Crédito de la imagen: Woods Hole Oceanográfico
Muchas cosas tenían que ir bien para que la vida se produjera. Si regresas, todo comienza con un universo Big Bang que da lugar al espacio y al tiempo. En ese universo primitivo, la luz hizo eco, disminuyendo su vitalidad, los elementos primordiales se fusionaron y luego se condensaron en una primera generación de estrellas reproductoras masivas. Después de calentarse a la noción (por compresión gravitacional), la materia primordial comenzó a fusionarse en núcleos estelares y una forma menor de luz se movió hacia afuera para calentar e iluminar un Universo joven y potencialmente en constante expansión.
Más tiempo y más espacio vieron a muchas de esas primeras estrellas azules implosionar (después de vivir vidas muy cortas). Las explosiones posteriores arrojaron grandes cantidades de átomos más pesados, no primordiales, al espacio. De esta rica dotación cósmica se formaron nuevas estrellas, muchas de ellas con asistentes planetarios. Debido a que estos soles de segunda y tercera generación son menos masivos que sus progenitores, arden más lentamente, más fríos y mucho, mucho más tiempo, algo esencial para el tipo de niveles de energía benignamente consistentes necesarios para hacer posible la vida orgánica.
Aunque las estrellas reproductoras se formaron a unos cientos de millones de años del Big Bang, la vida aquí en la Tierra tomó su tiempo. Nuestro Sol, una estrella de tercera generación de masa modesta, se formó unos nueve mil millones de años después. Las formas de vida se desarrollaron poco más de mil millones de años después de eso. Cuando esto ocurrió, las moléculas se combinaron para formar compuestos orgánicos que, en condiciones adecuadas, se unieron como aminoácidos, proteínas y células. Durante todo esto, una capa de complejidad se agregó a otra y las criaturas se volvieron cada vez más perceptivas del mundo que las rodeaba. Finalmente, después de más de miles de millones de años, se desarrolló la visión. Y la visión, añadida a un sentido subjetivo de conciencia, hizo posible que el Universo se mirara a sí mismo.
La investigación empírica sobre los fundamentos de la vida muestra que una mezcla de elementos bien elegidos (hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno) expuestos a la radiación ultravioleta no ionizante forma aminoácidos. Los aminoácidos en sí mismos tienen una notable capacidad de encadenarse en proteínas. Y las proteínas tienen una capacidad más bien "proteica" para dar forma y comportamiento a las células. Ahora se considera totalmente posible que los primeros aminoácidos se formaron en el espacio.1 - Protegido de formas más duras de radiación dentro de vastas nubes compuestas de material primordial y material estelar. Por esta razón, la vida puede ser un fenómeno omnipresente que solo espera ciertas condiciones favorables para arraigarse y crecer en una amplia variedad de formas.
Actualmente, los exobiólogos creen que el agua líquida es esencial para la formación y multiplicación de la vida orgánica. El agua es una sustancia extraordinaria. Como solvente suave, el agua permite que otras moléculas se disocien y mezclen. Mientras tanto, es muy estable y transparente a la luz visible, algo útil si los bióticos obtienen energía directamente de la luz solar. Finalmente, el agua mantiene bien la temperatura, elimina el exceso de calor a través de la vaporización y flota cuando se enfría para solidificarse como hielo.
Según el exobiólogo de la NASA Andrew Pohorille, "el agua une las moléculas orgánicas y permite la organización en estructuras que finalmente se convierten en células". Al hacerlo, el agua actúa en una matriz incomparable que permite a las moléculas orgánicas formar estructuras autoorganizadas. Andrew cita una propiedad única asociada con el agua que hace posible la autoorganización y el crecimiento: “El efecto hidrofóbico es responsable del hecho de que el agua y el aceite no se mezclan, los jabones y los detergentes 'capturan' la suciedad aceitosa durante el lavado en agua y gran cantidad de otros fenómenos. En términos más generales, el efecto hidrofóbico es responsable de segregar las moléculas no polares (aceitosas) o partes de moléculas del agua, para que puedan mantenerse juntas aunque no estén unidas. En biología, estas son precisamente las interacciones responsables de la formación de paredes celulares membranosas y de plegar proteínas en estructuras funcionales ".
