1.- Origen de la vida
En el tema anterior, La Vida I, decía en el párrafo tercero del apartado segundo
En aquellos días primigenios, antes de aparecer la vida en la Tierra, la energía provocada por los relámpagos y la luz ultravioleta descomponían las moléculas simples de la atmósfera, ricas en hidrógeno, y los fragmentos se recombinanban con carbono dando lugar a compuestos simples de este último elemento, tales como metano...
De ello deducía que la vida no hubiera surgido si entre estas moléculas que se iban formando no hubieran existido las precisas para la vida.
La vida es una sola y sus manifestaciones están regidas por las mismas leyes fundamentales, tanto en el grupo de las plantas como en el de los animales. La vida está profundamente ligada a la energía: Sin energía no habría vida.
Una planta típica se nutre a expensas de los gases de la atmósfera, del agua y de las sales del suelo. El animal es distinto. Ha de procurarse substancias de un grado mínimo de complejidad y como no las encuentra en el medio inorgánico, como las plantas que pueden fabricarlas ellas mismas con los materiales que dicho medio les ofrece, ha de tomarlas de las elaboradas por el reino vegetal o de otros animales. De esto parece lógico deducir que los primeros seres vivientes fueron las plantas.
El animal tiene que comer. En este sentido, se puede decir que es parásito del reino vegetal. Ello parece indicar que el reino vegetal tuvo que preceder al reino animal, aunque como se verá en el escrito El ciclo del carbono, que editaré más adelante, llegó un momento en que estos dos reinos precisaron uno del otro.
No hay duda que la vida no se concibe hasta que no surge esa molécula orgánica capaz de hacer copias de si misma. Esta molécula ha llegado a lo que conocemos como ADN a través de la evolución.
A pesar de las dificultades para llegar a conclusiones claras sobre los orígenes de la vida, los geólogos han elaborado un cuadro de la larga era de los microorganismos, cuya duración abarca desde los 3.500 hasta los 900 millones de años de antigüedad.
Los primeros microorganismos no han dejado restos por no poseer caparazón, pero se ha llegado a la conclusión de que surgieron hace más de 3.500 millones de años, por los vestigios existentes en rocas. Eran organismos sin núcleo (procariotas), parecidos a las bacterias y de fácil reproducción. Los primeros microorganismos con núcleo (eucarioras), como las bacterias actuales, se estima que aparecieron hace 1.200 a 1.500 millones de años y junto con los anteriores llenaron de vida nuestro planeta durante un largo periodo de más de 2.000 millones de años, casi la mitad de la edad de la Tierra, hasta hace unos 900 millones de años.
La vida es una sola y sus manifestaciones están regidas por las mismas leyes fundamentales, tanto en el grupo de las plantas como en el de los animales. La vida está profundamente ligada a la energía: Sin energía no habría vida.
Una planta típica se nutre a expensas de los gases de la atmósfera, del agua y de las sales del suelo. El animal es distinto. Ha de procurarse substancias de un grado mínimo de complejidad y como no las encuentra en el medio inorgánico, como las plantas que pueden fabricarlas ellas mismas con los materiales que dicho medio les ofrece, ha de tomarlas de las elaboradas por el reino vegetal o de otros animales. De esto parece lógico deducir que los primeros seres vivientes fueron las plantas.
El animal tiene que comer. En este sentido, se puede decir que es parásito del reino vegetal. Ello parece indicar que el reino vegetal tuvo que preceder al reino animal, aunque como se verá en el escrito El ciclo del carbono, que editaré más adelante, llegó un momento en que estos dos reinos precisaron uno del otro.
No hay duda que la vida no se concibe hasta que no surge esa molécula orgánica capaz de hacer copias de si misma. Esta molécula ha llegado a lo que conocemos como ADN a través de la evolución.
A pesar de las dificultades para llegar a conclusiones claras sobre los orígenes de la vida, los geólogos han elaborado un cuadro de la larga era de los microorganismos, cuya duración abarca desde los 3.500 hasta los 900 millones de años de antigüedad.
Los primeros microorganismos no han dejado restos por no poseer caparazón, pero se ha llegado a la conclusión de que surgieron hace más de 3.500 millones de años, por los vestigios existentes en rocas. Eran organismos sin núcleo (procariotas), parecidos a las bacterias y de fácil reproducción. Los primeros microorganismos con núcleo (eucarioras), como las bacterias actuales, se estima que aparecieron hace 1.200 a 1.500 millones de años y junto con los anteriores llenaron de vida nuestro planeta durante un largo periodo de más de 2.000 millones de años, casi la mitad de la edad de la Tierra, hasta hace unos 900 millones de años.
Las primeras partes duras de los animales datan de hace unos 580 millones de años, por lo que se puede afirmar que la vida no empezó con los trilobites. La emigración de los primeros animales, criaturas constituidas por partes blandas y gelatinosashacia la tierra, debió de resultarles muy penosa. Posiblemente se vieron obligados a ello por el retroceso de las aguas, provocado por los levantamientos geológicos. Por tanto, se puede afirmar que nuestros antepasados estuvieron rondando por la Tierra durante más 3.000 millones de años antes de empezar a formar conchas y esqueletos externos e internos.
