¡La vida! Ese misterio

No pocas veces nos hemos referido al surgir de la vida en la Tierra. También hablamos aquí de la posible existencia de vida en el planeta Marte y otros mundos y, desde hace mucho tiempo ya, tengo claro que la biología se ocupa de los seres vivos pero, también trata, por supuesto, de procesos tales como: fisiología, ecología y, sobre todo, evolución. Aunque los organismos vivos son los que están en el centro de la cuestión. Desde siempre en mis interminables lecturas sobre el tema de los seres vivos, nunca dejé de preguntarme: ¿que son?,  ¿de cuantas formas?, ¿cómo pudieron surgir? ¿es posible que la “materia inerte” evolucionara hasta animarse y crear conciencias primitivas? ¿Cómo evolucionaron esas consciencias hasta poder rememorar el pasado e imaginar el futuro? Todo aquello me fascinaba.

Mi curiosidad me llevó a leer sobre todos los organismos conocidos, grupo por grupo: desde los anélidos (gusanos de tierra, sanguijuelas y demás), los artrópodos (crustáceos, insectos arañas, trilobites, etc.); equinodermos (estrellas de mar, erizos de mar y otros); vertebrados (organismos con columna vertebral, como los peces, los dinosaurios y nosotros mismos); la confusa multitud de organismos, de las amebas a las diatomeas, que por aquel entonces se agrupaban en los “protistas”; las algas marinas, los hongos, los mohos-

“Las plantas pueden clasificarse según su tipo de reproducción. Están las gimnospermas y las angiospermas, y cada una tiene una forma distinta de reproducirse. El reino de las plantas abarca los musgos, los helechos, las gimnospermas y las angiospermas.

Estos grupos pueden diferenciarse dependiendo de si disponen de tejido conductor o no, semillas, frutos y flores.”

 

                  Y la constante para la presencia de la vida,,, ¡El agua líquida!

Las plantas, que entonces como ahora comprendían algunos grupos de algas pero otros no, además de los musgos, los helechos las coníferas y las plantas con flor; y los organismos que laxamente llamamos bacterias y que, en aquellos tiempos,  (os hablo de los 60) nadie parecía capaz de relacionar satisfactoriamente con el resto de organismos y algunas veces, de forma un tanto grotesca, se llegó a incluir entre las plantas. El arte y ciencia de la clasificación se llamaba, como hoy, taxonomía; la moderna taxonomía basada en principios evolutivos se llama comúnmente, y con propiedad sistemática.

“Ciencia que trata de los principios, métodos y fines de la clasificación, generalmente científica; se aplica, en especial, dentro de la biología para la ordenación jerarquizada y sistemática de los grupos de animales y de vegetales.

Esas incursiones entre los seres vivos es apasionante incluso para un neófito en la materia de la biología como yo que, sólo puedo tener una ligera idea de todo ese “universo” maravilloso que llamamos biología y está referido a lo que aquí, en la Tierra, entendemos por vida.

Hasta que escenas como estas llegaran a ser posibles tuvieron que pasar más de 10.000 M de años

Muchos han sido los estudios realizados para poder inferir las relaciones de parentesco atendiendo tanto a los organismos vivos como a los fósiles de las especies ya extinguidas. Tanto la naturaleza como la cantidad de datos disponibles han aumentado tremendamente durante las últimas décadas. En particular los paleontólogos parece que no acaban nunca de descubrir los más increíbles escondrijos de fósiles -auténticas cuevas de Aladino de antiguas criaturas de cuyas existencias no hubiéramos nunca podido imaginar-.

No hace tanto tiempo que los mismos biólogos dudaban de que se pudieran encontrar fósiles  significativos del  período Precámbrico -el período geológico de hace más de 545 millones de años, cuando todavía no había evolucionado ningún organismo con caparazón o esqueleto duro, de modo que la fosilización parecía imposible-. Hoy conocemos varios yacimientos de fósiles precámbricos en varios continentes. Del posterior período Cámbrico -y en particular del Burges Shale de Canadá, de unos 530 millones e años de antigüedad estudiados muy detalladamente por Simón Coway Morris, de la Universidad de Cambridge- han surgido series de organismos con aspecto de antrópodo muy diferentes de cualquiera de los actuales.

Si nos referimos a los fósiles humanos, tan confusos y esquivos en el pasado, conforman hoy una secuencia muy satisfactoria, aunque más diversa, hasta nuestros antepasados de las llanuras de África de hace 4-5 millones de años; sólo uno de los linajes desembocó en la especie Homo Sapiens.

