Del Big Bang al origen de la vida (página 2)

En 1867 Sir Isaac Newton publico en su "
Philosohiae Naturalis Principia Mathematica " no sólo
cómo se mueven los cuerpos en el espacio y en el tiempo, sino que postuló
una ley de gravitación
universal, de acuerdo con la cual cada cuerpo en el universo era atraído por
cualquier otro cuerpo con una fuerza que era mayor cuanto
mayores fueran los mismos y cuanto más cerca estuvieran el
uno del otro. Era esta misma fuerza la que hacía que los
objetos cayeran al suelo. Newton mostró luego que
de acuerdo con su ley, la gravedad es la causa de que la Luna se
mueva en órbita elíptica alrededor de la Tierra y que la Tierra y los otros planetas sigan caminos
elípticos alrededor del Sol. Newton de acuerdo a su teoría de la gravedad
comprendió que las estrellas estarían atrayéndose
entre sí, lo que traería como consecuencia que
Ilegaría el momento en que se aglutinarían todas en un
mismo punto del espacio (un dato interesante sobre la corriente
general del pensamiento anterior al siglo
XX es que nadie hubiera sugerido que el universo se estaría
expandiendo o contrayendo, era generalmente aceptado que el
universo o bien había existido por siempre en un estado inmóvil o bien
había sido creado más o menos como lo vemos hoy). Los
que comprendieron la teoría de Newton que mostraba que el
universo no podía ser estático no pensaron que
podría estar expandiéndose.

Una modificación que intentaron dar fue que una fuerza
gravitacional a grandes distancias podría actuar como fuerza
repulsiva. En 1929 Edwin Hubble observó que desde donde uno
quiera que mire las galaxias distantes se están alejando de
nosotros o en otras palabras, se está expandiendo el
universo. Esto significa que en épocas anteriores los
objetos deberían de haber estado más juntos entre
sí. De hecho, parece que hubo un tiempo hace unos diez o
veinte mil millones de años en que todos los objetos estaban
en el mismo lugar exactamente y que por lo tanto la densidad del universo era
infinita. Fue dicho descubrimiento el que Ilevó finalmente
la cuestión del principio del universo a los dominios de
la ciencia. Las observaciones
de Hubble sugerían que hubo un tiempo, Ilamado el Big Bang  (gran
explosión) en que el universo era infinitesimalmente
pequeño e infinitamente denso.

¿Cómo fue el Big
Bang…?

Se cree que toda la materia conocida que compone
al universo estaba concentrada en un punto que poseía un
tamaño nulo y por lo tanto estaba infinitamente caliente, en
un determinado momento explotó; conforme el universo se
expandía la temperatura de la radiación disminuía
(cuando el universo duplica su tamaño, su temperatura se
reduce a la mitad). Un segundo después del Big Bang la
temperatura habría descendido alrededor de diez mil millones
de grados. Eso representa unas mil veces la temperatura en el
centro del Sol, pero marcas tan altas solo se alcanzan
en las explosiones de las bombas H. En ese momento el
universo habría contenido fundamentalmente fotones,
electrones, neutrinos, sus antipartículas, junto con algunos
protones y neutrones. Alrededor de 100 segundos después del
Big Bang la temperatura habría descendido a mil millones de
grados que es la temperatura en el interior de las estrellas
más calientes.

A esta temperatura comenzaron a unirse protones y neutrones
dando origen a deuterio helio litio berilo etc. Tan solo unas
horas después del BIG BANG la producción de helio y
otros elementos se habría detenido, después, durante el
siguiente millón de años el universo continuo
expandiéndose sin que ocurriese mucho más. Finalmente,
una vez que la temperatura hubiese descendido a unos pocos miles
de grados y los núcleos y los electrones no tuviesen ya
suficiente energía para vencer la atracción
electromagnética entre ellos estos , habrían comenzado
a combinarse para formar átomos. El universo en conjunto
habría seguido enfriándose y expandiéndose.

