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10: Una breve historia de la vida en la Tierra

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    La diversidad de especies, ecosistemas y paisajes que hoy nos rodean son producto de quizás 3.7 mil millones (es decir, 3.7×1093.7×109) a 3.85 mil millones de años de evolución de la vida en la Tierra (Mojzsis et al., 1996; Fedo y Whitehouse, 2002). La vida puede haber evolucionado primero en condiciones duras, quizás comparables a los respiraderos térmicos de aguas profundas donde actualmente se encuentran bacterias quimio-autotróficas (estos son organismos que obtienen su energía solo de fuentes inorgánicas, químicas).

    También se ha sugerido una evolución subterránea de la vida. Ahora se ha descubierto que las capas de roca en las profundidades de los continentes y los fondos oceánicos, que antes se pensaba que eran demasiado pobres en nutrientes para sostener la vida, soportan miles de cepas de microorganismos. Se han colectado tipos de bacterias de muestras de roca casi 2 millas por debajo de la superficie, a temperaturas de hasta 75 grados centígrados. Estos microorganismos quimio-autotróficos derivan sus nutrientes de químicos como el carbono, hidrógeno, hierro y azufre. Las comunidades subterráneas profundas podrían haber evolucionado bajo tierra o originarse en la superficie y quedar enterradas o transportadas de otra manera hacia los estratos rocosos subterráneos, donde posteriormente han evolucionado aisladamente. De cualquier manera, estas parecen ser comunidades muy antiguas, y es posible que estas bacterias subterráneas puedan haber sido las responsables de dar forma a muchos procesos geológicos durante la historia de la Tierra (por ejemplo, la conversión de minerales de una forma a otra, y la erosión de las rocas) (Fredrickson y Onstott, 1996).

    La evidencia más temprana de bacterias fotosintéticas -sospechosas de ser cianobacterias- está fechada en algún momento entre 3.5 y 2.75 mil millones de años atrás (Schopf, 1993; Brasier et al., 2002; Hayes, 2002). Estos primeros organismos fotosintéticos habrían sido los encargados de liberar oxígeno a la atmósfera. (La fotosíntesis es la formación de carbohidratos a partir del dióxido de carbono y el agua, a través de la acción de la energía lumínica sobre un pigmento sensible a la luz, como la clorofila, y generalmente resulta en la producción de oxígeno). Previo a esto, la atmósfera estaba compuesta principalmente por dióxido de carbono, con otros gases como nitrógeno, monóxido de carbono, metano, hidrógeno y gases sulfurosos presentes en cantidades menores.

    Probablemente tardó más de 2 mil millones de años, desde el advenimiento inicial de la fotosíntesis para que la concentración de oxígeno en la atmósfera alcanzara el nivel en el que se encuentra hoy (Hayes, 2002). A medida que aumentaron los niveles de oxígeno, algunas de las especies anaeróbicas tempranas probablemente se extinguieron, y otras probablemente se restringieron a hábitats que permanecían libres de oxígeno. Algunos asumieron un estilo de vida alojado permanentemente dentro de células aeróbicas Las células anaeróbicas podrían, inicialmente, haber sido incorporadas a las células aeróbicas después de que esos aerobios las hubieran engullido como alimento. Alternativamente, los anaerobios podrían haber invadido a los huéspedes aeróbicos y convertirse en parásitos dentro de ellos. De cualquier manera, posteriormente evolucionó una relación simbiótica más íntima entre estas células aeróbicas y anaeróbicas. En estos casos la supervivencia de cada célula fue dependiente de la función de la otra célula.

    La evolución de esta relación simbiótica fue un paso sumamente importante en la evolución de células más complejas que tienen un núcleo, que es una característica de la Eucarya o eucariotas (eu = bueno, o verdadero; y karyon = núcleo, o núcleo). Estudios recientes de rocas de Australia Occidental han sugerido que las formas más tempranas de eucariotas unicelulares podrían tener al menos 2.7 mil millones de años (Anon, 2001). Según las teorías contemporáneas, ha habido tiempo suficiente, a lo largo de esos 2.7 mil millones de años, para que algunos de los genes del anaerobio invasor se hayan perdido, o incluso transferidos al núcleo de la célula aerobia huésped. Como resultado, los genomas del invasor ancestral y del huésped ancestral se han mezclado y las dos entidades ahora pueden considerarse como una sola desde el punto de vista genético.

    La historia evolutiva de la Eucarya se describe en diversas referencias estándar y por lo tanto no se trata en detalle aquí. Brevemente, los eucariotas constituyen tres grupos bien conocidos: las Viridiplantae o plantas verdes, los Hongos y la Metazoa o animales. También hay muchos grupos basales de eucariotas que son extremadamente diversos, y muchos de los cuales son evolutivamente antiguos. Por ejemplo, la Rhodophyta, o algas rojas, que podría ser el grupo hermana de las Viridiplantae, incluye representantes fósiles que datan del Precámbrico, hace 1025 mil millones de años. Los Stramenopiles incluyen pequeños organismos unicelulares como diatomeas, especies de hongos de mohos acuosos y mildies vellosos, y algas pardas multicelulares extremadamente grandes como las algas marinas.

    Las primeras plantas verdes conocidas son las algas verdes, que datan del Cámbrico, hace al menos 500 millones de años. Al final del Devónico, hace 360 millones de años, las plantas se habían vuelto bastante diversas e incluían representantes similares a las plantas modernas. Las plantas verdes han sido extremadamente importantes en la conformación del medio ambiente. Alimentados por la luz solar, son los principales productores de carbohidratos, azúcares que son recursos alimenticios esenciales para los herbívoros que luego son presa de carnívoros depredadores. La evolución y ecología de los insectos polinizadores está estrechamente asociada con la evolución de las Angiospermas, o plantas con flores, desde los periodos Jurásico y Cretácico.

    Los hongos, que se remontan a los tiempos precámbricos hace unos 650 a 540 millones de años, también son importantes para dar forma y sustentar la biodiversidad. Al descomponer el material orgánico muerto y usarlo para su crecimiento, reciclan los nutrientes a través de los ecosistemas. Los hongos también son responsables de causar varias enfermedades vegetales y animales. Los hongos también forman relaciones simbióticas con especies arbóreas, a menudo en suelos pobres en nutrientes como los que se encuentran en los trópicos húmedos, permitiendo a sus árboles simbiontes la capacidad de florecer en lo que de otro modo sería un ambiente difícil.

    Metazoa, que datan de hace más de 500 millones de años también se han encargado de dar forma a muchos ecosistemas, desde los gusanos tubo especializados de aguas profundas, comunidades de respiraderos hidrotermales del fondo oceánico, hasta las aves que viven en las altas altitudes del Himalaya, como el faisán impeyan y el gallo de nieve tibetano. Muchas especies de animales son parasitarias de otras especies y pueden afectar significativamente el comportamiento y los ciclos de vida de sus huéspedes.

    Así, la historia evolutiva de la Tierra ha dado forma física y biológica a nuestro entorno contemporáneo. Muchos paisajes existentes se basan en los restos de formas de vida anteriores. Por ejemplo, algunas grandes formaciones rocosas existentes son los restos de antiguos arrecifes formados hace 360 a 440 millones de años por comunidades de algas e invertebrados (Veron, 2000).

    Glosario

    Fotosíntesis
    la formación de carbohidratos a partir del dióxido de carbono y el agua, a través de la acción de la energía lumínica sobre un pigmento sensible a la luz, como la clorofila, y generalmente dando como resultado la producción de oxígeno

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