La aparición de la vida en la Tierra

Breve resumen de la historia de la Tierra, desde la aparición del primer ser vivo hasta la gran extinción de los dinosaurios. Empezaremos el camino por la formación del planeta y el origen de la vida en forma de bacterias unicelulares, después evolucionarán hacia los seres pluricelulares del eón Proterozoico. Finalmente, aparecerán los verdaderos animales. Cada una de las eras geológicas estará dominada por un tipo de animal. La era Paleozoica será la de los peces, la Mesozoica de los reptiles y, finalmente, la Cenozoica la de los mamíferos.

 

Linea del tiempo del origen de la Tierra

Todo empezó unos ocho mil millones de años después del Big-Bang, hace una eternidad. Entonces sólo habían enormes nubes de hidrógeno y polvo cósmico en un lento movimiento de rotación. Como si fuera una peonza gigante dando vueltas sobre sí misma, a cámara lenta, en medio del frío y la oscuridad del espacio.

Este pausado proceso de formación de sistemas solares, estrellas o planetas recibe el nombre de “acrecimiento” o “acreción”.

En el siguiente enlace podéis echar un vistazo a algunas simulaciones del proceso de formación de un planeta.

Y por fin, hace 4.600 millones de años (Ma), se formó la Tierra. La tercera bolita rocosa más cercana al sol.

Para representar los eventos asociados a la historia evolutiva de la Tierra se utiliza la llamada “Escala temporal geológica”.

¿Qué es el eón Hadeico?

La primera etapa, que comenzó hace 4.600 Ma, se conoce de modo informal como eón Hádico o Hadeico. En el episodio se explica el porqué de este nombre.

La Teoría del gran impacto explica la formación de la Luna.

Animación sobre la formación de la Luna durante el eón Hadeano realizada por Marvel [CC BY-SA 3.0]

De esta época tan sólo conservamos vestigios en el interior de algunos cristales de zircón depositados en una región remota de Groenlandia. Gracias a su estudio sabemos que la Tierra tuvo atmósfera y agua desde el principio, y que toda la materia contenida en el planeta se encontraba en estado líquido o gaseoso debido a las altísimas temperaturas. Sin embargo, por la fuerza de la gravedad, ni siquiera los gases podían escapar al espacio exterior. Algo que sí ocurrió con otros planetas más pequeños.

Resumen del eón Arcaico

Hace 4.000 Ma el eón Hádico terminó y se inició el siguiente periodo en la historia evolutiva de la Tierra, el eón Arcaico o Arqueano.

Un eón no es una medida precisa de tiempo. Su significado proviene de la palabra griega aión que significa “eternidad”. Por eso utilizamos los eones para referirnos a cantidades indefinidamente grandes de tiempo.

Durante el eón Arcaico, la atmósfera y la superficie del planeta comenzaron a enfriarse poco a poco, lo que permitió que el agua cambiase a estado líquido cubriendo la superficie de la Tierra con un enorme océano.

El núcleo del planeta seguía siendo una masa incandescente compuesta por una aleación de níquel y hierro. De ahí que se conozca como NiFe, un nombre derivado a partir de los símbolos químicos de estos dos elementos.

Obra realizada por Jeremy Kemp. Basada en una ilustración del USGS liberada al Dominio Público a través de Wikimedia Commons.

Fue en algún momento de este eón Arcaico cuando se produjo el evento más increíble de la historia de nuestro planeta: la aparición de la vida.

¿Dónde apareció la vida en la Tierra?

Las principales hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra se resumen en este artículo de Wikipedia.

Para seguir bien el artículo haca falta saber algo de bioquímica. No obstante he preparado aquí un resumen.

En las profundidades oceánicas, en las zonas de mayor actividad volcánica, habían fumarolas. Las fumarolas son una especie de chimeneas que expulsan material, en forma de gases y humos, del interior de la corteza terrestre al mar directamente.

Fumarolas hidrotermales submarinas en la cresta East Scotia. En un lugar parecido a este se originó la vida. Obra derivada [CC BY 2.5] realizada por Hogweard

Tal y como se describe en el episodio, la combinación de los elementos presentes: agua, azufre, hierro, fósforo, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno libres, hicieron saltar la chispa de la vida.

El origen del primer ser vivo

Las primeras formas de vida simples, a partir de las cuales evolucionarían todos los seres vivos, fueron LUCA. LUCA es el acrónimo de Last Common Universal Ancestor (el último ancestro común universal).

Las primeras pruebas de la existencia de vida en la Tierra son unos marcadores bioquímicos fijados en rocas que datan de hace 3.800 Ma.

Thomas Cavalier-Smith opina que los primeros seres vivos fueron bacterias didérmatas o negibacterias.