Para que el agua tome el estado líquido, debe permanecer en un rango relativamente estrecho de temperaturas y presiones. Debido a esto, solo unos pocos planetas bien ubicados, y posiblemente un puñado de lunas grandes se ven favorecidos con las condiciones necesarias para dejar vivir la vida. En muchos casos, todo se reduce a una forma de bienes raíces celestiales: ubicación, ubicación, ubicación ...
La vida temprana en la Tierra fue muy simple en forma y comportamiento. Aunque celulares, carecían de un núcleo central (procariota) y otras subestructuras (orgánulos). Al carecer de un núcleo, tales células se reproducen asexualmente. Estos anaerobios subsistieron principalmente creando (anabolizando) gas metano a partir de hidrógeno y dióxido de carbono. Les gustaba el calor, ¡y había mucho para todos!
El hecho de que la vida desarrollada en la Tierra no sea tan sorprendente como uno podría pensar. La vida ahora se considera mucho más robusta de lo que alguna vez se imaginó. Incluso ahora los respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano expulsan agua casi hirviendo. Adyacente a tales respiraderos, la vida, en forma de gusanos y almejas gigantes del tubo, florece. En lo profundo de la superficie de la Tierra se encuentran bacterias anaerobias que metabolizan minerales. Tales condiciones se consideraron imposibles durante la mayor parte del siglo XX. La vida parece surgir incluso en las condiciones más duras.
A medida que las formas de vida avanzaban en nuestro mundo, las células desarrollaron orgánulos, algunas incorporando células menores y más especializadas en sus estructuras. El planeta se enfrió, su atmósfera se aclaró y la luz del sol jugó sobre los océanos. Surgieron bacterias primitivas que fijaban la energía de la luz solar como alimento. Algunos permanecieron procariotas mientras que otros desarrollaron un núcleo (eucariota). Estas bacterias primitivas aumentaron el contenido de oxígeno de la atmósfera de la Tierra. Todo esto ocurrió hace unos 2 mil millones de años y fue esencial para respaldar la calidad y cantidad de vida que actualmente habita "el Planeta Azul".
Originalmente, la atmósfera consistía en menos del 1% de oxígeno, pero a medida que aumentaban los niveles, las formas de vida que se alimentan de bacterias se adaptaron para sintetizar agua a partir de oxígeno e hidrógeno. Esto liberó mucha más energía de la que es capaz el metabolismo de metano. La síntesis controlada de agua fue un gran logro para la vida. Considere los experimentos de laboratorio de química de la escuela secundaria donde el hidrógeno y el gas oxígeno se combinan, calientan y luego explotan. Las formas de vida primitivas tuvieron que aprender a manejar estas cosas muy volátiles de una manera mucho más segura, poniendo a prueba el fósforo en la conversión de ADP a ATP y viceversa.
Más tarde, hace aproximadamente mil millones de años, se formaron las criaturas multicelulares más simples. Esto ocurrió cuando las células se unieron por el bien común. Pero esas criaturas eran colonias simples. Cada celda era completamente autónoma y se ocupaba de sus propias necesidades. Todo lo que necesitaban era una exposición constante al caldo tibio de los primeros océanos para adquirir nutrientes y eliminar los desechos.
El próximo gran paso en la evolución de la vida.2
llegó a medida que se desarrollaron tipos especializados de tejido celular. Los músculos, los nervios, la epidermis y el cartílago avanzaron el desarrollo de las muchas formas de vida complejas que ahora pueblan nuestro planeta, ¡desde plantas florecientes hasta jóvenes astrónomos en ciernes! Pero esa primera criatura organizada bien pudo haber sido un gusano (anélido) excavando a través del limo marino de hace unos 700 millones de años. Al carecer de ojos y un sistema nervioso central, solo poseía la capacidad de tocar y degustar. Pero ahora la vida tenía la capacidad de diferenciarse y especializarse. La criatura misma se convirtió en el océano ...
