actividad volcánica es poco peligrosa. Ejemplos de este tipo de volcanes son los que forman el archipiélago de las Hawaii. Por otra parte, como las placas se están separando, apenas existe rozamiento entre ellas, de modo que en los bordes divergentes casi no se producen terremotos.

En resumen, en los bordes divergentes entre placas oceánicas se produce la formación de nueva corteza oceánica, lo que da lugar a la formación y expansión de los océanos. En el proceso se distinguen tres fases:

1. Fase de rift, en la que se forma un valle dentro de un continente que se está partiendo.
2. Fase de Mar Rojo, en la que se desarrolla un mar estrecho y alargado, y
3. Fase de Océano Atlántico.

Los bordes transformantes

Si dos plazas litosféricas se desplazan siguiendo direcciones paralelas, como consecuencia del empuje horizontal ejercido por las corrientes de convección, en sus bordes no se crea ni se destruye litosfera, por lo que el borde entre ambas se denomina pasivo o transformante. En cualquier caso, el hecho de que no existan movimientos verticales no implica que no ocurran fenómenos geológicos importantes. El límite entre las placas se reconoce, en la superficie, como una falla uno de cuyos bordes se mueve respecto al otro a lo largo del eje de la propia falla. Esto hace que los materiales rocen entre sí, acumulándose entre ellos energía elástica que, de cuando en cuando, se descarga en forma de terremotos.

La región geográfica donde mejor se aprecian estos procesos geológicos en la actualidad es la Falla de San Andrés, que se extiende a lo largo de California. En esta zona la Placa del Pacífico se desplaza hacia el noroeste, al tiempo que la Placa Americana lo hace hacia el sureste. La falla marca el límite entre ambas placas, y su actividad tiene como resultado que la zona sea una de las de mayor actividad sísmica del planeta. Sin embargo, no se producen fenómenos volcánicos reseñables, ya que no hay movimientos verticales de materiales.

Los bordes destructivos

Las ramas descendientes de las corrientes de convección provocan que las placas litosféricas choquen entre sí. Evidentemente, la inercia de semejantes masas de terreno es enorme, y da lugar a fenómenos geológicos de gran intensidad. Sin embargo, los fenómenos que tienen lugar dependen, en gran medida, de la naturaleza de los materiales que forman las placas que chocan entre sí.

Básicamente, se pueden distinguir dos tipos de placas litosféricas: las oceánicas, que están formadas sobre todo por la corteza del fondo marino, y las continentales, constituidas por terrenos emergidos. Hay una diferencia fundamental entre ellas. La corteza que forma las placas oceánicas está formada por rocas basálticas, procedentes del Manto, por lo que presenta una densidad elevada. En las placas continentales, por encima de esa corteza basáltica aparecen materiales graníticos mucho menos densos. Esto hace que, en su conjunto, las placas litosféricas oceánicas sean más densas que las placas continentales. Esta diferencia de densidad tiene importancia cuando dos placas litosféricas chocan entre sí:

• Choque entre dos placas oceánicas: las dos placas son muy densas, lo que hace que la convección las arrastre a ambas hacia el interior de la Tierra. De este modo se forman surcos extremadamente profundos en el límite entre ambas placas, que reciben el nombre de fosas oceánicas. El hundimiento de los materiales rocosos hace que estos se calienten, llegando a fundirse, de modo que se producen erupciones volcánicas, dando lugar a archipiélagos volcánicos dispuestos, típicamente, en forma de arco, ya que siguen la posición del límite de las placas. Ocasionalmente se producen maremotos en estas zonas. La estructura más representativa de este fenómeno se localiza en las islas Marianas. Se trata de un archipiélago de origen volcánico, en forma de arco, junto al cual aparece la fosa oceánica del mismo nombre, donde se encuentra el punto más profundo de la superficie de la Tierra. El proceso de hundimiento de los materiales hacia el interior de la Tierra recibe el nombre de subducción.