Resulta curioso que nosotros y el chimpancé tuviéramos un ancestro común del que se divergió las dos ramas: Homo y Pan, con la curiosidad de que ese ancestro común, no era ni lo uno ni lo otro.

 

El inventario de todas las especies vivas conocidas se sitúan en torno a 1,7 millones de especies -al no existir una base de datos central, nadie conoce con exactitud o certeza la cantidad que es aproximada. A este respecto se da una  curiosa despreocupación: tenemos mejor conocimiento del inventario de estrellas en el firmamento que de las especies existentes sobre nuestro planeta y, un biólogo amigo -no sin parte de razón y, arrimando el ascua a su sardina- me decía un día:

“las estrellas, por mucho que nos puedan interesar, no son más que puntos brillantes en el cielo”.

Claro que, el hombre no podía estar más equivocado: Gracias a las estrellas que fusionan en sus “hornos” nucleares de fusión los elementos de los que estamos hechos todos los seres vivos, podemos estar aquí.

La discusión duró gran parte de la noche (éramos una reunión de unos ocho matrimonios) y, finalmente -no sin muchos argumentos-, les pude convencer de que, el estudio de las estrellas era tan importante como el estudio de la vida cuya fuente estaba, precisamente en ellas. Pero a lo que vamos, la cifra estimada de especies vivas está muy por debajo de la que realmente debe existir en la Tierra, algunos hablan de ocho millones y otros más audaces elevan esa cantidad varias veces. 30 millones parece una estimación bastante razonable. Un ejemplo lo tenemos en los fondos marinos de donde de vez en cuando surgen nuevas especies o de rincones olvidados del mundo donde son descubiertas también nuevas formas de vida sin importar el hábitat y las condiciones en las que se puedan encontrar.

             Antón van Leewenhoek,

Recuerdo de aquellas lecturas que allá por el siglo XVII, un industrial del lino y microscopista holandés llamado Antón van Leewenhoek, demostró que en el mundo existían criaturas demasiado pequeñas para ser observadas directamente a simple vista; las denominó “pequeños animáculos”. Hoy las conocemos colectivamente como “microbios” -un término útil- y sabemos que incluyen organismos pertenecientes a tres categorías bastante distintas: las bacterias; los organismos descubiertos hace relativamente poco tiempo, y con aspectos de bacterias que  llamamos arqueas; y los organismos que coloquialmente se suele agrupar bajo el nombre de “protozoos” o, de modo más amplio, “protistas”.

                          Fue el primer “cazador” de microbios

En Francia, en el siglo XIX, Louis Pasteur, mostró la gran importancia de estos organismos en las fermentaciones y como causantes de enfermedades. Grandes industrias como las de la cervecería, la panadería y la farmacéutica (entre otras) se basan en el cultivo de microbios. En la actualidad, estas industrias están tan subsumidas en la “biotecnología” y están expandiéndose mucho más allá de sus límites tradicionales, hacia la industria química, minera, etc.

Las bacterias del sistema digestivo

Las bacterias en nuestro aparato digestivo son claves. Gracias a los avances en la secuenciación genética, los investigadores creen cada vez más que estas bacterias afectan a la capacidad del cuerpo para recolectar energía de los alimentos. Si no se trata adecuadamente, la glucosa en sangre elevada es un factor de riesgo para una serie de afecciones metabólicas, que incluyen obesidad y diabetes.

 

Es tanta la importancia de estos pequeños “seres” que, han sido y siguen siendo muy bien estudiados por medio de su ADN y podemos decir que, su población de especies de bacterias y arqueobacterias, está rondando las 400.000.000 y si a esta cantidad añadimos la de Terry Erwin de los organismos microscópicos podemos vislumbrar que nuestra comprensión de la “biodiversidad”  y lo que esta implica es realmente tenue.

  Poner aquí a todas las especies vivas del planeta, es imposible. La muestra nos puede valer

¿Es éste el límite? No exactamente. De hecho, no lo es con un buen margen; al menos no si tenemos en cuenta el factor tiempo. Se ha sugerido que el número de especies vivas que actualmente campean por la Tierra representa tan solo el 1 por ciento de todos los organismos que han existido alguna vez en nuestro planeta. Es fácil comprender que sea así -y fácil así mismo comprender que se trata de una subestima-. Por ejemplo, el mundo contiene actualmente tan solo dos especies de elefante, que constituyen los únicos representantes del orden Proboscídeo. Pero conocemos unas 15o especies de proboscídeos que han existido durante los últimos 50 millones de años, que incluyen una gran variedad de auténticos elefantes (miembros de la familia Elefántidos) además de los mastodontes, los gonfoteres y otros. Existen únicamente 5 especies vivientes de rinocerontes, tres en Asia y dos en África, pero el inventario fósil contiene unas 200 y, de la misma manera, podríamos seguir enumerando otras especies de las que sólo quedan unas pequeñas muestras y están destinadas a desaparecer como cientos de millones de las ya desaparecidas y, todo esto, significa que, las especies ya desaparecidas pudieran sobrepasar en mucho a las existente hoy día.

