La historia de la vida en la Tierra nos advierte sobre lo que está pasando

En determinadas ocasiones, durante la ya larga historia de la vida sobre la Tierra, unas cuantas especies consiguieron hacer ciertos descubrimientos verdaderamente excepcionales. Invenciones que no existían antes y cuya aparición fue capaz de cambiar por completo las reglas del teatro ecológico y del drama evolutivo. El impacto de estos hallazgos es tan grande que tras ellos nada vuelve ser como antes.

Un buen ejemplo de este tipo de inventos es la fotosíntesis oxigénica desarrollada por las cianobacterias. Antes de eso en la atmósfera de la Tierra no había oxígeno libre, ni por supuesto ningún ser vivo que, como nosotros, respirarse oxígeno.

Por lo general un gran invento hace que la especie que lo descubre consiga una enorme ventaja selectiva frente a todos sus competidores. Como consecuencia, las rarísimas especies que aciertan en uno de estos hallazgos extraordinarios proliferan desmesuradamente. A cambio llevan a la extinción a buena parte de las otras especies.

Tecnosfera

En este sentido los seres humanos hicimos un descubrimiento excepcional: la tecnología avanzada. Gracias a ella nos hemos vuelto, con mucho, la especie dominante en el planeta. Hasta tal punto es así que, según se estima, el total de los productos que fabricamos, cultivamos o criamos (la llamada Tecnosfera) tiene en la actualidad más masa que todas las demás especies de seres vivos del planeta juntas.

La consecuencia es que mientras disfrutamos de nuestro éxito, a la gran mayoría de las demás especies les va extremadamente mal. Cada día se extinguen algo más de 150 especies, un ritmo de extinción 100.000 veces mayor del que se daba antes de nuestra tecnología.

Sin duda alguna, hoy en día hemos alcanzado un ritmo de extinción de especies tan grande como el que se dio en las peores catástrofes de la historia de la vida en la Tierra, como pudo ser la Gran Extinción del Pérmico 250 millones de años atrás, o la más conocida extinción de los dinosaurios de hace 65 millones de años.

Podríamos pensar -como de hecho hacen muchos- que, con independencia de lo que les ocurra a las demás especies, hoy en día a nosotros nos va tan bien que nada puede terminar con nosotros. Somos extremadamente afortunados… ¿O no?

Jugar mejor

Albert Einstein decía que, para sobrevivir, la humanidad tenía que aprender las reglas del juego y después jugar mejor que nadie.

En este sentido, la historia evolutiva de la vida en la Tierra nos enseña cuáles son las reglas del juego. Desafortunadamente para nosotros, el registro fósil indica que las especies que, como la nuestra, consiguen un éxito descomunal pagan por ello un terrible precio.

Un buen ejemplo de esto ocurrió hace unos 2.600 millones de años. Por aquel entonces, nuestro mundo era muy diferente de lo que es hoy en día. Si en ese momento alguien hubiese fotografiado nuestro planeta desde la orbita lunar (como hizo Bill Anders en su icónica foto Earthrise), obtendría una imagen muy diferente a la del pequeño planeta azul con una atmósfera muy tenue que nos resulta tan familiar. En aquel tiempo la Tierra era un planeta naranja oscuro con una atmósfera extremadamente densa. Sus mares tampoco eran azules, sino de un extraño verde chillón.

El aprovechamiento de la energía solar dio lugar a varios de los mayores cambios de la vida en la Tierra. Piccolo Namek.

Estrategias metabólicas

Hace 2.600 millones de años, la Tierra ya llevaba alrededor de 1.000 millones de años habitada por densas comunidades de microorganismos que prosperaban mediante estrategias metabólicas que hoy consideraríamos de lo más extrañas.

Estos organismos obtenían su energía sin necesidad de respirar oxígeno. De hecho, no había oxígeno libre ni en la atmósfera, ni disuelto en los océanos de esa Tierra primitiva. Así, los microorganismos de esa época utilizaban formas de respiración que hoy nos resultarían extremadamente extrañas.

Siguiendo una extraordinaria serie de metabolismos peculiares, los seres vivos de aquel entonces empleaban elementos como el hidrógeno, el azufre o el hierro, en sus peculiares formas de respiración. Sin duda fueron, con mucho, los más refinados y diversos bioquímicos de la historia de la vida, capaces de explorar las más extrañas formas de biología molecular.

Entre sus excepcionales descubrimientos figuran numerosas formas de fotosíntesis anoxigénica (que no liberaban oxígeno). Al menos cinco grandes grupos descendientes de estos extraños fotosintetizadores han sobrevivido hasta hoy en áreas marginales del planeta. Por ejemplo, uno de estos grupos hace una fotosíntesis que al final libera azufre.

Liberando metano

Ahora estos fotosintetizadores anoxigénicos nos resultan extraños y por fotosintetizadores solemos referirnos exclusivamente a las plantas, algas y fotooxibacterias, es decir a lo fotosintetizadores oxigénicos. Pero la realidad es que estos fotosintetizadores anoxigénicos aparecieron sobre la Tierra mucho antes que los oxigénicos.

El mundo de hace 2.600 millones de años era extraordinariamente diverso y próspero. Y uno de los grupos de microorganismos que más abundaban en él eran las arqueas metanógenas. Estos organismos liberan metano como resultado de su peculiar respiración anaerobia.

Durante millones de años, las arqueas metanógenas consiguieron que hubiese ingentes cantidades de metano en la atmósfera. Sin embargo, el metano es un gas que produce un efecto invernadero muchísimo mayor que el dióxido de carbono (casi 30 veces mayor).

Pero por aquel entonces, el Sol era una estrella más joven y liberaba mucha menos energía de la que produce hoy en día. Así, el ingente trabajo de los metanógenos mantenía a la Tierra razonablemente caliente.

