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Física del Todo. Capítulo 33
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Agujeros Negros, origen y dinámica relativista
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por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo y la Vida ~
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¿Cuál es el antecesor común de todas las formas de vida? Ésta es sin duda una incógnita de gran importancia, ya que dentro de este esquema se forma el tronco común, de donde emergieron los organismos superiores primitivos (eucariontes), las bacterias y las arqueobacterias.
Aunque no podamos ubicar con exactitud dónde empezó la vida de una manera categórica, parece cada vez más probable que, una vez acabado el bombardeo al que fue sometida la Tierra en su juventud, la vida surgió confinada en lugares situados o bien por debajo del lecho marino, o bien cerca de las chimeneas volcánicas, o dentro de los sistemas hidrotermales en las margenes de las dorsales oceánicas. Una vez establecida al resguardo de lugares semejantes, el camino quedó abierto para la proliferación y diversificación.
Está claro que, a partir de todas estas suposiciones, hemos seguido especulando acerca de lo que pudo ser y, a partir de todo lo anterior, admitamos que aquellos microbios primitivos eran termófilos y que podían soportar temperaturas de entre 100 y 150 grados Celcius. Moraban al menos a un kilómetro bajo la superficie, posiblemente en el lecho marino, pero más probablemente en las rocas porosas que hay debajo. Inmersos en agua supercaliente repleta de minerales, ingerían rápidamente y procesaban hierro, azufre, hidrógeno y otras sustancias disponibles, liberando energía a partir de ciclos químicos primitivos y más bien ineficientes. Estas células primitivas eran comedoras de roca en bruto. Ni la luz ni el oxígeno desempeñaban ningún papel en su metabolismo. Ni tampoco requerían material orgánico, hacían lo que necesitaban directamente, a partir de las rocas y el dióxido de carbono disuelto en el agua.
La primera colonia microbiana tenía todo el mundo a su disposición, y un completo suministro de materiales y energía. Se habría extendido con sorprendente velocidad. La capacidad de los microbios para multiplicarse a velocidad explosiva garantizaba que ellos invadirían rápidamente cualquier nicho accesible. Sin ninguna competencia de los residentes, podrían heredar rápidamente la Tierra. Sin embargo, dada la explosión de población, la colonia habría alcanzado pronto los limites de su habitat. Impedidos para ir a mayor profundidad por las temperaturas crecientes, e incapaces de reproducirse en los estratos superficiales más fríos, los microbios sólo podían expandirse horizontalmente a lo largo de las cordilleras volcánicas, y lateralmente a través del basalto del suelo oceánico.
La capa rígida y más externa de la Tierra, que comprende la corteza y el manto superior, es llamada litosfera. La corteza oceánica contiene un 0,147% de la masa de la corteza terrestre. La mayor parte de la corteza terrestre fue creada a través de actividad volcánica. El sistema de cordilleras oceánicas, una red de 40.000 kilómetros de volcanes (25.000 millas), genera nueva corteza oceánica a un ritmo de 17 km3 por año, cubriendo el suelo oceánico con basalto. Hawai e Islandia son dos ejemplos de la acumulación de material basáltico.
En alguna etapa, quizá hace 3.800 millones de años se alcanzó la primera gran división evolutiva, cuando un grupo de microbios se encontraron repentinamente aislados de su habitat caliente y acogedor debido a alguna catástrofe geológica, como un terremoto o una gran erupción volcánica.
Aquel grupo, islado de la colonia principal, y encerrados en una región más fría, hizo que los microbios se quedaran en estado latente o simplemente murieron, pues sus membranas eran demasiado rígidas a estas temperaturas inferiores para que su metabolismo pudiera funcionar. Sin embargo, un mutante feliz, que accidentalmente tenía una membrana más flexible, sobrevivió y se multiplicó. Al hacer la transición a condiciones más frías, el microbio mutante allanó el camino para acceder a la superficie inhabitada del planeta. Mientras tanto, para los miembros de la colonia original, confinada confortablemente en el reino subterráneo, la vida ha continuado prácicamente igual hasta nuestros días.