En algunas regiones más densas esta expansión
habría sido retardada y esto habría provocado que
comenzasen a colapsar de nuevo, el tirón gravitatorio debido
a las materias fuera de estas regiones podría empezar a
hacerlas girar ligeramente. A medida que la región
colapsante se hiciese más pequeña, daría vueltas
sobre si misma mas deprisa, exactamente de la misma forma que los
patinadores dando vueltas sobre el hielo giran mas deprisa cuando
encogen sus brazos. Finalmente, cuando la región se hiciera
suficientemente pequeña, estaría girando lo
suficientemente deprisa como para compensar la atracción de
la gravedad, y de este modo habrían nacido las galaxias
giratorias en forma de disco. Otras regiones, que por azar no
hubieran adquirido rotacion se convertirían en objetos
ovalados llamados galaxias elípticas. En estas regiones,
dejarían de colapsarse porque partes individuales de la
galaxia estarían girando de forma estable alrededor de su
centro aunque la galaxia en su conjunto no tendría
rotación. A medida que el tiempo pasase, el gas de hidrogeno y helio de las
galaxias se disgregaría en nubes más pequeñas, que
comenzarían a colapsarse debido a su propia gravedad.

Conforme se contrajesen los átomos dentro de ellas y
colisionasen unos con otros, la temperatura del gas
aumentarían hasta que finalmente estuviese lo
suficientemente caliente como para iniciar reacciones de fusión nuclear. Estas
reacciones convertirían el hidrogeno en gas helio y el
calor desprendido
aumentaría la presion lo que impediría a las nubes
seguir contrayéndose. Esas nubes permanecerían estables
en ese estado durante mucho tiempo como estreIlas del tipo de
nuestro Sol quemando hidrogeno para formar helio e irradiando la
energía resultante en forma de calor y luz. Las estrellas con una masa
mayor necesitarían estar mas calientes para compensar su
atracción gravitatoria más intensa lo que haría
que las reacciones de fusión nuclear se produjesen mucho
más rápido, tanto que consumirían su hidrogeno en
un tiempo tan corto como cien millones de años. Se
contraerían ligeramente y al calentarse mas empezarían
a convertir el helio en elementos mas pesados como carbono u oxigeno. Esto sin embargo no
liberaría mucha más energía de modo que se
produciría una crisis, las regiones centrales
de la estrella colapsarían hasta un estado muy denso, tal
como una estrella de neutrones o un agujero negro. Las regiones
externas de la estrella podrían a veces ser despedidas en
una tremenda explosión, Ilamada supernova que superaría
en brillo a todas las demás estrellas juntas de su galaxia.
Algunos de los elementos mas pesados producidos hacia el final de
la vida de la estrella serian arrojados de nuevo al gas de la
galaxia y proporcionarían parte de la materia prima para la
próxima generación de estrellas.

Nuestro propio Sol contiene alrededor de un 2% de esos
elementos mas pesados, ya que es una estrella de segunda o
tercera generación, formada hace unos cinco mil millones de
años a partir de una nube giratoria de gas que contenía
los restos de supernovas anteriores. La mayor parte del gas de
esa nube, o bien sirvió para formar el Sol o bien fue arrojada fuera,
pero una pequeña cantidad de elementos mas pesados se
acumularon juntos para formar los cuerpos que ahora giran
alrededor del Sol como planetas al igual que la tierra.

Orígenes de nuestro
planeta

En un principio la tierra era una masa fundida que irradiaba
calor hacia el espacio circundante. La tierra se calentó
gradualmente a medida que se condensaba, un factor fue la
liberación de energía gravitacional como resultado del
aumento de la densidad otro fue la radiactividad, entonces quince
veces más intensa en la tierra que ahora. Durante el periodo
de fusion las fuerzas centrípeta, centrifuga y las
corrientes de convección en la masa liquida viscosa,
separaron la sustancia planetaria en zonas concéntricas. Con
el transcurso del tiempo se estructuro en un núcleo interior
todavía fundido, de materia pesada, rodeado de material
más liviano; la capa exterior era un manto de basalto con un
espesor de varios centenares de kilómetros de espesor. El
manto comenzó a enfriarse dando origen a la corteza
sólida, acontecimiento que señala el origen de la
historia geológica hace
alrededor de 4.500 millones de años. Para esa época la
Tierra había perdido los gases que la envolvían
salvo una pequeña parte de los mismos.