En unas rocas de la costa suroeste de Australia han aparecido vestigios de hace unos 3.500 millones de años, que parecen producidos por actividades de primitivos microorganismos parecidos a los que causan las actuales bacterias azules. Las bacterias azules actuales preparan su propio alimento por fotosíntesis, empleando dióxido de carbono del aire, agua y energía solar. No hacen uso de los compuestos orgánicos del medio ambiente. Si los vestigios de las rocas australianas fueron causados por microorganismos, entonces el proceso de la fotosíntesis es antiquísimo. Hay también otros testimonios fiables que apoyan esta conclusión.
Si la fotosíntesis ya se realizaba en época tan primigenia, queda abierta la cuestión de si los primitivos organismos preparaban sus alimentos de esta forma o utilizaban los compuestos orgánicos existentes en el medio ambiente. En cualquiera de los casos, el aporte de energía era imprescindible para la asimilación de estos compuestos y no hay duda que la energía más simple de utilizar es la empleada por la fotosíntesis: la energía radiante del Sol. Cualquiera que sea la respuesta a esta cuestión, la realidad es que la fotosíntesis, con desprendimiento de oxígeno, se puso en marcha muy al principio, para lo que fue preciso generar previamente la compleja molécula de clorofila.
Nadie sabe cómo ni cuando empezó la Tierra a verdear. Ni cómo surgió la clorofila, más necesaria que el agua y el dióxido de carbono para que los microorganismos pudieran utilizar en su provecho la energía solar. La clorofila tiene una molécula muy complicada. En el centro de la molécula desarrollada dispone de un átomo de magnesio (la hemoglobina, una molécula muy similar, dispone de un átomo de hierro). Además de este átomo, está constituida por otros 136 más. De ellos, 72 son de hidrógeno, 54 de carbono, 5 de oxígeno y 4 de nitrógeno (todos ellos enlazados de una forma muy peculiar). Los cuatro últimos, rodeando al átomo de magnesio. (¿es posible que algo tan complicado sea producto del azar cuando, además, surge como una necesidad imperiosa para la realización de la función única que tiene encomendada?).
Con agua y dióxido de carbono la clorofila tiene todo a punto para empezar. Pero estos elementos por sí solos no son suficientes. Falta la energía, sin la cual no es posible poner en marcha este mecanismo. Sin esa energía la máquina permanece parada “...Y Dios dijo: sea la luz” (y esto no pudo tener lugar hasta transcurridos entre 300.000 a 500.000 años desde el origen del universo, ver en este blog el tema que lleva por título, Origen) y la máquina empezó a funcionar, y seguirá funcionando mientras el Sol nos emita su energía radiante.
Ya he dicho que nadie sabe cuándo empezó la Tierra a verdear. Sin embargo, el protoplasma, la clorofila y otros pigmentos análogos que dieron origen a la vida surgieron cuando las aguas se templaron y fue propicia la luz. El protoplasma, compuesto de agua y de proteínas, está tan íntimamente ligado a la vida de las plantas, lo mismo que a la de los animales, que se puede afirmar que constituye la primera materia viva. La célula, tanto la vegetal como la animal, unidad básica de la vida, no es un simple fragmento de protoplasma, sino un todo organizado armónicamente. Con el carbono y el nitrógeno por una parte, y con los dos elementos del agua (el hidrógeno y el oxígeno) por otra, el protoplasma ya tiene asegurada la base material de su existencia.
¿Pero fue realmente la tierra la que empezó a verdear, o fueron las aguas? Son muchas las razones que están a favor del agua cuando se trata de inquirir quién de las dos fue la cuna de la vida. Una de tales razones, sin duda la primordial, señala que algo tan delicado como los primeros organismos unicelulares no pueden ser capaces de resistir el medio extraacuático si han de conservar su vitalidad; y así me imagino a las primeras plantas y a los primeros animales. No por puro capricho, sino porque después de transcurridos más de 3.000 millones de años, según afirman los geólogos, en la actualidad existen todavía organismos unicelulares, vegetales o animales, que sucumben, o pasan al estado de vida latente, en cuanto se quedan en seco.
Por otro lado, nada falta en el agua para que la vida vegetal pueda desenvolverse en ella. El agua del mar disuelve más dióxido de carbono del que contiene el aire; a 0º C., alrededor de cinco volúmenes en 10.000 de agua, y el aire sólo tiene tres partes en el mismo volumen. Pero, además, la cantidad de CO2 en el agua puede ser muy superior por la presencia de carbonatos y bicarbonatos, de calcio y de magnesio, por lo que la cantidad de aire vital de las aguas no es inferior a la del aire. Por otro lado, se sabe que el dióxido de carbono, por su escasez en la atmósfera (0’04%), actúa retardando el fenómeno fotosintético al imponer la ley del mínimo. Efectivamente, el dióxido de carbono, en estado deficitario en la atmósfera, impone esta ley según la cual todos los factores que intervienen en el proceso fotosintético están supeditados de su poquedad. Es como si en un edificio en construcción, con abundante mano de obra, reservas de ladrillo, cemento y agua, estuviera “racionado” en arena. En cuyo caso todo marcharía por la ley del mínimo, que en este caso recaería sobre la arena.
