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.