Fotografía de bacterias «Gram negativo» o negibacterias. Se cree los primeros seres vivos pertenecieron a este tipo de bacterias. Obra realizada por Ilse Anahi Carrasco [CC BY 4.0], via Wikimedia Commons.

Las primitivas bacterias tomaban del medio elementos químicos simples como azufre, hierro, fósforo y nitrógeno; los combinaban con oxígeno y dióxido de carbono; y, gracias al calor emanado del suelo, producían ciertas reacciones químicas de las que obtenían la energía necesaria para vivir.

En el proceso expulsaban como materiales de deshecho compuestos más complejos (sulfatos, nitratos y fosfatos). Hoy en día sabemos que estos últimos forman parte de los abonos para las plantas.

Varios millones de años después, los primeros pobladores colonizaron las aguas superficiales. Y en este nuevo ecosistema tomaron contacto con la luz del sol.

En el episodio comento el hecho de que los cambios en las condiciones ambientales influyen en la mutación y la estabilidad de las especies. El autor que he mencionado antes, Cavalier-Smith, reflexiona en este artículo (en inglés) sobre el tema.

La primera bacteria fotótrofa

A mediados del eón Arcaico, hace unos 3.500 Ma, la evolución dio un salto. Surgió un nuevo tipo de bacterias mejor protegidas y capaces de aprovechar la luz del sol para procurarse alimento.

Las bacterias antiguas obtenían su energía en la oscuridad de los fondos oceánicos. Este proceso se denomina quimiosíntesis. Sin embargo, las nuevas bacterias podían hacer lo mismo, pero de una manera infinitamente más eficiente, gracias a la luz del sol. Por ello, su forma de alimentarse se denomina fotosíntesis.

Quimiosíntesis y fotosíntesis son reacciones parecidas. Toman elementos químicos y los combinan con dióxido de carbono para producir energía y productos de deshecho. La diferencia entre ambas está en que la segunda requiere luz y, además, libera oxígeno a la atmósfera.

Estromatolitos como fosiles guía

De estas segundas bacterias sí que tenemos evidencias indirectas en forma de estromatolitos.

Los estromatolitos son unas formaciones de rocas sedimentarias que crecen capa a capa. Las bacterias se reproducen formando colonias que cubren la capa exterior del estromatolito. Al morir, depositan los compuestos minerales que han almacenado durante toda su vida en una fina lámina sobre la que crece la siguiente generación de la colonia.

Los estromatolitos nos sirven como fósiles guía. Algunos todavía están vivos, como en estos que están en el Lago Thetis (Australia). Foto de Ruth Ellison [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons.

Formación de estromatolitos en el Parque Nacional de Yalgorup (Australia) por C. Eeckhout [GFDL, CC BY 3.0 o CC BY 3.0 Unported], via Wikimedia Commons.

Eón Proterozoico: significado y características

El eón Proterozoico se inició hace 2.500 Ma y terminó hace 541 Ma. El nombre significa en griego “anterior (protero) a los animales (zoico)”.

La vida primigenia lo que hizo fue transformar elementos químicos, o sea materia inerte, en materia orgánica: biomasa formada por ellas mismas y por sus propios cadáveres, junto con los productos orgánicos de deshecho.

Las posibacterias o bacterias gram-positivas

Tras una nueva mutación, algunas bacterias perdieron su membrana externa, de forma que se quedaron con una sola membrana recubierta por su pared aislante.

Para protegerse, incrementaron el grosor de esa pared y, entonces, se volvieron capaces de retener agua, con lo que podían vivir en ambientes más secos. De este modo pudieron colonizar la tierra firme. Habían nacido las posibacterias o bacterias gram-positivas.

Estas bacterias también tenían otra característica diferente: la forma de alimentarse. Mientras que las antiguas procesaban materia inorgánica y la transformaba en materia orgánica, las nuevas procesaban los restos de las primeras y los transformaban en otro tipo de materia orgánica que algún otro, quizás, podría aprovechar más tarde.

Bacterias que fermentan la leche y el azúcar

Algunos descendientes de tipo de organismos han llegado hasta nosotros. Por ejemplo, las bacterias que descomponen los animales y plantas muertos en el suelo son de este tipo.

Otro ejemplo muy importante lo constituyen los fermentos y las levaduras. Se trata de bacterias que comen azúcar y lo transforman bien en ácido láctico bien en alcohol. Esto nos sirve a nosotros para fabricar yogur, queso, vino, cerveza e incluso pan casero.

Las bacterias de la fermentación aparecieron en el eón Proterozoico. Todavía hoy son capaces de fermentar la leche para producir yogurt como el de esta foto. Obra propia de Dvortygirl bajo licencia [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.

Así se estableció una cadena en la que unas formas de vida aprovechaban los restos dejados por otras creando, de este modo, un ciclo sin fin.