Otra razón favorable para que la vida se inicie en el agua es la facilidad con que la luz penetra en este elemento hasta profundidades de más de 200 m. Aunque muy amortiguada a esta profundidad, aun permite satisfacer las necesidades de la fotosíntesis, por lo que las plantas sumergidas gozan de un privilegio de gran importancia, puesto que si toda clase de vegetal necesita agua como alimento principal e indispensable es obvio que viviendo en su seno no ha de faltarles. Finalmente, algo distingue también a muchas plantas que pueblan las aguas de las que viven en las tierras emergidas: su movilidad. Con ello no me estoy refiriendo a la movilidad pasiva del alga que mecen las aguas, sino el movimiento autónomo; la locomoción facilitada por los cilios o flagelos.
El agua, como ya se ha indicado, tiene unas propiedades muy peculiares (ver apartado segundo de este tema), que le han hecho ser el elemento de mayor importancia para la vida.
En unas rocas de la costa suroeste de Australia han aparecido vestigios de hace unos 3.500 millones de años, que parecen producidos por actividades de primitivos microorganismos parecidos a los que causan las actuales bacterias azules. Las bacterias azules actuales preparan su propio alimento por fotosíntesis, empleando dióxido de carbono del aire, agua y energía solar. No hacen uso de los compuestos orgánicos del medio ambiente. Si los vestigios de las rocas australianas fueron causados por microorganismos, entonces el proceso de la fotosíntesis es antiquísimo. Hay también otros testimonios fiables que apoyan esta conclusión.
Si la fotosíntesis ya se realizaba en época tan primigenia, queda abierta la cuestión de si los primitivos organismos preparaban sus alimentos de esta forma o utilizaban los compuestos orgánicos existentes en el medio ambiente. En cualquiera de los casos, el aporte de energía era imprescindible para la asimilación de estos compuestos y no hay duda que la energía más simple de utilizar es la empleada por la fotosíntesis: la energía radiante del Sol. Cualquiera que sea la respuesta a esta cuestión, la realidad es que la fotosíntesis, con desprendimiento de oxígeno, se puso en marcha muy al principio, para lo que fue preciso generar previamente la compleja molécula de clorofila.
Nadie sabe cómo ni cuando empezó la Tierra a verdear. Ni cómo surgió la clorofila, más necesaria que el agua y el dióxido de carbono para que los microorganismos pudieran utilizar en su provecho la energía solar. La clorofila tiene una molécula muy complicada. En el centro de la molécula desarrollada dispone de un átomo de magnesio (la hemoglobina, una molécula muy similar, dispone de un átomo de hierro). Además de este átomo, está constituida por otros 136 más. De ellos, 72 son de hidrógeno, 54 de carbono, 5 de oxígeno y 4 de nitrógeno (todos ellos enlazados de una forma muy peculiar). Los cuatro últimos, rodeando al átomo de magnesio. (¿es posible que algo tan complicado sea producto del azar cuando, además, surge como una necesidad imperiosa para la realización de la función única que tiene encomendada?).
Con agua y dióxido de carbono la clorofila tiene todo a punto para empezar. Pero estos elementos por sí solos no son suficientes. Falta la energía, sin la cual no es posible poner en marcha este mecanismo. Sin esa energía la máquina permanece parada “...Y Dios dijo: sea la luz” (y esto no pudo tener lugar hasta transcurridos entre 300.000 a 500.000 años desde el origen del universo, ver en este blog el tema que lleva por título, Origen) y la máquina empezó a funcionar, y seguirá funcionando mientras el Sol nos emita su energía radiante.
Ya he dicho que nadie sabe cuándo empezó la Tierra a verdear. Sin embargo, el protoplasma, la clorofila y otros pigmentos análogos que dieron origen a la vida surgieron cuando las aguas se templaron y fue propicia la luz. El protoplasma, compuesto de agua y de proteínas, está tan íntimamente ligado a la vida de las plantas, lo mismo que a la de los animales, que se puede afirmar que constituye la primera materia viva. La célula, tanto la vegetal como la animal, unidad básica de la vida, no es un simple fragmento de protoplasma, sino un todo organizado armónicamente. Con el carbono y el nitrógeno por una parte, y con los dos elementos del agua (el hidrógeno y el oxígeno) por otra, el protoplasma ya tiene asegurada la base material de su existencia.
¿Pero fue realmente la tierra la que empezó a verdear, o fueron las aguas? Son muchas las razones que están a favor del agua cuando se trata de inquirir quién de las dos fue la cuna de la vida. Una de tales razones, sin duda la primordial, señala que algo tan delicado como los primeros organismos unicelulares no pueden ser capaces de resistir el medio extraacuático si han de conservar su vitalidad; y así me imagino a las primeras plantas y a los primeros animales. No por puro capricho, sino porque después de transcurridos más de 3.000 millones de años, según afirman los geólogos, en la actualidad existen todavía organismos unicelulares, vegetales o animales, que sucumben, o pasan al estado de vida latente, en cuanto se quedan en seco.