• Choque entre una placa oceánica y una placa continental: en este caso la placa oceánica es más densa que la continental, por lo que ésta tiende a quedarse en la superficie mientras que la placa oceánica se hunde bajo ella. Se trata, de nuevo, de un proceso de subducción que da origen a la formación de una fosa oceánica y de un arco de islas, siendo Japón el ejemplo más paradigmático de este tipo de estructuras

Sin embargo, existen diferencias importantes con el caso anterior. Al estar cerca de un continente, la fosa oceánica recibe grandes cantidades de materiales erosionados que se acumulan en ella, formando un geosinclinal. La cantidad total de sedimentos es enorme, llegando a alcanzar profundidades de varios kilómetros, y dando lugar a la formación de rocas sedimentarias y, en su fondo, metamórficas. Estos sedimentos son empujados por la placa oceánica y pueden llegar a plegarse, formando grandes cadenas montañosas dispuestas a lo largo de la costa de un continente. El mejor ejemplo que se puede citar de estas estructuras es la cadena montañosa que se extiende, de forma prácticamente continua, desde Alaska hasta el extremo sur del continente americano, a lo largo de toda su costa occidental.

Otra diferencia importante entre la subducción que ocurre entre dos placas oceánicas o entre una placa oceánica y una continental es que los materiales que subducen en este caso son sobre todo sedimentos, de carácter ácido y muy viscosos. Esto hace que en estas zonas se produzcan tanto terremotos de gran intensidad como erupciones volcánicas explosivas

Este tipo de procesos permite explicar el origen y la distribución de la mayoría de las cordilleras montañosas de nuestro planeta.

• Choque entre dos placas continentales: en este caso las dos placas son poco densas, y ninguna de las dos tiende a hundirse. En vez de que ocurra eso, las dos chocan entre sí y se pliegan, dando lugar a una cordillera que queda ubicada entre dos zonas continentales. Como no hay hundimiento de materiales este proceso recibe un nombre diferente: obducción. En general, antes de que dos fragmentos de corteza continental lleguen a chocar directamente, se ha producido en su margen la subducción de un fragmento de corteza oceánica, por lo que ya existen en ellos cadenas montañosas litorales, entre las cuales se eleva una nueva cordillera, más elevada aún que la anterior.
El ejemplo más claro de obducción es la formación del Himalaya, uqe se produjo como resultado del choque del subcontinente indio con el continente asiático.

Este mismo proceso se producirá en el futuro en la Cuenca Mediterránea. El continente africano se está desplazando hacia el norte, chocando con el sur del continente europeo, lo que provocará el cierre del Mediterráneo. Los sedimentos que se están acumulando en su fondo se plegarán y formarán una cordillera entre los Alpes y el Atlas.

La Tectónica de placas permite explicar, por lo tanto, los principales acontecimientos geológicos que han ocurrido en nuestro planeta a lo largo de su historia, así como los principales fenómenos geológicos internos que ocurren en él en la actualidad. En particular, los límites de placa son las zonas donde se producen la práctica totalidad de volcanes y terremotos. Conocer a fondo la dinámica de las placas tectónicas tiene, por tanto, utilidad en la previsión y prevención de los efectos de este tipo de fenómenos

La tectónica de placas: un paradigma explicativo en la Geología - I

Una de las teorías científicas actuales con mayor proyección, en función del número de fenómenos que explica, en particular en el ámbito de las Ciencias de la Tierra y la Geología, es la Tectónica Global, también llamada Tectónica de Placas. Gracias a esta teoría es posible explicar el mecanismo de formación los océanos y de las cordilleras montañosas, su distribución geográfica, la distribución geográfica de los fósiles... Desde un punto de vista más aplicado, la Tectónica también permite identificar las zonas donde existe riesgo de que ocurran erupciones volcánicas o terremotos, lo que hace posible la ordenación del territorio y la adopción de medidas preventivas para reducir sus daños...

Los elementos básicos a partir de los que se elabora la teoría de la Tectónica de Placas son la diferenciación dinámica de los materiales terrestres (es decir, según su respuesta a los esfuerzos), la existencia de una fuente de calor en la Mesosfera profunda y la capacidad de los materiales de la Mesosfera de transmitir ese calor mediante convección hacia las capas más superficiales del planeta.

En cuanto al primer aspecto, en nuestro planeta pueden distinguirse tres capas que se caracterizan por responder de modo diferente ante los esfuerzos: la Litosfera, la más superficial, presenta un comportamiento rígido, es decir, los materiales que la constituyen se rompen cuando se les aplica una fuerza. Por el contrario la Mesosfera, la capa intermedia, tiene un comportamiento típicamente plástico, lo que significa que al aplicarles fuerzas se deforman permanentemente, pero sin romperse. Por último, la parte externa de la Endosfera es líquida.