Microbios eucariotas

El siguiente salto evolutivo se produjo en la estructura de las células. Todas las bacterias de las que hemos hablado son procariotas, es decir, tienen el material genético, el ADN, repartido por su interior.

En cambio, los nuevos tipos de célula tendrán el ADN concentrado en una parte diferenciada, en el núcleo celular. Además, su membrana externa será flexible y a la vez rígida; y estará dotada de un aparto locomotor que le permitirá desplazarse.

Además también serán capaces de procurarse su propio alimento mediante la fagocitosis. Gracias a la fagocitosis, la cadena trófica se completa con otro nicho: seres que cazan otros seres para vivir.

Microfotografía de la fagocitosis de una partícula de levadura tomada con un microscopio electrónico de barrido. NIAID [CC BY 2.0], via Wikimedia Commons.

Por cierto, el NIAID es un organismo del Instituto Nacional de la Salud estadounidense dedicado a la investigación para el tratamiento y la prevención de enfermedades infecciosas, inmunológicas y alérgicas. Tiene una cuenta de Flickr realmente espectacular.

De las bacterias unicelulares a las pluricelulares

Hacia finales del eón Proterozóico, aparecerán los primeros seres multicelulares, los organismos de edicara. Se trata quizás de los primeros animales y eran organismos microscópicos con forma de esponjas, bolsas o discos que estaban a medio camino entre los gusanos y los líquenes blandos.

Esta Dickinsonia es un ejemplo de seres vivos pluricelulares del periodo edicariano del eón Proterozoico. La reconstrucción de este fósil ha sido realizada por el Museo de la Ciencia de Trento (Italia). El autor de la fotografía es Matteo De Stefano [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.

En el episodio comenté que os dejaría la referencia a un episodio de “La tortulia podcast” titulado “LSD: la droga que no es un televisor”. Ahí está el enlace al episodio de este entretenido podcast.

Eón Fanerozoico: etimología

Hace 541 Ma comenzó el eón Fanerozoico. Su nombre deriva de la raíz griega “fanero” que significa observable a simple vista. Se llama así porque los seres vivos que lo poblaron ya no eran microscópicos sino visibles.

El Fanerozoico es el eón en el que estamos en la actualidad, y para estudiarlo mejor conviene dividirlo en periodos más pequeños llamados eras geológicas.

Las eras geológicas, al igual que los eones, tienen una duración variable. Los científicos asocian los cambios de era a eventos a escala planetaria.

Tradicionalmente, el eón Fanerozoico se dividía en las Eras geológicas Primaria, Secundaria, Terciara y Cuaternaria. En cambio, en la actualidad, tan sólo se consideran tres eras. Cada una de ellas se asocia a dos cosas: una forma de vida predominante y su extinción masiva y global.

Las tres eras geológicas son:

• La Paleozoica o era de los peces,
• La Mesozoica o era de los reptiles, y
• La Cenozoica o era de los mamíferos.

Estas tres eras coinciden con las antiguas Primaria, Secundaria y Terciaria. La antigua era Cuaternaria ha sido rebajada de categoría y se ha convertido en el último periodo geológico de la era Cenozoica.

Vida marina del Paleozoico: los antepasados de los peces

Es en el mar donde la vida tiene el verdadero protagonismo en este periodo. Los seres simples del periodo Edicárico han dado paso a formas de vida marinas más complejas en el periodo Cámbrico, como trilobites, braquiópodos y gusanos.

Diversas especies de Trilobites del periodo Cámbrico

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Todas las imágenes han sido realizadas por el usuario de Wikimedia Commons Apokryltaros [CC BY-SA 4.0]

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Más tarde, las mutaciones y la selección natural, harán evolucionar a estos animales hacia otros dos tipos: los cefalópodos, que son parientes de pulpos y calamares; y los equinodermos como las estrellas de mar. También aparecerán los primeros peces.

Las especies de peces más antiguas se conocen como Agnatos. Eran unos peces acorazados que no tenían mandíbula. Algunas especies como las lampreas han llegado a nuestros días, pero son muy diferentes de sus antepasados.

Ejemplos de Agnatos del pasado y del presente

Fósil de Cephalaspis lyelli, un Agnato del pasado como ejemplo de la vida marina paleozoica. Foto tomada en el Museo de Historia Natural de Paris por Ghedoghedo [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons.

Agnatos del presente. Lamprea en acuario. Fotografía tomada por Joseolgon [CC BY-SA 3.0] o [GFDL], via Wikimedia Commons.

Los peces evolucionaron después hacia especies dotadas de mandíbulas que se dividieron en dos clases: los condrictios y los osteíctios. La primera de ellas estaba formada por especies cuyo esqueleto estaba formado por cartílago. De hecho, condrictio significa pez cartilaginosos en griego.

Un ejemplo de condrictio es el tiburón. El tiburón prehistórico más antiguo es el Cladoselache, cuyos restos fósiles tienen una antigüedad, como poco, de 359 Ma.