Por otro lado, nada falta en el agua para que la vida vegetal pueda desenvolverse en ella. El agua del mar disuelve más dióxido de carbono del que contiene el aire; a 0º C., alrededor de cinco volúmenes en 10.000 de agua, y el aire sólo tiene tres partes en el mismo volumen. Pero, además, la cantidad de CO2 en el agua puede ser muy superior por la presencia de carbonatos y bicarbonatos, de calcio y de magnesio, por lo que la cantidad de aire vital de las aguas no es inferior a la del aire. Por otro lado, se sabe que el dióxido de carbono, por su escasez en la atmósfera (0’04%), actúa retardando el fenómeno fotosintético al imponer la ley del mínimo. Efectivamente, el dióxido de carbono, en estado deficitario en la atmósfera, impone esta ley según la cual todos los factores que intervienen en el proceso fotosintético están supeditados de su poquedad. Es como si en un edificio en construcción, con abundante mano de obra, reservas de ladrillo, cemento y agua, estuviera “racionado” en arena. En cuyo caso todo marcharía por la ley del mínimo, que en este caso recaería sobre la arena.
Otra razón favorable para que la vida se inicie en el agua es la facilidad con que la luz penetra en este elemento hasta profundidades de más de 200 m. Aunque muy amortiguada a esta profundidad, aun permite satisfacer las necesidades de la fotosíntesis, por lo que las plantas sumergidas gozan de un privilegio de gran importancia, puesto que si toda clase de vegetal necesita agua como alimento principal e indispensable es obvio que viviendo en su seno no ha de faltarles. Finalmente, algo distingue también a muchas plantas que pueblan las aguas de las que viven en las tierras emergidas: su movilidad. Con ello no me estoy refiriendo a la movilidad pasiva del alga que mecen las aguas, sino el movimiento autónomo; la locomoción facilitada por los cilios o flagelos.
El agua, como ya se ha indicado, tiene unas propiedades muy peculiares (ver apartado segundo de este tema), que le han hecho ser el elemento de mayor importancia para la vida.
La atmósfera primitiva era rica en hidrógeno y dióxido de carbono, pero apenas tenía oxígeno. Durante los periodos pérmico y carbonífero el dióxido de carbono que contenía la atmósfera disminuyó considerablemente. El carbono se consumió en los procesos de fosilización de los formidables estratos de hulla. Además, durante más de dos mil millones de años, la tierra se llenó de microorganismos consumidores de dióxido de carbono.
De no haber seguido otro rumbo la vida, los vegetales habrían labrado su propia ruina por agotamiento del manantial de carbono. La solución se inicia cuando aparecen los primeros animales.
Decía al principio que los animales, al contrario que las plantas, tienen que procurarse sustancias de un grado mínimo de complejidad para subsistir y como no las encuentran en el medio inorgánico tienen que tomarlas de las plantas.
Si se hiciera un recorrido a través del mundo orgánico cuando ya hubieran pasado milenios, se encontrarían clases de formas intermedias, entre el vegetal y el animal, que vivían a expensas de la luz, y también podían hacerlo en la oscuridad, absorbiendo alimentos como si fueran hongos, por lo que en determinadas ocasiones podrían perder la clorofila y, a partir de ahí, actuar sólo como animales. Este sería el primer acto de comer.
El verdadero animal surge cuando el vegetal se independiza totalmente de la luz y es capaz de asimilar los nutrientes, en principio vegetales, que encuentra en su medio. Pero para ello necesita el consumo de oxígeno.
Los vegetales (algas unicelulares) fueron incrementando considerablemente la cantidad de oxígeno de la atmósfera, a través de la función clorofílica, a lo largo de 2.000 millones de años; oxígeno que es necesario para la oxidación de la glucosa. A su vez, los animales, en el proceso respiratorio, desprendían a la atmósfera dióxido de carbono que restituía el consumido por los vegetales. A partir de este momento, estos dos elementos permanecerían estables. Esto es lo que se conoce como el Ciclo del carbono.
El oxígeno, cuando empezó a incrementarse por su condición de poderoso oxidante, que es lo mismo que decir ávido de electrones, pudo haber envenenado a muchos microorganismos, lo que conllevó a su extinción o los empujó a refugiarse en nichos desprovistos de oxígeno. Agregaré que casi todas las especies que fueron vitales para el primer desarrollo de la vida en la Tierra mueren rápidamente en presencia de oxígeno. Pero el oxígeno no sólo mata a esas primitivas bacterias sino que además destruye rápidamente sus hábitats, ya que el sulfuro de hidrógeno, elemento esencial en aquel hábitat, sólo es estable en ausencia de oxígeno. Todo ello lleva a pensar que es probable que no hubiera podido evolucionar ningún tipo de vida en la Tierra de haber existido oxígeno libre desde el inicio de los tiempos. Lo cierto es que la vida evolucionó sin el oxígeno y, con el paso del tiempo, fue incrementando el volumen de oxígeno de la atmósfera. A pesar de que esto suponía un veneno para ella y la hubiera llevado a una especie de suicidio colectivo si no hubiera aprendido a adaptarse al nuevo ambiente.