La energía térmica de la Mesosfera se debe a las desintegraciones radiactivas que sufren los materiales pesados presentes en él. El núcleo también está caliente, pero su temperatura no es suficiente para explicar el flujo de calor que llega hasta la superficie. Por último, el comportamiento plástico de la Mesosfera permite que este calor se transmita hasta la superficie mediante un mecanismo de convección: los materiales  calientes, menos densos, pueden fluir hacia el exterior de la Mesosfera, empujando desde abajo la litosfera. Este es el detalle más delicado de la Tectónica, ya que supone que materiales que se encuentran en estado sólido tengan capacidad de fluir.

Modelo químico	Modelo dinámico
Corteza	Litosfera
Manto superior
Manto inferior	Mesosfera
Núcleo externo	Endosfera
Núcleo interno

La energía térmica que llega a la Litosfera, de comportamiento rígido, hace que ésta se rompa en las zonas donde se produce el ascenso de materiales calientes. Las fracturas hacen que la superficie del planeta quede dividida en fragmentos de gran extensión llamados placas litosféricas. Las líneas de fractura, llamadas bordes de placa, coinciden con las zonas en las que el material caliente sube hasta la superficie de la Tierra, o con las zonas en las que se cierra la corriente de convección, donde el material ya frío vuelve a hundirse hacia las profundidades del Manto. El movimiento horizontal del material de la Mesosfera por debajo de las placas litosféricas posee la suficiente energía como para arrastrar la placa con él, de modo que las placas son móviles. Su desplazamiento alcanza velocidades de hasta algunos centímetros por siglo, muy elevadas para fenómenos geológicos.

El material que asciende desde la Mesosfera llega a aflorar a la superficie, dando lugar a procesos volcánicos. Estas rocas fundidas que alcanzan la superficie desplaza las rocas más antiguas, dando lugar a la expansión de la superficie. Se sabe que la Tierra no ha cambiado significativamente de tamaño a lo largo de su historia geológica, lo que supone que este material emitido por el Manto debe regresar a él, lo que ocurre a lo largo de las zonas de descenso de las corrientes de convección.

Así pues, la Tectónica postula que la Litosfera está dividida en un conjunto de fragmentos de gran tamaño, llamados placas, cuyos límites se sitúan en los tramos verticales, ascendentes o descendentes, de las corrientes de convección de la Mesosfera. Los límites o bordes de placa son, debido a esto, zonas de intensa actividad geológica.

Según los procesos que ocurren en los límites de placa, se pueden distinguir varios tipos de bordes de placa:

• En las zonas donde asciende el material de la Mesosfera, las placas se separan entre sí. El borde de placas se denomina, por lo tanto, divergente. Asimismo, la llegada de materiales procedentes de la Mesosfera da lugar a la creación de nueva Corteza, por lo que también reciben el nombre de bordes constructivos.
• En las zonas donde el material regresa a la Mesosfera, a lo largo de las ramas descendentes de las corrientes de convección, las placas se aproximan entre sí, lo que explica el nombre de bordes convergentes para estos límites. Asimismo, en estas zonas se produce la destrucción de una parte de la Corteza, por lo que se habla también de bordes destructivos.
• Por último, hay zonas en las que las placas se mueven siguiendo direcciones paralelas entre sí. Estos límites se denominan bordes transformantes o, como en ellos no se crea ni se destruye Corteza, bordes pasivos.

Los movimientos de ascenso y descenso de los materiales que forman parte de la Mesosfera están estrechamente relacionados con el vulcanismo. Sin embargo, es necesario recordar que la Mesosfera se encuentra en estado sólido, mientras que el magma arrojado por los volcanes es una mezcla de rocas sólidas, materiales líquidos (lava) y gases. Existen dos mecanismos que dan lugar a la formación de magmas que, además, explican la diferencia entre las características de los volcanes que los arrojan.