Pero las cianobacterias descubrieron la fotosíntesis oxigénica en la que el agua es el donante primario de electrones. Como resultado este tipo de fotosíntesis escinde las moléculas de agua liberando oxígeno.

La evolución de las especies ha sido accidentada. OpenClipart-Vectors en Pixabay.

Invento extraordinario

Sin duda es un invento extraordinario. Este tipo de fotosíntesis es muchísimo más eficiente que cualquiera de las fotosíntesis anoxigénicas descubiertas por la vida hasta entonces. Pero también es un invento de una enorme complejidad.

Para conseguirlo se necesita que dos complejas maquinarias celulares diferentes (los fotosistemas I y II) funcionen integrados simultáneamente. Sin duda conseguir esta sofisticadísima maquinaria molecular fue extraordinariamente difícil.

Hace 2.600 millones de años existían diversos grupos de bacterias fotosintéticas anoxigénicas. También había dos grupos de cianobacterias primitivas, las Melainabacterias y las Sericytochromatia. A partir de estas un surgió un nuevo grupo de cianobacterias, las Oxifotobacterias, que adquirieron la capacidad de realizar una fotosíntesis oxigénica mediante un sorprendente método: incorporar genes de otras especies de microorganismos (lo que se conoce como transferencia horizontal de genes).

Estas Oxifotobacterias adquirieron la fotosíntesis oxigénica cuando integraron los genes de los fotosistemas I por una parte y del fotosistema II por otra. Ambos fotosistemas ya estaban presentes en otras bacterias fotosintéticas anoxigénicas, Pero nunca habían estado simultáneamente en un organismo vivo.

Una vez que incorporaron en un solo organismo, el conjunto de los genes que codifican ambos fotosistemas las Oxifotobacterias empezaron a realizar la fotosíntesis oxigénica.

Ventaja evolutiva

Este tipo de fotosíntesis oxigénica es decenas de veces más eficiente desde un punto de vista energético que cualquier otro tipo de fotosíntesis anoxigénica. Esto les dio a las cianobacterias Oxifotobacterias que la descubrieron una enorme ventaja. En ese momento eran con mucho los organismos energéticamente más eficientes de la Tierra, los grandes campeones del metabolismo autótrofo.

Pero el ingente éxito de estas cianobacterias empezó a liberar enormes cantidades de oxígeno a la atmósfera. La Tierra empezó a enriquecerse en oxígeno gaseoso que hasta entonces había estado ausente.

Pero el oxígeno era un veneno extremadamente tóxico para los microorganismo anaerobios que poblaban el planeta. A medida que su nivel aumentaba, se fue produciendo un catastrófica pérdida de biodiversidad.

Además, la atmósfera de esa época era rica en metano. Y el metano reacciona con el oxígeno. Como resultado, el metano desaparece por oxidación con el oxígeno atmosférico.

A medida que aumentaba la cantidad de oxígeno atmosférico el metano desaparecía oxidado a dióxido de carbono. Como el efecto invernadero del metano es alrededor de 30 veces superior al del dióxido de carbono, y el Sol en aquella época emitía menos energía de lo que lo hace hoy en día, la Tierra empezó a enfriarse.

Impresión artística de la Tierra enfriándose. En este estadio, las nubes atmosféricas no permiten ver la superficie desde el espacio. Francis Reddy. NASA/Goddard Space Flight Center

La Tierra fue una bola de nieve

El mayor crecimiento de las cianobacterias oxigénicas se alcanzó hace unos 2.400 millones de años. Para entonces ya se había desatado la catástrofe. La atmósfera de la Tierra, sin su elevada concentración de metano, no podía mantener lo suficientemente caliente al planeta. Aunque la inercia térmica de la Tierra consiguió retrasar durante un cierto tiempo el enfriamiento letal, la tragedia estaba servida.

Ajenas a lo que se les avecinaba, las Oxifotobacterias seguían creciendo sin límite alguno.

Entonces se desató la llamada Glaciación Huroniana. Todo parece indicar que fue la glaciación más intensa que padeció nuestro planeta. El mar se heló hasta el ecuador. Incluso en las zonas tropicales el hielo tenía un espesor de centenares de metros. Durante más de 300 millones de años la Tierra fue una bola de nieve.

Sin embargo, tanto el aumento en la emisión de radiación del Sol en su inexorable camino hasta convertirse en una estrella gigante roja, como fenómenos de intenso vulcanismo, que enviaron grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera, consiguieron que a veces la Tierra dejase de ser una bola de nieve, para volver a serlo unos millones de años más tarde. Por fin, hace unos 580 millones de años la Tierra dejó de ser una bola de nieve.

Durante esos períodos, la gran mayoría de las especies que poblaban la Tierra se extinguieron. La vida estuvo a punto de desaparecer. Tan solo en unas pocas “arcas de Noe”, como en algunas fuentes termales o en zonas de dorsales oceánicas donde había agua líquida, pudieron sobrevivir “de milagro” unos cuantos organismos.

Éxito desmedido

El éxito desmedido de una especie hace 2.600 millones de años dio lugar a la mayor extinción masiva de todos los tiempos. Y durante un larguísimo período de unos 1.820 millones de años el clima fue extremadamente adverso. Durante cientos de millones de años la vida peligró.

De hecho, no se recuperó totalmente hasta la gran radiación evolutiva del Cámbrico, hace tan solo unos 542 millones de años.

Como diría Einstein estas son las reglas del juego. Las cianobacterias no pueden pensar. Pero los humanos tal vez deberíamos preguntarnos si vale la pena arriesgarnos a iniciar un largo período de calentamiento letal que lleve a la extinción a la gran mayoría de las especies de la Tierra, incluyéndonos a nosotros mismos.