¿Cómo la vida se adaptó a tratar, y finalmente a explotar, este exótico, prodigioso y oxidante elemento para no desaparecer? Como he dicho, la vida microbiana no tenía defensas contra este cataclismo si no se adaptaba a él. Muchos organismos se extinguieron. Algunos se recluyeron en capas anaeróbicas debajo del lodo y del suelo y así pudieron sobrevivir a aquel holocausto. Pero otros, como las cianobacterias, con mejor sentido práctico, evolucionaron de forma que su sistema metabólico, que ya realizaba el proceso fotosintético que genera oxígeno, pudiera utilizar también ese oxígeno que ella misma emitía al ambiente y que hasta entonces era un veneno mortal para ellas. De esta forma, las cianobacterias, utilizando bióxido de carbono atmosférico, unas pocas sales minerales presentes en el agua y la luz solar, pudieron, hasta entonces, producir todo lo que necesitaban para su existencia. Ante las nuevas condiciones adversas aprendieron a utilizar el oxígeno para subsistir, en un proceso que se conoce como respiración. Esto las permitió proliferar en una diversidad de formas distintas y llenar desde las aguas marinas más frías hasta los manantiales de aguas termales. Simultáneamente, otros microorganismos, ya eucariotas, como las cianobacterias, forzados por esta incesante “contaminación” del aire atmosférico, también se vieron obligados a adquirir la capacidad de utilizar el oxígeno, ante la alternativa de sobrevivir o extinguirse. El paulatino incremento del oxígeno atmosférico, que pasó del 5% al 21%, hizo que la respiración se extendiera y fuera esencial para la vida. Recordaré que la respiración es una combustión (oxidación) controlada, a diferencia del fuego que es una combustión incontrolada. ¿Cómo la vida consiguió controlar esta combustión? ¿Cómo se consiguió dominar al oxígeno que se ingiere con la respiración? La complejidad requerida para manejar el oxígeno de forma controlada es un problema de expertos pero, como siempre, la Naturaleza halló la solución en el momento oportuno y de la forma más sencilla y eficiente. Para ello tuvo que generar la compleja molécula de hemoglobina, sobre la cual ahora se siguen haciendo descubrimientos sorprendentes, así como desarrollar en los organismos vivos la capacidad de utilizar el oxígeno sin peligro. Para esto último utilizó la simbiosis, que ya estaba en marcha, para agregar a la maquinaria vital de las células unos orgánulos con vida propia, denominados mitocondrias, capaces de domeñar a la peligrosa molécula de oxígeno y hacerla mansa. Con ello se consiguió que el oxígeno, que se hizo imprescindible para la vida, pudiera utilizarse sin peligro en el proceso de respiración de los animales aerobios.
No obstante, la atmósfera rica en oxígeno, aunque tóxico para muchas especies que por no adaptarse a él desaparecieron, fue un regalo para los organismos que consiguieron acomodarse. Así podían obtener mucha más energía mediante la combinación de compuestos orgánicos con oxígeno que la que obtenían con los métodos anteriores. Parece como si el planeta entero estuviera pidiendo a gritos ser oxidado y terminar con su estado anterior, fundamentalmente reducido. Por lo que se puede asegurar que la colonización de las tierras por criaturas vivas, emergidas de los mares, sólo fue posible tras la introducción de oxígeno abundante en la atmósfera, así como la posibilidad de otras transformaciones minerales en la superficie, que también estaban ansiosas de oxígeno para realizarse. Este proceso que se inició hace unos 900 millones de años, es lo que se ha venido en llamar “Explosión del Cámbrico” (ver tema 3, La Vida (II).
Por su importancia destacaré la estabilización del oxígeno atmosférico como otra de las “constantes” imprescindibles para la existencia de la vida en nuestro planeta. Esta estabilidad se ha mantenido durante cientos de millones de años en una concentración aproximadamente de un 21 por ciento y todo gracias a una sabia decisión de la Naturaleza que conocemos como El ciclo del carbono. (que describiré próximamente en un tema que tengo la intención de editar en este blog). Agregaré, como dicen Lynn Margulles y Doion Sagan en su libro, Microcosmos (2008) que
si el tanto por ciento de oxígeno fuese sólo un poco más alto los mismos seres vivos podrían arder de manera espontánea, y si el nivel de oxígeno bajase en una pequeña proporción los organismos aerobios empezarían a extinguirse.
Así que por nuestro propio interés, ¡No rompamos este nivel de concentración con nuestras actuaciones desafortunadas!
En el octavo párrafo anterior se dice: "...absorbiendo alimentos como si fueran hongos..." Voy a aclarar este concepto. Los hongos no son plantas. Se les puede cosiderar como miembros de un reino aparte, no fotosintético. Sus ancestros divergieron de los animales hace unos 450 millones de años. Los hongos tampoco digieren el alimento como los animales en estómagos internos.Con sus micelos subterráneos descomponen materiales orgánicos y reciclan el suelo. A través de unos tubos (hifas) integrados en los micelos, segregan encimas que les permiten digerir externamente el alimento y posteriormente absorberlo. Su aparato vegetativo sólo les permite desarrollarse en ambientes de elevada humedad. El hongo realmente es el micelo que se desarrolla subterráneamente a poca profundidad. Se reproducen sexualmente por medio de esporas formadas en inflamaciones de determinados puntos de las hifas (ascos). En determinadas especies, estos aparatos esporíferos adquieren gran complejidad y tamaño considerable y fluyen a la superficie formando lo que conocemos como setas.
