viernes, 17 de enero del 2020 Fecha
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¡La Vida! Esa gran incognita

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en ¡La vida! El misterio persiste    ~    Comentarios Comments (5)

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Es cierto que, con mucha frecuencia, aparecen aquí trabajos que versan sobre la vida, ese misterio que nos lleva a querer buscar sus orígenes y a saber, cómo y para qué surgió aquí en el Planeta Tierra. Nos interesamos por cada uno de pasos evolutivos y nos llama la atención ese larguísimo ciclo que llevó la vida desde aquella célula replicante hasta los seres humanos. Pero, ¿hay algo más interesante que la Vida para poder estudiarlo? Seguramente con la Física, la Química y la Astrofísica, sean las cuestiones más interesantes para el ser humano. ¡Ah! sin olvidarnos de las matemáticas.

Muchas son las fases por las que tuvieron que pasar los elementos químicos que, junto a la materia prebiótica, dieron lugar, finalmente, al surgir de la Vida en nuestro Planeta, la Tierra. En la formación que finalmente podemos contemplar de la Tierra no intervinieron únicamente los procesos cósmicos. Los animales, las plantas y los microorganismos influyeron de manera decisiva en las estructuras planetarias durante el curso de la historia de nuestro Planeta. Sin ellos no exitiría una atmósfera con oxígeno, ni islas de coral, ni tierras fértiles, ni materias primas como el petróleo o el carbón.

Extraños animales que pueblan la Tierra y los fondos oceánicos que nunca han sido vistos. Arriba un ejemplar que fue observado en una fuente hidrotermal o fumarola negra. Esas Chimeneas Hidrotermales parece que tuvieron un gran protagonismo en el surgir de la vida en los océanos de la Tierra. El Cangrejo Yeti, con su curioso pelaje bien podría vivir en el Himalaya, pero fue descubierto deslizándose por fuentes hidrotermales a unos 2.4 km bajo el Océano Pacífico en aguas de la isla de Pascua.

Una fuente hidrotermal,  también denominada a veces como respiradero hidrotermal o fumadera, fumadero o fumarola hidrotermal, es una grieta en la superficie de un planeta del cual fluye agua geotermalmente caliente. Las fuentes hidrotermales se encuentran comúnmente en lugares que son volcánicamente activos donde el magma está relativamente cerca de la superficie del planeta. Las fuentes hidrotermales son abundantes en la porque es geológicamente activa y tiene cantidades grandes de agua en su superficie. Los tipos comunes de la tierra incluyen las aguas termales, las fumarolas y los géiseres. Relativo a las dimensiones del mar profundo, las áreas alrededor de las fuentes hidrotermales son biológicamente productivas, a menudo hospedando comunidades complejas alimentadas por los químicos disueltos en los fluidos que emite.

 

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En algún momento del pasado de la Tierra, estimado en aproximadamente 2.500 – 3.500 millones de años, tuvo lugar lo que denominamos revolución oxigénica, durante la cual las cianobacterias produjeron tanto oxígeno que la atmósfera y los océanos quedaron literalmente saturados de este nuevo compuesto químico. Tal producción de oxígeno afectó drásticamente a la biósfera del planeta. Antes de la revolución oxigénica, pocos organismos estaban adaptados para vivir en presencia de oxígeno abundante; las moléculas de oxígeno actuaban como un veneno, reaccionando con las moléculas orgánicas complejas y degradándolas. Debido a esto, la mayor parte de la vida existente en ese momento debió quedar exterminada; las cianobacterias serían responsables de una gran extinción masiva.

Por otro lado, los elevados niveles de oxígeno que se acumularon en la atmósfera dieron como resultado una capa de ozono, de vital importancia para la vida como la conocemos. El ozono filtra los perniciosos rayos ultravioletas, que tienen un efecto especialmente perjudicial para los ácidos nucleicos, impidiendo que lleguen a la superficie de la Tierra. Si lo miramos desde esa perspectiva, es muy probable que el desarrollo de la vida fuera de los océanos y más aún, de toda la vida como la conocemos, incluso la nuestra, haya sido posible solo gracias a la capa de ozono, y por ende, a las cianobacterias que aportaron el abundante oxígeno para generarla.