Los materiales que ascienden de la Mesosfera están a temperaturas muy elevadas, pero se mantienen en estado sólido debido a la presión de las rocas que se encuentran sobre ellos. Cuando llegan hasta el exterior, esa presión desaparece por lo que estos materiales pueden llegar a fundirse. Por otra parte, los materiales que se hunden en las partes descendientes de las celdas de convección están inicialmente fríos, pero van aumentando su temperatura por rozamiento con el resto de las rocas.

También hay una diferencia en la composición de los materiales: los procedentes de la Mesosfera tienen carácter básico, dando lugar, sobre todo, a rocas basálticas. Los magmas procedentes de este tipo de rocas son poco viscosos y provocan erupciones volcánicas poco explosivas. Son típicos, por tanto, de bordes constructivos o divergentes. Los materiales de la litosfera que se hunden son, por el contrario, de naturaleza ácida, formados por rocas sobre todo graníticas, y provocan erupciones volcánicas explosivas, típicas de bordes destructivos o convergentes.

El interior de la Tierra I: Métodos de estudio

La Tierra tiene un radio de algo más de 6000 kilómetros, de los cuales apenas se ha conseguido excavar los qunice primeros. A pesar de ello, los geólogos disponen de diferentes procedimientos de estudio que les permiten obtener información del interior de nuestro planeta, hasta el punto de que actualmente se puede decir que se conocen bastantes detalles acerca de su composición, estructura y dinámica. Algunos de estos métodos de estudio son directos, como la exploración geológica, el estudio de los materiales extraídos de las minas o la realización de sondeos geológicos, pero los más importantes son métodos indirectos, entre los que destaca el método sísmico, pero que también incluyen métodos gravimétricos, magnéticos, eléctricos o el estudio de los meteoritos.

La exploración geológica consiste en la recogida y estudio de muestras superficiales, a partir de las cuales se puede conocer su naturaleza y edad, pero también sobre otros aspectos de su historia geológica, como los esfuerzos y deformaciones que han sufrido a lo largo del tiempo. Los datos recogidos se recopilan y representan en el mapa geológico, y pueden ser utilzados también para elaborar cortes geológicos que permiten reconstruir la historia de una zona determinada.

El estudio geológico de las minas también ha proporcionado información interesante acerca del interior de nuestro planenta, a pesar de que las más profundas no alcanzan más allá de los 4 kilómetros de profundidad. Gracias a los datos recogidos en minas se ha conocido, por ejemplo, la existencia de un gradiente geotérmico, es decir, de una variación de la temperatura del terreno en función de la profundidad, de 3ºC cada 100 metros.

Otro procedimiento directo de estudio del interior de la Tierra es la realización de sondeos geológicos, excavaciones que se realizan tanto con fines científicos como tecnológicos (por ejemplo, determinar si el subsuelo de una zona es apto para realizar determinadas obras) y en las que se extrae un cilindro de material llamado testigo. El sondeo más profundo realizado hasta la actualidad es el KSB (Kola Superdeep Borehole), al norte de Rusia, que ha llegado hasta los 15 km. Los testigos permiten crear litotecas, es decir, colecciones de material rocoso que proporcionan información de rocas y fósiles profundos.

En cuanto a los metodos indirectos de estudio del interior de la Tierra, el más utilizado es el método sísmico, que trata de obtener información a partir de las ondas emitidas por un terremoto. Un sismo, seísmo o terremoto es una sacudida brusca del terreno causada por la liberación brusca de la energía elástica acumulada en los bordes de una falla. La energía elástica es el tipo de energía mecánica que poseen los materiales sometidos a un esfuerzo antes de romperse, y una falla es una discontinuidad entre los materiales geológicos que forman el terreno.

La energía liberada en el foco del terremoto se propaga en todas las direcciones mediante ondas materiales de varios tipos. Las características de cada una de esas ondas son de particular interés porque proporcionan información acerca de los materiales que atraviesan.