2.- Algunas propiedades físicas del agua, de importancia para la vida
El agua es la sustancia química esencial para todas las formas de vida. Más del 70% de la masa del cuerpo humano, libre de grasas, es agua. A continuación voy a enunciar algunas de sus propiedades más fundamentales:
- Calor específico: El más elevado de todos los sólidos y líquidos, con excepción del amoníaco líquido. (Limita las oscilaciones de la temperatura. Los movimientos de las masas de agua transportan gran cantidad de calor).
- Calor de fusión: El más elevado, si exceptuamos el amoníaco. (Efecto termostático en el punto de congelación).
- Calor de evaporación: El más elevado de todas las sustancias.(De gran importancia en la circulación del calor y del agua).
- Expansión térmica: La temperatura de densidad máxima disminuye al aumentar la salinidad. Para el agua dulce es de +4 grados C. (Densidad máxima en agua dulce, muy importante en la distribución del calor y estratificación térmica en masas de agua).
- Tensión superficial: La más elevada de todos los líquidos. (Importante en fisiología celular y en la formación de “gotas”).
- Poder disolvente: En general, disuelve más sustancias y en mayor cantidad que cualquier otro líquido. (Implicaciones evidentes en la biología, y las disoluciones nutritivas).
- Constante dieléctrica: En el agua pura es la mayor que se encuentra en líquidos (Las sustancias inorgánicas disueltas se disocian en iones).
- Disociación electrolítica: muy pequeña (Reacción neutra con dos clases de iones H+ y OH-).
- Transparencia: Relativamente grande (Absorción pequeña y poco selectiva (incolora) en la zona del espectro visible. Deja pasar radiaciones útiles a la fotosíntesis hasta los 200 m. de profundidad).
- Conductibilidad térmica: La mayor de todos los líquidos naturales a excepción del mercurio (Importante a escala celular).
3.- Aclaraciones al cuadro anterior
Calor específico de una sustancia es el número de calorías que ha de absorber un gramo de dicha sustancia para aumentar su temperatura en 1ºC. El elevado calor específico del agua obra como un excelente regulador de temperatura
Calor de fusión es el que hay que aplicar a una sustancia para que se funda un gramo de la misma El calor de fusión que se aplica queda en el líquido como energía latente y se recupera en el proceso inverso; solidificación. Citaremos el calor de fusión de algunas sustancias: hielo 80 cal., plata 21 cal., azufre 10 cal. y plomo 5 cal. Recíprocamente, si en vez de suministrar calor a un sólido, se lo restamos a un líquido, éste puede llegar a solidificarse. Cada cuerpo tiene una temperatura de solidificación, que es la mismo que la de fusión.
En este aspecto, el agua tiene un comportamiento muy especial y único, por la especial configuración de su molécula: El agua alcanza su densidad máxima a 4ºC., por lo que al congelarse se expande. Por lo tanto, a esta temperatura, 4º C., es cuando más pesa y cuando su masa superficial tiende a descender. Ello origina que las masas de agua superiores, cuando se inicia la congelación del agua, siempre estarán a menor temperatura que las que hay debajo de ellas. Esta es la razón por la que las masas de agua se congelen de la superficie hacia abajo. Si el agua no se comportara de esta manera, los océanos se congelarían de las zonas frías del fondo hacia arriba, lo que haría que en el verano se descongelasen solamente las capas superiores del mar y el fondo siguiese congelado y frío. Si esto fuera así, al final, todos los mares se convertirían en hielo. ¿Habría vida en los océanos? (¿Será el azar el que ha hecho que el agua tenga esta característica tan especial y única?
Pero además, como se ha dicho al principio del párrafo anterior, esta misma cualidad del agua, hace que al congelarse se expanda, lo que produce que el agua líquida, al penetrar en las grietas de las rocas y después congelarse, ejerce presiones tan altas que llega a desmoronar las rocas y de esta manera las va convirtiendo en arena.
Calor de evaporación: es la cantidad de calor que hay que aplicar a un gramo de determinada sustancia para transformarla en vapor. Pero vamos a completar un poco más este concepto.
Vaporización es el paso de un líquido a vapor. Si la vaporización se efectúa solamente en la superficie libre del líquido se denomina evaporación y si el proceso se efectúa tumultuosamente en toda la masa del líquido, recibe el nombre de ebullición. Diremos, pues, que se llama calor de vaporización de un líquido a la cantidad de calor que hay que dar a la unidad de masa (1gr.) del mismo para transformarla toda en vapor a la misma temperatura. El calor de vaporización del agua es de 540 cal. a 100ºC.
4.- Origen del agua en la Tierra
He hablado del agua y de su importancia para la vida en distintos capítulos, pero hasta ahora no se me había ocurrido hablar sobre sus orígenes en la Tierra. Nos parece tan natural la existencia de los mares que no se nos ocurre preguntarnos sobre sus orígenes.
Las rocas que, en el origen y con el tiempo, se fueron agregando para formar la Tierra, carecían básicamente de agua y de otros gases volátiles. Así que ¿de dónde vino el agua para formar los océanos y el carbono y el nitrógeno para constituir nuestra atmósfera?
Existen dos teorías del origen del agua en la Tierra: la teoría volcánica y la teoría extraterrestre o, más probable, una combinación de las dos.