 

Se estima que hace entre 2,100 y 1,800 ma se originaron los eucariotas, que son los organismos cuyas células contienen estructuras complejas protegidas por membranas. Las células de estos organismos se diferencían de los procariotas por tener un núcleo que contiene el material genético. Un ejemplo de eucariotas unicelulares son las amibas.  Los eucariotas multicelulares, que aparecieron mucho después, son las plantas y los animales. Nosotros mismos somos de la rama eucariota.
Hay tres tipos de evidencias que nos pueden indicar cuándo comenzó la vida:
La primera evidencia está basada en los fósiles, que son los restos de organismos atrapados en rocas, donde las diferentes partes del organismo son reemplazadas por minerales.

La segunda evidencia es la proporción de los isótopos carbono 12 versus carbono 13 en materiales con alto contenido de carbono. Si hay más carbono 12 que carbono 13, esto es evidencia que se trata de material orgánico (basado en fotosíntesis). Si hay menos carbono 12 que carbono 13, se trata de material inorgánico.

La tercera evidencia es la molecular. Consiste en estimar, a partir del DNA de los organismos vivientes, hace cuántos años existió el antepasado común a todos ellos. En general, esto se hace identificando las diferencias que existen en el genoma, sabiendo de antemano el tiempo que toma para que una mutación aparezca y se estabilice en una especie.

bacterias_geometricas.jpg

El consenso es que la vida apareció en el planeta hace entre 3,900 y 3,800 ma. Los primeros organismos fueron procariotas, células muy simples que carecen de núcleo. Los procariotas que mejor conocemos son las bacterias, semejantes a la  imagen que se muestra.

La segunda imagen es el árbol filogenético que muestra cómo están relacionados los genomas de los procariotas con los demás seres vivos.
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El último eslabón del desarrollo humano, apareció en el planeta hace sólo 160.000 años. Hablamos del Homo Sapiens.Los homo antecessor eran individuos fuertes, altos y con rostros de rasgos modernos, con una mandíbula bastante parecida a la del homo erectus. Sin embargo, la orientación facial es muy parecida a la del Homo sapiens. Se acepta la teoría de que el Homo antecessor proviene de África, aunque se ha discutido debido a su parecido con el Homo erectus (Hombre de Pekín), lo que para algunos sugiere un origen asiático.

 

Desgraciadamente, no se han encontrado aún fósiles en África de la misma antigüedad que podrían hacer seguir la pista de esta especie, y los de Asia contemporáneos a ella se refieren únicamente al Homo Erectus. Se podría decir que es el eslabón que une al Homo ergaster y enlaza con formas más cercanas a nosotros. A pesar de todos los estudios realizados, esta nueva especie está aún muy cuestionada por paleontólogos y especialistas, los cuales opinan que se trata en realidad de Homo Heidelbergensis. Estas luchas dialécticas son muy comunes entre los especialistas y hasta que no hay una evidencia abrumadora (y a veces ni eso) no se ponen de acuerdo en las afirmaciones que realizan.

Mientras en Asia Homo Ergaster evolucionaba a Homo erectus, en África siguió un camino diferente pero evolutivamente paralelo, dando lugar a una nueva especie, de rasgos craneales aún más modernos, aunque todavía con parecido a la especie anterior; será una especie crucial, el Homo antecessor, ya que será la que origine definitivamente al Homo sapiens.

Un hecho común por lo que vemos en la historia del universo es la unión. Las partículas elementales se unen formando átomos, que se unen para formar moléculas que se unen creando la materia macroscópica que conocemos. El mundo está formado por átomos y moléculas que conforman la materia de los mundos y de los seres vivos.

 

Materia, átomos y moléculas

Claro que, sin la molécula esencial de agua, la vida no sería posible

 

Este hecho es factible también en la materia orgánica, creando una rama del arbol de la boda universal de la que colgamos nosotros. La unión de diversos componentes químicos, la teoría de la sopa prebiótica y un buen salto de años, con alguna chispa de originalidad, se formaron las células primitivas.

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Esto ya surgía de la unión de múltiples compuestos. Algo tan complejo y a la vez tan modular. Pero esto no acaba aquí ni mucho menos..

La evolución y unión de más componentes llega a dar otras células más complejas, las eucariotas, que con su unión y evolución dan lugar a seres vivos superiores, como los conocemos ahora.

En este nivel, podemos ver como la unión en la mayoría de las especies da lugar a frutos muy diversos. Las manadas sirven de protección entre sí a la par que da ventajas añadidas. Las tribus más de lo mismo. En esencia, todas estas formas de unión tienen algo común, el trasvase de información y la prueba y error. Así se llega a la actualidad. Un mundo dominado por la unión de una especie dominante que ha sabido trabajar para llegar mucho más lejos de donde estaba hace años.