“El ser humano es un recién llegado a la Tierra. Según el calendario cósmico creado por el científico estadounidense Carl Sagan, si comparáramos la historia del universo con un año de nuestra existencia, podríamos establecer que la aparición y desarrollo del género Homo en el planeta se correspondería sólo a la última hora y media del 31 de diciembre, y que, un hecho tan ancestral como hoy nos parece la invención de la escritura, se habría producido en realidad a únicamente 9 segundos del fin de año.”

Carl Sagan

 

Sabemos que la vida apareció sobre la Tierra hace al menos 3.500 millones de años, y quizá cerca de 4.000 millones de años: “apenas” unos pocos cientos de millones de años después de la formación de la Tierra, hace 4.500 millones de años. Por tanto en nuestro planeta ha habido vida de algún tipo desde hace al menos unas setenta veces el tiempo que ha transcurrido desde la aparición de organismos con  aspecto de elefantes. Los elefantes crían lentamente, con generaciones de unos 30 años por término medio y, aun así, durante los últimos 50 millones de años ha habido unas 70 veces más especies que en la actualidad. Así pues, ¿cuántas especies de todos los tipos pueden haber existido durante los últimos 3.500 millones de años, teniendo en cuenta que la mayoría de éstas habrían sido de pequeño tamaño, con tiempos de generación  que se pueden medir en horas? Sería sorprendente si el número total de especies que han vivido en el pasado no superara el inventario actual en por lo menos unas 10.000 veces.

En suma, el número de especies que han podido vivir sobre la Tierra desde el origen de la vida puede situarse alrededor de unas 400 millones de veces 10.000, que es 4 millones de millones. Aproximadamente unas 1.000 especies por cada año en que ha existido vida sobre la Tierra.

A todo esto, es un hecho que necesitamos interactuar con otras especies tanto si lo queremos como si no. Son nuestro alimento y nuestro medio: las casas, el paisaje, el suelo, incluso el oxígeno del aire son cortesía de las plantas y las bacterias fotosintéticas.

Estamos obligados a explorar los organismos que nos rodean para poder sobrevivir. No es una opción: tenemos que explotarlos o morir. Así que por razones puramente egoístas (y por razones que espero sean menos egoístas) necesitamos también conservarlas. Además, aún si aprendiéramos a subsistir sin las criaturas que nos rodean -si, por ejemplo, halláramos una fuente inagotable de alimento en otro planeta- no nos ignorarían. También somos de carne pese a nuestra presunción, y muchas están encantadas de alimentarse de nosotros. Para contener, explotar, conocer y conservar a los organismos que nos rodean es necesario que los podamos conocer y clasificar y, sobre todo saber, lo que de cada uno de ellos podemos esperar para convivir con ellos haciéndoles el menor daño posible y facilitándoles un hábitat agradable y placentero como lo queremos para nosotros.

Las ideas sobre la diversidad de la vida, desde Linneo (que decidió que todos los seres vivos se clasificaban en dos grupos, los animales y las plantas), han cambiado bastante. Ahora se clasifican a la luz de nuevos enfoques y métodos más modernos moleculares que ha sido una auténtica revelación. Carl Woese, de la Universidad de Illinois, fue quien observó las diferencias moleculares entre  organismos que hasta aquel momento se habían llamado “bacterias” (lo que Whittaker y otros llamaban “Moneras”) eran profundas, y que debían dividirse en dos grupos claramente distinguidos que Woese en aquel momento denominó Arqueobacterias (Archaebacteria, de archae, antiguo) y Eubacterias (Eubacteria).

Arqueobacterias y bacterias

Las Arqueobacterias y las bacterias eran mucho más diferentes entre sí que cualquiera de las dos lo era de los eucariotas. Así fue como propuso el rango de dominio, y sugirió que se dividiera a todos los seres vivos en tres dominios: Archaebacteria, Eubacteria y Eucarya, que incluía todos los organismos eucariotas, protistas, hongos y plantas. Más tarde arregló los nombres, y los tres dominios se conocen hoy como Archaea (coloquialmente arqueas).