La teoría volcánica plantea que el agua se formó en el centro de la Tierra, por reacciones a altas temperaturas y presiones, entre átomos de hidrógeno y oxígeno. Las moléculas de agua formadas por estas reacciones fueron expulsadas a la superficie en forma de vapor de agua, que formó parte de atmósfera primitiva y que, al enfriarse, se condensó para formar el agua que caería sobre el planeta en forma de lluvia y formaría los mares.
La teoría más reciente, atribuye el origen del agua a causas extraterrestres. Estudios realizados a este respecto afirman que el agua llegó a la Tierra en forma de hielo, en los numerosos meteoritos que, en los momentos iniciales, impactaron sobre la superficie terrestre.
Otras consideraciones sugieren que el agua en la superficie de la Tierra pudo no ser originada por una sola causa sino y que se debería pensar en un hipotético origen mixto, ya que de esta manera se complementan ambas teorías en un postulado lógico y coherente: parte del agua se originó en la Tierra por erupciones volcánicas y otra parte provino de los cometas, aunque no existan pruebas para este origen mixto.
Recientemente, después del regreso a la Tierra de la sonda espacial Stardust que tomó muestras del cometa Wild-2, los científicos parecen inclinarse por la teoría de que la mayoría del agua llegó a la Tierra con el hielo que dejaron los cometas que impactaron en ella.
Por su relación con el tema anterior, voy a referirme, aunque sea brevemente, a los primeros 400 millones de años de vida de la Tierra.
Como dice Lawrence Krauss en su libro Historia de un átomo (2007), la Tierra, desde su creación hasta transcurridos aproximadamente 400 millones de años, fue bombardeada por un intenso ritmo meteórico de objetos con un tamaño medio de un kilómetro de diámetro y mayores. La máxima perturbación se produjo durante los 100 primeros millones de años. Seguramente tuvo que ser en esta época cuando ocurrió la colisión más grande de la historia de la Tierra. Un objeto, tal vez del tamaño de Marte, rozó su superficie, arrancó de la Tierra miles de millones de toneladas de materia y las puso en órbita a su alrededor. Esta materia salpicada al espacio debió formar lo que hoy es la Luna.
Esta colisión de asteroides fue decreciendo con el tiempo. La tasa media actual a la que los objetos de un kilómetro de diámetro o mayores chocan con la Tierra es aproximadamente de una vez cada millón de años. La tasa a la que dichos impactos se dieron instantes después de que la Tierra se formara fue 100.000 veces más frecuente. Así, un gran objeto, asteroide o cometa, chocó con la Tierra cada década, más o menos y por término medio, durante aproximadamente 200 millones de años. Pasados esos 200 millones de años, el ritmo del bombardeo meteórico fue descendiendo exponencialmente hasta alcanzados los 400 millones de años. Transcurrido este tiempo y hasta los 3.500 millones de años, el ritmo decayó hasta la tasa actual. ¿Qué efecto tuvo ese bombardeo meteórico sobre el planeta Tierra?
El bombardeo por cometas y meteoritos calentó la atmósfera naciente y creó cráteres que la erosión posterior ha dejado irreconocibles. Cada uno de estos impactos evaporaba gran parte del agua de los océanos y calentaba la corteza terrestre hasta pasar de los 800 grados. El vapor creado permaneció en ella durante miles de años, debido al calor de la atmósfera.
Por tanto, buena parte del agua de la superficie de la Tierra permaneció en la atmósfera durante este periodo tumultuoso, hasta que la temperatura de la superficie de la Tierra, y por consiguiente la de la atmósfera, fue descendiendo gradualmenteal al reducirse el ritmo del bombardeo meteórico. Con el paso del tiempo, al enfriarse la atmósfera, los vapores de agua contenidos en ella fueron condensándose y fue entonces cuando empezó a caer sobre la Tierra una lluvia caliente de forma torrencial, no durante 40 días y 40 noches, sino durante 40 millones de días y de noches o incluso más, que contribuyó a formar los océanos que comenzaron a cubrir la Tierra.
A todo esto hay que añadir que, en aquel entonces, la Luna estaba unas cuatro veces más cerca de la Tierra que en la actualidad; lo que hacía que orbitase a la Tierra cada ocho días, más o menos, lo que originaba inmensas mareas, unas treinta veces más intensas que ahora, por lo que las cosas en los océanos fueran más turbulentas que hoy, lo que contribuyó aun más al calentamiento de los océanos y a que parte del vapor de agua permaneciera en la atmósfera. Investigaciones realizadas dentro del programa Apolo han demostrado que, en la actualidad, la luna se sigue alejando de la tierra a una velocidad de 3,8 cms/año.
BIBLIOGRAFÍA
Las rocas que, en el origen y con el tiempo, se fueron agregando para formar la Tierra, carecían básicamente de agua y de otros gases volátiles. Así que ¿de dónde vino el agua para formar los océanos y el carbono y el nitrógeno para constituir nuestra atmósfera?
Existen dos teorías del origen del agua en la Tierra: la teoría volcánica y la teoría extraterrestre o, más probable, una combinación de las dos.