Del foco sísmico parten dos tipos de ondas, las P o primarias y las S o secundarias. Las P son ondas longitudinales y se transmiten a través de cualquier tipo de medio, mientras que las S son transversales, tienen una velocidad de propagación menor que las S y no se transmiten a través de medios fluidos. Las ondas P y S permiten conocer aspectos fundamentales de los medios a través de los cuales se transmiten:

•  Los cambios que se producen en las características del medio: cuando las ondas (de cualquier tipo) pasan de un medio a otro de características diferentes sufren un cambio en su velocidad (se refractan). Así se han identificado tres cambios bruscos de propiedades, o discontinuidades, que separan cuatro capas concéntricas, que de fuera a dentro son: corteza, manto, núcleo externo y núcleo interno.
• Los cambios graduales que ocurren dentro de un medio sin cambio de composición: dentro de cada capa, algunas características cambian gradualmente, lo que se manifiesta en que las ondas no se propagan en línea recta sino siguiendo trayectorias curvas. Esto ha permitido determinar cambios de densidad y fluidez dentro de la estructura del manto.
• El estado físico de los medios que atraviesan: como las ondas S no se transmiten a través de fluidos, podemos saber, según los tipos de ondas que se reciban en un punto, si éstas han atravesado o no materiales líquidos. De este modo se ha llegado a la conclusión de que el núcleo externo es fluido. Sin embargo, los cambios en la propagación de las ondas P indican que el núcelo interno es sólido, debido a que sus materiales, a pesar de estar a mayor temperatura que los del núcleo externo, están muy comprimidos.

Cuando las ondas P y S alcanzan la superficie del terreno dan lugar a nuevas ondas llamadas superficiales porque solo se transmiten por el suelo, y que son las principales responsables de los daños causados por el terremoto.

El estudio de la propagación de las ondas sísmicas ha permitido elaborar un modelo del interior de la Tierra según el cual nuestro planeta está diferenciado en varias capas. Los cambios en la composición permiten distinguir tres de ellas, corteza, manto y núcleo, mientras que los cambios en el comportamiento de los materiales sometidos a esfuerzos establece otras capas diferentes: litosfera, que comprende la corteza y la capa superior del manto, y que presenta comportamiento rígido (se rompe cuando se le aplica una fuerza), la mesosfera, formada por el resto del manto, y la endosfera, equivalente al núcleo, dividida a su vez en núcleo externo (líquido) y núcleo interno (sólido).

Desde el punto de vista de los fénomenos geológicos, el modelo dinámico resulta mucho más interesante que el basado en la composición. Los aspectos fundamentales de este modelo son que la mesosfera libera grandes cantidades de calor, generado como consecuencia de la desintegración radiactiva de sus materiales. Este calor se transmite hacia la superficie de la Tierra mediante convección ya que, aunque el manto no sea realmente un fluido, presenta un comportamiento plástico, pudiendo deformarse y fluir ante tales cantidades de energía. Para hacernos una idea, podemos visualizar los materiales del manto como si estuvieran formados por plastilina, material evidentemente sólido pero que responde de modo plástico a los esfuerzos. Cuando los materiales calientes que se desplazan desde la mesosfera profunda hacia el exterior transmiten su energía a la Litosfera, ésta responde de forma rígida, rompiéndose en fragmentos llamados placas. Este modelo es, por tanto, la base explicativa de la Tectónica Global.

Evolución geológica de la Tierra: la evolución de la atmósfera

Hace unos 4500 millones de años, una vez que se habían producido las consecuencias "a corto plazo" del Gran Acontecimiento Térmico, nos encontramos con un planeta bastante similar al actual, desde el punto de vista geológico: la Tierra presenta una estructura interna diferenciada en capas (núcleo, manto y corteza) y dos capas externas formadas por materiales ligeros: la hidrosfera, capa de agua en estado líquido o sólido que cubre la mayor parte de la superficie, y la atmósfera, capa gaseosa que rodea por completo al planeta. De hecho, apenas se aprecian diferencias entre el aspecto del planeta en ese momento y la actualidad, excepto por la composición de la atmósfera.

Es difícil conocer en detalle la composición de la atmósfera primitiva, aunque hay algunos datos que sí que poseemos: no tenía oxígeno y su composición probablemente fuera similar a la de los gases emitidos por los volcanes. También hay que tener en cuenta las sustancias que pudieron ser aportadas por los cometas.

En estas condiciones, con la Tierra aún a mayor temperatura que en la actualidad, se supone que la atmósfera debió estar formada sobre todo por vapor de agua, dióxido de carbono y otros gases como nitrógeno, óxidos de azufre y nitrógeno, etc.