Con el advenimiento de criaturas bien organizadas, el ritmo de vida se aceleró:
En 500 MYA, los primeros vertebrados evolucionaron. Probablemente eran criaturas con forma de anguila que no se veían pero que eran sensibles a los cambios químicos (y posiblemente eléctricos) en sus entornos.
En 450 MYA, los primeros animales (insectos) se unieron a las plantas de enraizamiento en tierra.
Unos 400 MYA los primeros vertebrados salieron del mar. Este pudo haber sido un pez anfibio que subsistía de insectos y plantas a lo largo de la costa.
Hacia 350 MYA, surgieron los primeros reptiles "iguana". Estos poseían mandíbulas fuertes y duras en un cráneo de una sola pieza. A medida que crecían, estos reptiles aligeraron sus cráneos agregando orificios (más allá de las cuencas de los ojos). Antes de que los dinosaurios dominaran la tierra, los cocodrilos, tortugas y pterasaurios (reptiles voladores) los precedieron.
Los mamíferos primitivos se remontan casi 220MY. La mayoría de estas criaturas eran pequeñas y parecidas a roedores. Las versiones posteriores desarrollaron la placenta, pero las especies anteriores simplemente eclosionaron los huevos internamente. Todos los mamíferos, por supuesto, son de sangre caliente y por eso deben comer vorazmente para mantener la temperatura corporal, especialmente en las noches frías y ventosas que rastrean galaxias débiles a lo largo del río Eridanus ...
Al igual que los mamíferos, las aves de sangre caliente requieren más alimento que los reptiles, pero al igual que los reptiles, ponen huevos. ¡No es una mala idea para una criatura de vuelo! Hoy las aves celestiales vuelan (como Cygnus el cisne y Aquila el águila de fines de verano) porque las aves reales volaron alrededor de 150 MYA.
Los primeros primates existieron incluso durante el tiempo de la extinción de los dinosaurios. Evidencias sólidas respaldan la idea de que los dinosaurios pasaron como un grupo después de que un asteroide, o cometa, impactara la península de Yucatán en los Estados Unidos Mexicanos. Después de este evento catastrófico, las temperaturas cayeron a medida que descendía un invierno "no nuclear". En tales condiciones, la comida era escasa, pero la sangre caliente entró en juego. Sin embargo, no pasó mucho tiempo antes de que un tipo de "gigantismo" pronto reemplazara a otro: los mamíferos mismos crecieron a tamaños extraordinarios y los más grandes se desarrollaron en el útero del mar y ahora toman la forma de las grandes ballenas.
El final de los "lagartos terribles" no fue la primera extinción masiva de la vida: cuatro muertes anteriores la precedieron. Hoy, conscientes del potencial de otros impactos cataclísmicos, algunos de los astrónomos del mundo vigilan los fragmentos de escombros en órbita cerca de la Tierra que quedan de la formación del sistema solar. Los tipos más pequeños, los meteoritos, por ejemplo, muestran espectáculos inofensivos de luz celestial. Los meteoros más grandes (bólidos) ocasionalmente propagan "llamas" y arrastran "humo" cuando chocan contra la Tierra. Los cuerpos más grandes han dejado estela de devastación natural a través de kilómetros de bosques, sin siquiera dejar rastro de su propio material de "fiesta de choque". Pero los intrusos más grandes tienen poca modestia. Un asteroide o cometa de un kilómetro de diámetro significaría una calamidad absoluta para un centro de población. Los cuerpos diez veces ese tamaño pueden explicar muertes masivas del tipo que deletreó el final de la dinosauria.