La otra clase es la de los osteíctios, que significa en griego “peces dotados de esqueleto interno hecho de huesos”. La mayor parte de especies modernas son osteíctios.

¿A qué animal se parece el Anomalocaris?

Al inicio de la era Paleozoica, vivió un animal muy curioso: el Anomalocaris. Su nombre significa “gamba extraña” y se trata del mayor depredador de su época.

Hola soy un Anomalocaris. Aunque me parezco sospechosamente a un pokémon llamado Anorith, no lo soy (por eso no estoy sujeto derechos de autor). Si no me crees pulsa en este enlace. Fotografía via Good Free Photos [Public Domain].

Anfibios prehistóricos

Hacia el final de la era Paleozoica, las plantas terrestres habían evolucionado por su cuenta dando lugar a los helechos y a los primeros árboles.

Es entonces cuando se producirá otro salto evolutivo muy importante. En las costas de los continentes aparecen los primeros animales anfibios capaces de vivir fuera del agua. Por un lado tendremos a la familia de los tetrápodos, y por otro a los Eurypterida.

Campylocephalus oculatus, un Eurypterida de hace más de 250 millones de años. Imagen [CC BY-SA 4.0] vía Wikimedia Commons.

Los Eurypterida se extinguieron, pero la otra familia anfibia, la Tetrapoda, que logró salir del mar encontró las condiciones adecuadas para prosperar. Por efecto de la selección natural y de la deriva genética, se convertirían en los primeros reptiles completamente terrestres. De hecho, la mayoría de animales terrestres evolucionaron de los tetrápodos.

Sin embargo, hace 251 millones de años se produjo la llamada extinción masiva del Pérmico-Triásico. En ella, el 95% de la vida sobre el planeta, desapareció de golpe.

De este evento tan destructivo hablamos con más detalle en el episodio. Ahora debemos continuar a la siguiente era en la que los protagonistas serán los reptiles. Y dentro de ellos, los dinosaurios.

Era Mesozoica o secundaria

La era Mesozoica, también conocida como Mesozoico a secas, se dividió en unidades más pequeñas llamadas periodos geológicos. Éstos fueron tres: Triásico, Jurásico y Cretácico.

La era se inició hace 251 millones de años, tras la mencionada extinción masiva del Pérmico-Triásico, y terminó con otro evento similar, llamado extinción masiva del Cretácico-Paleógeno.

Entre ambas extinciones se desarrollaron muchas especies de dinosaurios, tanto terrestres como marinos. Incluso algunos de ellos eran capaces de volar.

Si queréis consultar cualquier dato que necesitéis sobre los dinosaurios podéis echar un vistazo a esta web. Es una página realmente completa donde podréis encontrar un montón de datos curiosos sobre nuestros reptiles prehistóricos favoritos.

La gran extinción de los dinosaurios

La gran extinción del Cretácico-Paleógeno tuvo lugar hace 65 millones de años. Se calcula que en ese evento, tres cuartas partes de las especies del planeta se extinguieron. Los dinosaurios fueron los más afectados.

La hipótesis más aceptada es la que se conoce como “Impacto K/T”. Se trata del impacto de un gran meteorito de origen extraterrestre.

Cuadro titulado «Impacto de Chicxulub, impresión del artista» de Donald E. Davis. Representa la gran extinción de los dinosaurios. [Public domain], via Wikimedia Commons.

El polvo generado en el choque subió a la atmósfera haciendo que la luz del sol disminuyese en la superficie del planeta, lo que mató a las plantas que hacían la fotosíntesis. Los herbívoros que se alimentaban de ellas murieron de hambre, y así quedó dañada toda la cadena alimenticia.

Los dinosaurios se llevaron la peor parte. En cambio, los comparativamente pequeños mamíferos, lograron adaptarse mejor al clima resultante.

¿Quién se iba a imaginar que los modestos mamíferos ganarían la partida a los majestuosos dinosaurios? Ver para creer. El Tiranosaurio Rex derrotado por un simple ratón de la pradera.

Créditos

La principal referencia de esta entrada ha sido la Wikipedia. Además, las imágenes se han tomado casi todas de Wikimedia Commons. Todas ellas están bajo licencia Creative Commons o son de dominio público.

Las únicas referencias que no provienen de Wikipedia son:

• El artículo sobre la estabilidad y la mutación de las especies de Cavalier-Smith publicado por la Royal Society.
• La foto de la partícula de levadura siendo fagocitada, que está tomada del Instituto Nacional de alergias y enfermedades infecciosas (NIAID).
• Y el cuadro de Donald E. Davis, que es propiedad de la NASA y por tanto de dominio público.

La música del episodio se la debemos a Dan O’Connor, más conocido como Dan-O.

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