La abundancia de dióxido de carbono y vapor de agua tiene gran importancia a la hora de entender la evolución del clima de nuestro planeta. Una atmósfera como la descrita en el párrafo anterior sería bastante similar a la del Venus actual, planeta en el que se da un efecto invernadero tal que eleva su temperatura a varios cientos de grados centígrados. En esas condiciones, la aparición de la vida hubiera resultado imposible. La aparente paradoja se resuelve si tenemos en cuenta que en la época en cuestión, hace unos 4.500 millones de años, el Sol debía ser una estrella más fría que en la actualidad, de modo que un efecto invernadero de gran intensidad habría permitido mantener una temperatura adecuada para que el agua recién formada o recién recibida pasara al estado líquido, sin llegar a congelarse totalmente.

La evolución posterior de la atmósfera debió permitir mantener un estado de equilibrio térmico más o menos estable, de modo que, a medida que se consumía el calor del gran acontecimiento térmico, el Sol iba aumentando su temperatura. La atmósfera actuaría como mecanismo de regulación, mediante la condensación del vapor de agua, manteniendo una temperatura media en el planeta que hiciera posible la permanencia de la hidrosfera y, con ella, la evolución de los seres vivos.

Precisamente los organismos fueron los responsables de los siguientes grandes cambios en la composición atmosférica: por una parte, en primer lugar, la aparición de los organismos autótrofos, capaces de utilizar el dióxido de carbono para producir sus propias moléculas, retiró progresivamente este gas de la atmósfera, reduciendo la intensidad del efecto invernadero producido por él y contribuyendo a mantener el equilibrio climático del planeta.

Por otra parte, hace unos 3.000 millones de años se produjo un hito evolutivo fundamental en la historia de nuestro planeta: la aparición de los organismos aerobios. Se trataba, inicialmente, de cianobacterias capaces de utilizar el agua en el proceso de la fotosíntesis, lo que incrementaba su rendimiento energético a costa de producir oxígeno, sustancia ausente de la atmósfera hasta ese momento y que resultaba tóxica para todos los organismos existentes hasta entonces. Además de las implicaciones biológicas que tuvo ese proceso (aparición de los eucariotas), la cantidad de oxígeno generada por estos seres vivos fue tal que este gas se fue acumulando en la atmósfera en grandes cantidades. Hace unos 600 millones de años la concentración de oxígeno en la atmósfera era tan alta que resultaba suficiente para que se formara una capa de ozono (O₃), sustancia que absorbe una buena parte de la radiación ultravioleta procedente del Sol, protegiendo a los seres vivos de las mutaciones provocadas por ella.

En resumen, el proceso de evolución atmosférica en la Tierra muestra una relación de interdependencia entre varios procesos y características peculiares de nuestro planeta: los cambios en la emisión de energía por parte del Sol, la concentración atmosférica de gases de invernadero (en particular del CO₂) y la actividad de los seres vivos, que influyó claramente sobre la concentración de dióxido de carbono.

La Tierra: origen y evolución

La historia geológica de nuestro planeta empieza hace unos 4.600 millones de años, en una nebulosa planetaria,  una nube de gas cuya masa total era algo mayor que la de nuestro actual sistema solar que se encontraba girando sobre sí misma. La atracción gravitatoria de la masa de gas hizo que esta se contrajera, aumentando su velocidad de giro como consecuencia del principio de conservación del momento de inercia (lo que le ocurre a un patinador cuando gira sobre el hielo).

La elevada concentración del gas en estas situaciones provocó que aumentaran los choques entre sus moléculas, haciendo que la masa se calentara. El resultado debió ser la formación de una masa central esférica (la protoestrella) rodeada de un disco de materia aplanado. Estructuras similares se han observado en las estrellas T Tauri.

Dentro de este protosistema, la estrella evolucionó aumentando su temperatura hasta alcanzar la necesaria para que se iniciara la fusión nuclear. Entre tanto, la formación de los planetas ocurrió mediante choques inelásticos entre fragmentos rocosos de pequeño tamaño (unos pocos kilómetros de diámetro). Este proceso, durante el cual los pequeños cuerpos llamados planetesimales se iban fundiendo entre sí recibe el nombre de acreción, y tuvo lugar a baja temperatura, por lo que los planetas embrionarios que se formaron durante el proceso no llegaron a fundirse.