 

        Stanley Miller.
Todos hemos leído alguna vez sobre el famoso experimentio de Miller, el químico y biólogo que, en 1953 realizó un experimento que asombró a todos los expertos del mundo. Montó un sistema de tubos de vidrio imitó la primera atmósfera, el océano y las tormentas eléctricas. Al cabo de pocos días se habían formado complejos compuestos orgánicos, tales como aminoácidos y azúcares. Parecía que se había resuelto el origen de la vida. Se había inventado el término “sopa prebiótica”. Claro que, aquello sirvió para tener una idea más aproximada a lo que pudo pasar, el total de la historia es muicho más complejo y, desde luego, enn ese largo túnel de la vida, son muchos los rincones oscuros que aún, no hemos sido capaces de alumbrar. El misterio continúa.
Bueno, la verdad es que, no podemos ni afirmar ni negar que la vida, pudiera venir del espacio exterior. Algunos dicen que los Cometas trajeron las semillas de la vida al Planeta Tierra. Sin embargo, nadie lo puede asegurar. También se puedo desarrolar en el hielo o en los océanos primordiales…¡La vida! el misterio persiste.
Así que, fumarolas negras, cianobacterias, bacterias, procariotas y eucariotas. Las primeras células capaces de replicarse. La Panspermia, y tantas otras fuentes posibles para que, la vida, llegara y surgiera en la Tierra. Todo ello, esa diversidad de ideas y teorías, nos llevan de manera directa e inequívoca a una realidad: nuestra infinita ignorancia.

Nosotros, la especie humana, somos seres vivos y podríamos hacer una descripción de nuestras características, de lo que nos diferencia de todo aquello que no son seres vivos; estamos capacitados para diferenciar el mundo vivo del mundo no vivo, pero sin embargo hay algo que no podemos hacer, y es explicar qué es la vida: en el ámbito científico no existe, hoy por hoy, una definición de vida; sabemos quién tiene vida y quién no, pero no sabemos qué es ese soplo que nos diferencia de lo no vivo.
Ahí arriba, de manera simple, se expone el proceso evolutivo de los seres humanos que, a lo largo de su historia y, como tantas veces hemos dejado patente aquí, pudieron pasar desde la copa de los árboles hasta el espacio exterior, las estrellas en las que se formaron aquellos materiales necesarios para su presencia aquí, no ya en la Tierra, sino en todo el Universo.
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Nos puede resultar asombroso el origen, nuestros ancestros y la maravillosa transformación que en nosotros se han producido con el paso del tiempo. Nuestra curiosidad innata nos hizo observarlo todo, mostrar interés por conocerlo todo, dejar gravadas en nuestras mentes todas aquellas experiencias que, a lo largo de milenios pudimos tener en las distintas civilizaciones que en la Tierra fueron. Y, de esa manera, llegamos a desarrollar una inteligencia “superior” que llegó a comprender (al menos parcialmente) el Universo al que pertenecíamos.
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La explosión de una estrella masiva, al final de su ciclo en la secuencia principal, hace que aparezca lo que conocemos como Supernova. El material exterior de la estrella primitiva sale eyectado al espacio interestelar a una velocidad apreciable y forma una Nebulosa de incluso años luz de siámetro. Los materiales sencillos y simples se convierten, en ese proceso, en materiales complejos y más pesados. La estrella origen del suceso, según sea su masa primitiva, será una estrella de Neutrones o un agujero negro. Los remanentes que podremos ver muchos años después del evento, serán filamentos de plasma creados por dicversos elementos.
De la misma manera que las estrellas se transforman, también ocurre, de forma similar, con la materia inerte que, bajo ciertas condiciones especiales, puede llegar a transformarse en materia viva. El salto es descomunal. ¡Desde la materia inerte a los pensamientos!
Mirando este gráfico sobre la evolución de la vida en nuestro planeta y observando nuestra muy reciente aparición en la historia de este proceso, llegamos antes de ayer, y, sin embargo, nos hemos apropiado del planeta y nos creemos los “reyes del mundo”, en realidad, somos un eslabón más en la evolución de la vida. ¿Qué vendrá después de nosotros?