La teoría volcánica plantea que el agua se formó en el centro de la Tierra, por reacciones a altas temperaturas y presiones, entre átomos de hidrógeno y oxígeno. Las moléculas de agua formadas por estas reacciones fueron expulsadas a la superficie en forma de vapor de agua, que formó parte de atmósfera primitiva y que, al enfriarse, se condensó para formar el agua que caería sobre el planeta en forma de lluvia y formaría los mares.
La teoría más reciente, atribuye el origen del agua a causas extraterrestres. Estudios realizados a este respecto afirman que el agua llegó a la Tierra en forma de hielo, en los numerosos meteoritos que, en los momentos iniciales, impactaron sobre la superficie terrestre.
Otras consideraciones sugieren que el agua en la superficie de la Tierra pudo no ser originada por una sola causa sino y que se debería pensar en un hipotético origen mixto, ya que de esta manera se complementan ambas teorías en un postulado lógico y coherente: parte del agua se originó en la Tierra por erupciones volcánicas y otra parte provino de los cometas, aunque no existan pruebas para este origen mixto.
Recientemente, después del regreso a la Tierra de la sonda espacial Stardust que tomó muestras del cometa Wild-2, los científicos parecen inclinarse por la teoría de que la mayoría del agua llegó a la Tierra con el hielo que dejaron los cometas que impactaron en ella.
Por su relación con el tema anterior, voy a referirme, aunque sea brevemente, a los primeros 400 millones de años de vida de la Tierra.
Como dice Lawrence Krauss en su libro Historia de un átomo (2007), la Tierra, desde su creación hasta transcurridos aproximadamente 400 millones de años, fue bombardeada por un intenso ritmo meteórico de objetos con un tamaño medio de un kilómetro de diámetro y mayores. La máxima perturbación se produjo durante los 100 primeros millones de años. Seguramente tuvo que ser en esta época cuando ocurrió la colisión más grande de la historia de la Tierra. Un objeto, tal vez del tamaño de Marte, rozó su superficie, arrancó de la Tierra miles de millones de toneladas de materia y las puso en órbita a su alrededor. Esta materia salpicada al espacio debió formar lo que hoy es la Luna.
Esta colisión de asteroides fue decreciendo con el tiempo. La tasa media actual a la que los objetos de un kilómetro de diámetro o mayores chocan con la Tierra es aproximadamente de una vez cada millón de años. La tasa a la que dichos impactos se dieron instantes después de que la Tierra se formara fue 100.000 veces más frecuente. Así, un gran objeto, asteroide o cometa, chocó con la Tierra cada década, más o menos y por término medio, durante aproximadamente 200 millones de años. Pasados esos 200 millones de años, el ritmo del bombardeo meteórico fue descendiendo exponencialmente hasta alcanzados los 400 millones de años. Transcurrido este tiempo y hasta los 3.500 millones de años, el ritmo decayó hasta la tasa actual. ¿Qué efecto tuvo ese bombardeo meteórico sobre el planeta Tierra?
El bombardeo por cometas y meteoritos calentó la atmósfera naciente y creó cráteres que la erosión posterior ha dejado irreconocibles. Cada uno de estos impactos evaporaba gran parte del agua de los océanos y calentaba la corteza terrestre hasta pasar de los 800 grados. El vapor creado permaneció en ella durante miles de años, debido al calor de la atmósfera.
Por tanto, buena parte del agua de la superficie de la Tierra permaneció en la atmósfera durante este periodo tumultuoso, hasta que la temperatura de la superficie de la Tierra, y por consiguiente la de la atmósfera, fue descendiendo gradualmenteal al reducirse el ritmo del bombardeo meteórico. Con el paso del tiempo, al enfriarse la atmósfera, los vapores de agua contenidos en ella fueron condensándose y fue entonces cuando empezó a caer sobre la Tierra una lluvia caliente de forma torrencial, no durante 40 días y 40 noches, sino durante 40 millones de días y de noches o incluso más, que contribuyó a formar los océanos que comenzaron a cubrir la Tierra.
A todo esto hay que añadir que, en aquel entonces, la Luna estaba unas cuatro veces más cerca de la Tierra que en la actualidad; lo que hacía que orbitase a la Tierra cada ocho días, más o menos, lo que originaba inmensas mareas, unas treinta veces más intensas que ahora, por lo que las cosas en los océanos fueran más turbulentas que hoy, lo que contribuyó aun más al calentamiento de los océanos y a que parte del vapor de agua permaneciera en la atmósfera. Investigaciones realizadas dentro del programa Apolo han demostrado que, en la actualidad, la luna se sigue alejando de la tierra a una velocidad de 3,8 cms/año.
BIBLIOGRAFÍA
Krauss, L (2007). Historia de un átomo. Una odisea desde el Big Bang hasta la vida en la Tierra...y más allá, (Páez, F. Trad.)(4ª ed.). Navarra: Ed. Laetoli. (Trabajo original publicado en 2001).
Margulis, L. y Sagan, D. (2008). Microcosmos, (Piqueras, M. Trad.) (3ª ed.) Barcelona: Ed. Tusquet. (Trabajo original publicado en 1986).
Shapiro, R. (1987). Orígenes, (Crespo, M. Trad.) Barcelona: Ed. Salvat. Taurus. (Trabajo original publicado en 1956).
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