Esto que pretendía ser un simple comentario se me está yendo de las manos y, en artículos futuros os hablaré aquí de Los dominios de los Procariotas (Bacterias y Arqueas). Los procariotas son demasiado pequeños individualmente para poderlos ver a simple vista, pero conjuntamente pesan al menos diez veces más que todos los organismos macroscópicos. Habitan en nuestra piel y en nuestro intestino, y a veces, cuando estamos enfermos, en nuestra propia carne. Habitan en el aire y en todas las aguas del mundo, y, vivas o muertas, constituyen buena parte de la sustancia de los abonos orgánicos del suelo.

Si se desterrara a todas las criaturas macroscópicas y se disolvieran todos los minerales, los procariotas que sobrevivieran bastarían para recubrir la Tierra, tanto los océanos como las tierras emergidas. Los elefantes necesitan un continente entero para moverse, pero los procariotas caben en cualquier lugar: un millar de bacterias típicas puede, en principio, ponerse en fila en la punta de un alfiler; un sólo gramo de suelo contiene 100 millones de individuos. La mayor parte de la vida en la Tierra -la mayor parte de la masa y la mayor parte de la variedad- es procariota.

En un anterior comentario sobre el tema, expliqué en detalle como el metabolismo de los procariotas es extremadamente variado -el abanico de estrategias de nutrición y respiración supera en mucho el de los eucariotas (plantas, animales y hongos conjuntamente) y, en realidad, las estrategias metabólicas de las plantas, animales y hongos generalmente evolucionaron primero en los procariotas. Muchos resisten condiciones que a nosotros nos parecen extremas. Por ejemplo, algunas bacterias pueden formar paredes gruesas y producir esporas que, en algunos casos, pueden resistir el agua hirviendo.

De todas estas maravillas seguiremos hablando y nos ocuparemos de las fijadoras de nitrógeno, esas que tanto llaman nuestra atención denominadas termófilos que viven en las fuentes termales submarinas, En los heterótrofos, como nosotros mismos y todos los animales, las tareas de adquisición de alimento y energía están juntas: las complejas moléculas orgánicas de nuestros alimentos nos proporcionan tantos nutrientes (materias primas) como, al romperlas químicamente, energía. Pero en los autótrofos la fuente de energía y la fuente de nutrientes son claramente distintas (hablaremos de ello).

También comentaremos sobre los fotoautótrofos organismos que practican la fotosíntesis, o, sobre los fotoheterótrofos, que utilizan la luz como principal fuente de energía, pero adquieren la mayor parte del carbono que necesitan de forma orgánica. Los quimio-autótrofos son un grupo extraordinariamente importante  y exclusivamente procariótico. Como los fotosintetizadores, utilizan dióxido de carbono como principal fuente de carbono, pero obtienen energía de fuentes químicas. Algunos las llaman “bacterias del azufre”. Los metanógenos, arqueas que generan gas metano durante el metabolismo (el metano CH₄ detectado en Marte que, es una forma reducida de carbono). Los quimio-litótrofos que pueden vivir dentro de las rocas (se han encontrado dentro de las estatuas de piedra a las que deshacen lentamente). Los quimioheterótrofos que obtienen la energía de sustancias químicas y utilizan compuestos orgánicos como fuente principal de carbono. Los anaerobios que detectan el oxígeno, para quienes es un veneno. Otros, los microaerófilos, requieren oxígeno, pero sólo en pequeñas cantidades, y otros, son aerobios, y usan el oxígeno de forma parecida a como lo hacen los animales: para “quemar” moléculas orgánicas y liberar la energía que contienen. Los halófilos o amantes de la salinidad. Los más extremos son arqueas.

Será un viaje fascinante cuando podamos adentrarnos en el misterioso “universo” de las bacterias purpúreas y mitocondrias. El reino de las proteobacterias es un grupo vasto y variado de bacterias gran-negativas comúnmente llamadas “bacterias purpúreas”. Tradicionalmente se han dividido en cuatro grupos, llamados Alpha, beta, gamma y delta; pero los estudios de ARN han revelado un quinto grupo, llamado epsilon, que parece ser una división profunda de las deltas.

Aquí lo dejaremos por hoy, y, el sumergirme en esta materia ha sido inducido por el debate que nos traemos sobre la vida o no en el planeta Marte y en algunas lunas de nuestro Sistema Solar, y, desde luego, sería muy arriesgado, después de conocer todo esto, decir que no hay, alguna clase de vida, por ahí afuera. De la vida Inteligente en planetas como la Tierra hablaremos otro día.

Fuentes diversas: Recopiladas por Emilio Silvera V.

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