La acción del viento solar, es decir, de las partículas emitidas por la estrella, acabó limpiando de polvo y fragmentos menores el conjunto del sistema. El resultado, en lo que se refiere a los planetas rocosos, fue la formación de cuerpos similares a Mercurio o la Luna: esferas sometidas a un intenso bombardeo meteorítico, con un gran número de cráteres en su superficie, con pocos compuestos volátiles (su masa era demasiado baja para retener esas sustancias) y con una estructura geológica homogénea (sin capas diferenciadas).

Inicialmente, en la parte del Sistema Solar que ahora está ocupada por los planetas interiores debieron formarse unos veinte de estos cuerpos, que fueron chocando entre sí hasta reducir su número a los cuatro actuales.

La formación de la Luna debió producirse en una fase posterior. Nuestro satélite tiene un tamaño desproporcionadamente grande, respecto al de nuestro planeta, de modo que resulta improbable que fuera atrapada por la gravedad terrestre. En lugar de esto, se supone que lo que debió ocurrir fue un choque contra un cuerpo de gran tamaño, posiblemente parecido al volumen actual de la Tierra, que arrancó grandes cantidades de material del planeta. Una parte de estos fragmentos volvió a caer sobre nuestro planeta, pero otra partese condensó para originar la Luna.

Incluso al final de este proceso, la Tierra era un cuerpo homogéneo, no diferenciado en capas, y sin atmósfera ni hidrosfera, ya que los fragmentos a partir de los cuales se había formado no tenían compuestos volátiles.

Evolución geológica de la Tierra

Lo que sí había en la Tierra, sin embargo, era una considerable cantidad de materiales radiactivos. En un momento dado, de hecho, debieron acumularse en cantidad suficiente como para fisionarse espontáneamente, iniciando una reacción en cadena que debió afectar a todo el planeta, provocando la fusión total del mismo. Este proceso, conocido como "Gran acontecimiento térmico" tuvo importantes consecuencias geológicas en nuestro planeta, determinando su evolución posterior.

En primer lugar, la fusión del planeta provocó que los materiales se fueran ordenando según su densidad. Los más pesados se hundieron en el fluido, situándose en el centro del planeta, mientras que los más ligeros quedaron en la superficie. En nuestro planeta el elemento más pesado que se encuentra en una proporción significativamente grande es el hierro. El hundimiento del hierro hacia el interior del planeta (colapso o catástrofe del hierro) permitió la formación del núcleo y, lo que es más importante, la aparición del campo magnético terrestre, que ha jugado un importante papel en la evolución de la vida en la Tierra: la presencia de un campo magnético intenso, como el terrestre, permite desviar las partículas cargadas que constituyen el viento solar que, de hecho, solo alcanzan nuestro planeta en los círculos polares, donde convergen las líneas de fuerza del campo magnético. La penetración de las partículas del viento solar en la atmósfera da lugar a las auroras boreal y austral. Entre tanto, el resto del planeta queda protegido de esta forma de radiación, enormemente energética, que habría impedido la evolución de la vida en la Tierra, debido a su gran poder mutagénico.

El resto de los materiales constituyentes de nuestro planeta también se ordenaron en función de su densidad, lo que originó la diferenciación en capas concéntricas que presenta la Tierra en la actualidad: núcleo, manto y corteza.

Otro de los efectos del gran acontecimiento térmico fue la formación de nuevos compuestos químicos, que originalmente estaban ausentes en la composición del planeta. Entre estas sustancias, producidas como consecuencia de las reacciones químicas que tuvieron lugar durante la fusión planetaria, aparecieron sustancias de bajo peso molecular: agua, dióxido de carbono, nitrógeno... Estos compuestos no habían podido ser retenidos por la baja gravedad de los planetesimales, pero sí que podían quedarse retenidos en un planeta del tamaño terrestre. El enfriamiento del planeta cuando se hubo consumido la mayor parte del combustible radiactivo permitió que una parte de esos compuestos formara la atmósfera primitiva, mientras que el agua pudo formar la hidrosfera.

Una teoría distinta, basada en la comparación de los isótopos presentes en la atmósfera con los que son emitidos por los volcanes, sugiere que el agua y los gases atmosféricos proceden, al menos en una buena parte, del impacto de cometas de hielo.