Los seres humanos primero caminaron erguidos unos 6MYA. Esto probablemente ocurrió cuando el camino divergió entre los protochimpancés y los primeros homínidos. Esa divergencia siguió a un período de diez millones de años de rápida evolución de los primates y se mezcló en un ciclo de seis millones de años de evolución humana. Las primeras herramientas de piedra fueron hechas a mano por humanos hace aproximadamente 2 millones de años. Un miembro emprendedor de la especie humana aprovechó el fuego un millón de años después. La tecnología ganó impulso muy lentamente: han pasado cientos de miles de años sin ninguna mejora significativa en las herramientas utilizadas por las sociedades tribales de antaño.
Los humanos modernos se originaron hace más de 200,000 años. Unos 125 mil años después ocurrió un evento que pudo haber reducido a toda la población humana del planeta Tierra a menos de 10,000 individuos. Ese evento no fue de naturaleza extraterrestre: la Tierra misma probablemente emitió "fuego y azufre" durante la erupción de una cámara de magma cargada de gas (similar a la que se encuentra debajo del Parque Nacional Yellowstone en el oeste de los Estados Unidos). Pasaron otros 65,000 años y la edad de piedra dio paso a la era de la agricultura. Hace 5000 años, las primeras ciudades-estado se unieron en valles fértiles rodeados de climas mucho menos hospitalarios. Civilizaciones enteras han venido y se han ido. Cada uno pasa una antorcha de cultura y tecnología que evoluciona lentamente a la siguiente. Hoy han pasado solo unos pocos siglos desde que las primeras lentes de vidrio con forma de mano humana pusieron el ojo humano en las cosas del Cielo Nocturno.
Hoy, los enormes espejos y las sondas espaciales nos permiten contemplar los vastos confines del universo. Vemos un Cosmos dinámico y muy posiblemente emocionante con una vida más abundante de lo que cualquiera podría imaginar. Al igual que la luz y la materia, la vida puede muy bien ser una cualidad fundamental del continuo espacio-tiempo. La vida podría ser tan universal como la gravitación, y tan personal como una noche sola con un telescopio bajo el cielo nocturno ...
1 De hecho, la huella digital espectrográfica de radiofrecuencia de al menos un aminoácido (glicina) se ha encontrado en vastas nubes de polvo y gas dentro del medio interestelar (ISM). (Ver Aminoácido encontrado en el espacio profundo).
2 Que la vida se desarrolle de formas menos sofisticadas a formas más sofisticadas es una cuestión más allá de la disputa científica. Precisamente cómo se lleva a cabo este proceso es un tema de división profunda en la sociedad humana. Los astrónomos, a diferencia de los biólogos, no están obligados a sostener ninguna teoría particular sobre este tema. Ya sea que la mutación fortuita y la selección natural impulsen el proceso o que exista alguna "mano" invisible para lograr tales cosas, está fuera del ámbito de la investigación astronómica. Los astrónomos están interesados en estructuras, condiciones y procesos en el universo en general. A medida que la vida se vuelva más relevante para esa discusión, la astronomía, en particular la exobiología, tendrá más que decir sobre el asunto. Pero el hecho mismo de que los astrónomos puedan permitir que la naturaleza hable sobre cuestiones tales como una "creación ex nihilo" repentina e instantánea en forma de Big Bang muestra cuán flexible es el pensamiento astronómico con respecto a los orígenes últimos.
Reconocimiento: Mi agradecimiento al exobiólogo
Andrew Pohorille, de la NASA, que me iluminó sobre la gran importancia del efecto hidrofóbico en la formación de estructuras autoorganizadas. Para obtener más información sobre la exobiología, visite el sitio web oficial de la NASA Exobiology Life Through Space and Time a través del cual tuve la suerte de contactar a Andrew.
Sobre el Autor:
Inspirado en la obra maestra de principios de 1900: "El cielo a través de los telescopios de tres, cuatro y cinco pulgadas", Jeff Barbour comenzó a trabajar en astronomía y ciencia espacial a la edad de siete años. Actualmente Jeff dedica gran parte de su tiempo a observar los cielos y a mantener el sitio web.
Astro Geekjoy.