 Al comenzar la solidificación la esfera debe de
haber estado casi tan desprovista de atmósfera como la luna en la
actualidad. Desaparecieron el hidrogeno y el helio, que
constituyeran el 99% de la atmósfera original. Salvo algunos
vestigios desaparecieron también el metano, oxigeno, nitrógeno y
vapor de agua presentes originalmente
en la atmósfera. Sin embargo esta extrema pobreza del aire no duro mucho tiempo.

A través del magma fundido se elevaron burbujas de gas,
escaparon por las fisuras existentes en las crecientes islas de
sustancias sólidas, la evaporación las levanto de las
superficies calientes y formaron una nueva atmósfera que la
Tierra pudo retener al cabo de corto tiempo, pues ya estaba
suficientemente fría. Era una atmósfera muy distinta a
la anterior y también distinta de la actual. Contenía
muy escasa cantidad de oxigeno libre, abundante óxido de
carbono y enormes cantidades de vapor de agua. El aspecto de la
Tierra en esos momentos era muy brillante, visto desde el
espacio. Estaba envuelta en un manto continuo de nubes cuya
deslumbrante superficie exterior reflejaba el 60% de la luz solar
(actualmente, la Luna solo refleja el 7%) En cuanto al 40%
absorbido, ningún rayo visible llegaba a la superficie
terrestre, tan gruesa era la nube que rodeaba al globo, tan densa
su textura. Durante miles y miles de años se ocultaron a
toda posible contemplación desde el espacio las escenas de
la formación de la corteza terrestre, en la cual reinaban
las llamas, humo mezclado con hirvientes chorros de vapor. Las
energías de los elementos radiactivos encerrados bajo la
superficie solidificada volvieron a provocar la fusión de
las rocas inferiores produciendo
estupendas erupciones de lava resplandeciente. Se levantaban
montañas debido a la falta de uniformidad en la densidad de
solidificación provocando pliegues en la corteza: grandes
porciones de la superficie global se hundían formando
cuencas. El agua debía ser
detenida con violento calor mientras mayores y mayores cantidades
de líquidos se condensaban en gotas, y estas presionaban
hacia abajo de manera persistente desde la fría y gruesa
capa de la atmósfera superior.

Una vez comenzada la noche más oscura y larga que la
tierra haya conocido hasta ahora, comenzó a llover sobre una
superficie suficientemente fría como para permitir al agua
escurrirse desde los lugares mas altos a los más bajos en
vez de evaporarse inmediatamente como ocurría antes. A
partir de ese momento y durante meses, años y siglos la
Iluvia cayo a torrentes sin cesar aumentando su intensidad cada
vez que nuevas superficies quedaban expuestas a su acción, y enviaban al
aire anhídrido carbónico, vapor de agua y nubes de
gases corrosivos. Lentamente el espesor del manto de nubes que
rodeaba al globo fue disminuyendo poco a poco la negrura de la
noche dejo paso a un sombrío crepúsculo; por ultimo el
manto se desgarro aquí y allá y al fin se disipo por
completo en áreas extensas permitiendo la llegada de la luz
solar a través del aire límpido, hasta la húmeda
faz de la tierra. Mas la mayoría de la luz incidió
sobre una superficie realmente liquida pues para ese entonces
todas las depresiones de la superficie terrestre estaban llenas
de agua. Se habían formado los primeros mares. Eran
virtualmente mares de agua dulce, sobre los cuales brillo el
primer Sol, contenían solo pequeños vestigios de sales
minerales pero estos eran
clara evidencia de que ya estaban en acción las fuerzas
hídricas erosivas, formadoras de paisajes con su poder de disolver y erosionar.
(recordemos que el agua es el disolvente químico universal)
Desde entonces y hasta ahora estas fuerzas han venido trabajando
todos los instantes de todos los días, desgastando
montañas eliminando continentes enteros tendiendo siempre a
reducir la superficie terrestre a una perfecta lisura. Si este
objetivo se lograra, nuestro
planeta seria una superficie de océano ininterrumpida de
unos tres a cinco kilómetros de profundidad.