Podemos concluir diciendo que, hace 5.000 millones de años nacía nuestra estrella, el Sol. Luego, hace 4.600 millones de años se formaron planetas, entre ellos nuestra querida Tierra. Según el registro fósil, la vida se origino poco después, hace aproximadamente 4.000 millones de años. Los relámpagos y la luz ultravioleta del Sol descomponían las moléculas ricas en hidrógeno de la atmósfera, estas a su vez se reorganizaban espontáneamente produciendo moléculas más y más complejas convirtiendo a los mares primitivos en una verdadera sopa orgánica. Los cometas, asteroides y meteoritos aportaron mucha agua y muchos compuestos químicos orgánicos que fueron esenciales para el posterior desarrollo de la vida en la Tierra. Algunos científicos especulan inclusive que las primeras formas de vida en nuestro planeta, las bacterias, llegaron transportadas en el interior acuoso de los cometas. Otra posibilidad que no se puede ignorar es que esas primeras bacterias hallan llegado a bordo de meteoritos provenientes de Marte en épocas en las cuales el planeta rojo era muy parecido a la Tierra.

El reinado de los dinosaurios llego a su fin hace 65 millones de años, cuando un asteroide o cometa gigante se estrelló contra la península de Yucatán desencadenando una extinción masiva que acabo con el 70 % de todas las formas de vida del planeta.

 

Fue este acontecimiento el que posibilito a los mamíferos ocupar todos los nichos ecológicos dejados por los dinosaurios. Se diversificaron en tierra y conquistaron el aire y los mares.

Debido a cambios en el clima y al reemplazo de la selva densa por el monte y los pastizales en zonas del este de Africa hace unos 5 millones de años, una clase de mamíferos, los primates, tuvieron que bajar de los árboles para hallar alimentos, algunos comenzaron a caminar erguidos liberando sus manos para otras actividades como por ejemplo hacer herramientas. Reemplazaron su dieta herbívora por la carne, lo que aporto los nutrientes necesarios para desarrollar un cerebro más grande e inteligente. Estos homínidos pudieron salir de Africa y llegar a zonas remotas de Europa y Asia hace 2 millones de años.

 

Mientras tanto en el sur de Africa, hace 150 mil años, aparece una criatura que cambiaría para siempre la historia de la evolución en la Tierra, se expandiría y reemplazaría a las otras poblaciones de homínidos que existían en Europa y Asia, y con el tiempo colonizaría otros continentes como Oceanía y América. El ser humano invento el lenguaje y herramientas cada vez más sofisticadas, dominó el fuego y la agricultura, fundió metales y construyó ciudades, creo la religión y la escritura, también desarrolló la ciencia que le permitió dar los primeros pasos fuera de la Tierra y soñar con llegar a las estrellas, de donde había venido, hace 15.000 millones de años.


Estas son algunas de las cosas que pueden hacer los átomos de hidrógeno, decía Carl Sagan, si se les da 15.000 millones de años de evolución cósmica para transformar la materia en vida y conciencia. En esta perspectiva podemos decir entonces que todos somos extraterrestres.

La Tierra desde el espacio

Mientras seguimos investigando sobre lo que la Vida es, amigos míos, procuremos preservar su cuna: ¡La Tierra! Este “mar” de tranquilidad y perfecta simetría en el que, se producen los precisos sucesos para que todo siga igual. Movimientos tectónicos, erupciones volcánicas, terremotos…Todo tiene un por qué y, me estoy oliendo que ese por qué, tiene mucha relación con el hecho de que la Vida, siga presente aquí, en un planeta privilegiado que, situado en la parte interior del Brazo de Orión, a 30 000 a.l. del Centro Galáctico, hace posible que eso que llamamos vida, persista para que, observe el Universo y llegue a comprenderlo.

¡Cuánto trabajo nos queda por delante!

emilio silvera

Estamos rodeados de misterios

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física Relativista    ~    Comentarios Comments (10)

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Fue en el siglo XX (al observar partículas subatómicas que, en los grandes aceleradores de partículas, se movían a velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo) cuando se empezaron a encontrar aumentos de masa que eran suficientemente grandes para poder detectarlos. Un cuerpo que se moviera a unos 260.000 Km por segundo respecto a nosotros mostraría una masa dos veces mayor que cuando estaba en reposo (siempre respecto a nosotros).

En el universo todo es cambiante. Hasta “la nada” es cambiante. La energía que lo integra, que es parte de la misma materia, también es cambiante. Se transforma de una a otra. No se destruye. Cambia y evoluciona. El cuerpo humano es una gran máquina transformadora de energía porque es energía pura. El universo, en un setenta y tanto por ciento de su espacio infinito, es energía. Vivimos y formamos parte de un universo repleto de energía. Y en ese universo variable y lleno de energía existen miles de cuatrillones de formas de comunicación, entre otras, la del intercambio de energía entre los objetos que pueblan el Universo.

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