Sabemos que esta finalidad nunca se alcanza dados factores
como los orogénicos y otros, pero sí es posible que la
mayoría de la superficie terrestre haya estado cubierta por
el mar la mayoría del tiempo desde que esta se solidifico El
agua es un poderoso agente destructor, cada gota impulsada por el
viento se comporta como un proyectil pequeño pero de gran
eficacia pudiendo arrancar
diminutos fragmentos aun de la roca más dura. (esto lo
podemos observar en los mosaicos mas duros que son expuestos a la
acción de un goteo de canilla; al cabo de unos pocos
años se forma una pequeña depresión en el lugar donde
cae la gota). Otro proceso de destrucción de
las rocas es el congelamiento del agua en sus grietas, lo que
provoca su rotura en fragmentos de menor tamaño, recordemos
también que las rocas arrastradas por un río cumplen
acción erosiva.

El suelo de esos días era una acumulación de
partículas minerales, mas tarde aparecieron las arenas
gruesas luego las finas, las arcillas, pero no había en el
suelo primitivo sustancias orgánicas, porque no había
vida todavía. Nos cabe aclarar como surgió esta, pero
ese no es nuestro tema central, ya hablaremos de ello mas
adelante pues compete a la geología por su importancia
al estudio de los estratos. Hasta aquí hemos dado una
posible imagen que nos haga luz en el
oscuro principio, del que aun hoy se continua discutiendo. Estas
son las últimas teorías y las mas
aceptadas científicamente a nivel mundial. Queda en cada uno
de nosotros seguir investigando para tratar de develar el
misterio de nuestros comienzos.

En un principio…

Se asume que la vida se originó en el mar. En la
década de los años treinta, A. I. Oparin en Rusia y J. B. S. Haldane en
Inglaterra propusieron, cada uno
por su cuenta, un escenario en el que las primeras moléculas
orgánicas útiles para la vida se crearon en la
superficie de la Tierra a partir de compuestos de carbono y
nitrógeno relativamente simples. De acuerdo con el modelo de Oparin y Haldane,
estos compuestos orgánicos
adquirieron cada vez mayor complejidad, y eventualmente
evolucionaron para dar origen a los primeros organismos
unicelulares, en los mares primitivos de la Tierra.

Años más tarde, las ideas de estos dos
investigadores inspiraron a S. L. Miller y H. C. Urey de la
Universidad de Chicago, a
realizar un experimento en el que simulaban las condiciones
primitivas de la Tierra en una botella de vidrio. Miller y Urey depositaron
en la botella diversos compuestos simples como amoniaco, hidrógeno, agua y algunos
otros, e irradiaron la mezcla con luz ultravioleta y rayos X, los cuales se
suponía que existían en la superficie de la Tierra
primitiva debido a la ausencia de oxígeno en la
atmósfera. El resultado de este experimento fue
sorprendente, ya que después de un tiempo se obtuvieron
moléculas orgánicas complicadas, como algunos
aminoácidos y bases nitrogenadas que son fundamentales para
los organismos vivos. De esta manera, Miller y Urey mostraron que
era perfectamente posible obtener moléculas orgánicas
complejas a partir de compuestos químicos sencillos con
relativa facilidad, lo cual representó una especie de
confirmación de las ideas de Oparin y Haldane.

Origen de la vida

Las unidades básicas de la vida son las células, ya que son los
organismos vivos más pequeños a partir de los cuales
todos los demás estamos construidos. Las células
están compuestas, a su vez, por diferentes tipos de
moléculas, por ejemplo, los azúcares, que conforman la
reserva energética, o los ácidos grasos que sirven
para construir la membrana celular. Hay dos tipos de
moléculas que desempeñan un papel fundamental dentro de
la maquinaria celular: las proteínas y los ácidos
nucleicos. Las proteínas son los "obreros" celulares, es
decir, son las moléculas encargadas de llevar a cabo todas
las funciones metabólicas de la
célula.

Hay proteínas que se encargan de transportar
oxígeno, que dirigen la construcción de
membranas, que introducen nutrientes a la célula; otras degradan
estos nutrientes extrayendo la energía química requerida, y otras más
expulsan los desechos fuera de la célula. En fin, las
proteínas son las encargadas de realizar, de manera
orquestada y organizada, todo el trabajo celular. Por otro
lado, los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, contienen la
información genética del metabolismo celular. Es decir,
en estas moléculas se almacena la información de todas
las proteínas que requiere la célula para subsistir.
Cuando decimos, por ejemplo, que el ADN contiene la
información del color de los ojos de las
personas, a lo que nos referimos es a que en el ADN está
contenida la información de las proteínas que le dan el
color a los ojos. Esta información se pasa íntegramente
de la célula madre a las células hijas en la
división celular, lo que hace que se conserven las
características genéticas de la especie. Las
proteínas son fundamentales para que esto ocurra, ya que
participan activamente en la reproducción celular,
suministrando, transportando y degradando todos los nutrientes
químicos necesarios para ello, y acelerando reacciones químicas
metabólicas que de otra forma no podrían
realizarse.

La interrelación entre ácidos nucleicos y
proteínas es muy estrecha y complicada. En el ADN y ARN
está la información para construir a las
proteínas, y a su vez las proteínas son fundamentales
para la conservación y replicación del ADN y del ARN.
Al parecer, sin proteínas, los ácidos nucleicos no se
pueden construir ni mucho menos replicar y, sin ácidos
nucleicos, la célula no cuenta con la información para
fabricar las proteínas que necesita para estar viva. El
origen de la vida tiene que
ver con los primeros procesos físicos y
químicos que eventualmente condujeron a las células.
Estos procesos pueden clasificarse en dos tipos: el primero
consiste en los procesos encargados de la formación de
moléculas complejas a partir de moléculas sencillas, y
se llaman procesos prebióticos; ya Miller y Urey nos dieron
algunas pistas de cómo se llevan a cabo. El segundo tipo de
procesos son los que conducen a la interrelación entre
proteínas y ácidos nucleicos que le permite a la
célula realizar todas sus funciones metabólicas de
subsistencia y replicación, y se conocen como procesos
protobióticos.

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Lo que sigue, esta dividido en eras, en las cuales se pueden
observar el desarrollo y evolución de la vida en
el
planeta.                            

La Era Arcaica o Azoica se inicia hace unos
3.000 millones de años. Formación de la Tierra.
Desarrollo de tierras y océanos. Se caracteriza por la
ausencia de vida.

El Período Precámbrico se remonta a unos
1.000 millones de años. Se suele dividir en dos eras:

1.- La Era Arqueozoica, donde probablemente existieron
algunas formas rudimentarias de vida.

2.- La Era Proterozoica, cuando se desarrolló una
vida marítima simple, probablemente algunos invertebrados
parecidos a los gusanos; algas.

La Era Primaria o Paleozoica comienza hace 570
millones de años. Se distinguen a su vez varios
periodos:

1.- En el Periodo Cámbrico abundan los trilobites,
moluscos y crustáceos.

2.- En el Periodo Ordovícico (que se inicia hace
505 millones de años) siguen abundando los trilobites, se
extienden los equinodermos y braquiópodos y aparecen los
primeros peces.

3.- El Periodo Silúrico se inicia hace 440
millones de años. Aparecen peces acorazados gigantes, las
primeras plantas terrestres y de pantanos,
grandes escorpiones marinos.

4.- El Periodo Devónico empezó hace 410
millones de años. Aparecen los peces modernos y los
anfibios, evolucionan las plantas terrestres.

5.- En el Periodo Carbonífero (iniciado hace 360
millones de años) se extienden los anfibios, aparecen los
primeros reptiles, la tierra se llena de musgos y helechos, cuyos
restos formarán las cuencas de carbón.

6.- En el Periodo Pérmico (que empezó hace
285 millones de años) se extienden los reptiles, mientras
los anfibios pierden importancia; se extinguen los trilobites y
aparecen las primeras coníferas.

La Era Secundaria o Mesozoica empezó hace
245 millones de años.

1.- El primer Periodo del Mesozoico es el
Triásico, en el que aparecen los primeros dinosaurios y grandes reptiles
marinos. También surgen los primeros mamíferos. Abundan los
amonites, surgen nuevas especies de plantas y se forman grandes
bosques de coníferas.

2.- Durante el Periodo Jurásico (iniciado hace 210
millones de años) los dinosaurios dominan la Tierra.
Aparecen reptiles voladores y las primeras aves, junto con nuevas
especies de pequeños mamíferos.

3.- Durante el Periodo Cretácico (iniciado hace
145 millones de años) aparecen las primeras plantas con
flores. Al final del periodo se extinguen los dinosaurios y
muchos otros reptiles, al igual que los amonites.

La Era Terciaria o Cenozoica se inicia hace 65
millones de años.

1.- El primer Período del Cenozoico es el
Paleoceno, en el que proliferan los mamíferos.

2.- En el siguiente Período, el Eoceno (hace 60
millones de años), surgen nuevas especies de animales (caballos y elefantes
primitivos), así como de plantas.

3.- El Periodo Oligoceno se inicia hace 35 millones de
años. Proliferan las plantas con flores, surgen muchos de
los mamíferos actuales, entre ellos, los primeros
simios.

4.- Hace 25 millones de años, en el Periodo
Mioceno, se multiplican los simios, especialmente
abundantes en África. Aparecen los
primeros homínidos.

5.- En el Periodo Plioceno (hace 5 millones de
años) un enfriamiento del clima provoca la extinción
de muchos grandes mamíferos. Abundan los homínidos.

La Era Cuaternaria o Antropozoica (iniciada hace
1 millón de años). Durante ella hace su aparición
el hombre: el Homo
Neanderthalensis y el Homo sapiens. Se divide en dos
periodos.

1.- El Periodo Pleistoceno, durante el cual las
glaciaciones invadieron parte de los continentes.

2.- El Periodo Holoceno, que comenzó hace unos
25.000 años y se prolonga hasta la actualidad.

Finalmente, podríamos resumir estos hechos en un
calendario cósmico, en el cual se representa toda la
historia que hemos desarrollado, desde el Big Bang hasta la
actualidad

Es importante destacar el lugar del hombre dentro de este
calendario, puesto que ocupa los  segundos finales del
último día del mes de diciembre.

Teniendo en cuenta que hace tan solo cinco millones de
años que aparecieron los primeros homínidos que
darían origen al homo sapiens, es notable cómo una sola
especie logró dominar a las otras,  manipular los
elementos, cambiar la geografía e incluso el clima del
planeta.

Ninguna otra especie que se tenga conocimiento hasta antes de la
aparición del hombre causó tanto daño al planeta,
extinguiendo su fauna y su flora,
contaminándolo de forma irreversible en muchos aspectos.

El hombre es solo un breve lapso de tiempo en este calendario.
Apareció repentinamente. Quizás, desaparezca mucho
más rápido que lo que tardó en evolucionar, si no
toma conciencia del valor de los ecosistemas.

Calendario
Cósmico

Diciembre

Diciembre 31

Autor:

Iván O. Garnica García