La Vida, se cree que fue evolucionando a partir de simples células unicelulares
Un primer desarrollo clave fue un cambio que hicieron algunos organismos de las sustancias químicas a la luz como fuente de energía, y por entonces la vida debió de extenderse hasta la superficie. Probablemente, el primero de tales “fotótrofos” no utilizaba la moderna fotosíntesis de clorofila, sino algún proceso más elemental. Algunas arqueobacterias del Mar Muerto siguen utilizando una forma más bien primitiva de fotosíntesis basada en una sustancia roja relacionada con la vitamina A. La captura de la luz solar comenzó en serio con las bacterias, que descubrieron una forma de arrancar electrones de minerales, potenciarlos con fotones solares y utilizar la energía almacenada para fabricar material orgánico.
En las profundidades abisales del océano, las bacterias usan hidrógeno y producen materia orgánica. En aquellas profundidades abisales surgieron formas de vida de incleíbles conformaciones.
Las profundidades del mar son la última frontera. Hay quienes dicen que los humanos solo conocen un 5% de los océanos. Ese porcentaje ha aumentado un poco tras la expedición Océano Profundo, que han llevado a cabo científicos de EE UU en el Caribe. Usando un dron submarino han mapeado la fosa de Puerto Rico y buena parte de la vida que hay ahí abajo a 6.000 metros de profundidad.
Un refinamiento posterior los liberó de la dependencia de minerales, permitiendo a las bacterias arrancar electrones del agua y liberar oxígeno en consecuencia. El componente crucial en este ingenioso proceso era la clorofila, la sustancia que da el color verde a las plantas. Puesto que sólo se necesitaba agua, dióxido de carbono y luz, estaba abierto el camino el verdor del planeta.
Todavía queda por responder cómo y aparecieron los tres grandes dominios: arqueobacterias, bacterias y eucarias. Parece probable que la gran división en el árbol de la vida arqueobacterias y bacterias tuvo lugar antes de la invención de la fotosíntesis, quizá tan temprano como hace 3.900 o 4.000 millones de años, bien entrada la era del bombardeo intenso.
La evidencia apunta a que las arqueobacterias sean los organismos más viejos y más primitivos, y que las bacterias aparecieron algo más tarde. Tan profunda era la división entre las arqueobacterias y las bacterias que ellas no han sido nunca rivales; siguen ocupando nichos diferentes después de varios miles de millones de de evolución.
Finalmente, la profunda escisión que prodijo el dominio de las eucarias ocurrió probablemente cuando las condiciones eran algo más frías. Por alguna razón, quizá por estar espuestas a los desafíos de un entorno menos estable, las eucarias de temperatura más baja se desarrollaron a un ritmo mucho más rápido.
El posterios florecimiento de la vida, su diversificación en muchas especies, y el enorme aumento de la complejidad biológica derivan directamente de la ramificación de las eucarias en el árbol de la vida. Sin este paso trascendental, es poco probable que nosotros -o cualesquiera otros seres sintientes- existiéramos hoy en la Tierra para poder reflexionar sobre el significado de la vida en la Tierra desde sus comienzos hasta el momento presente.
Mas tarde, en 1969, Robert Whuttaker propone una clasificación de los seres vivos en cinco reinos, en la que incorpora la distinción procariota-eucariota (ésta se considera actualmente mucho más importante que la de vegetal-aminal del sistema tradicional). Así quedan patente las diferencias entre las algas verde-azuladas(cuanolíceas) y las bacterias (ambas sin núcleo patente (procariotas) y todos los demás organismos que tienen un núcleo rodeado por membrana (eucqariotas). Los procariotas fueron incluídos en el reino Monera y los eucariotas en los cuatro restantes.
La regularidad de la Tierra que viene dada por la intensidad de energía que nos envía el Sol, desde 150 millones de kilómetros, y, la intensidad está amortiguada por la rica y densa atmósfera terrestre, y, los seres vivos, tienen un escudo contra las radiaciones nosivas. Una vez pasados aquellos primeros miles de millones de años en los que las formas de vida primitiva pudieron evolucionar, surgieron las condiciones ambientales y ecológicas que dieron lugar a la presencia de formas de vida más avanzadas.
En 1990 el científico Alemán Carl Woese propuso la existencia de tres dominios para clasificar a los seres vivos: Archaea, Bacteria y Eukarya. En el dominio Eukarya se consideran cuatro reinos: protistas,
Pero a partir de la anterior clasificación surgió la de Margulis- Schwartz (1985), también en cinco reinos (es la que aúin aparedce en los libros de texto). Se basa en estudios filogenéticos y tiene la ventaja de hacer grupos más homogéneos. Cambia el reino protistas por el de Protostistas, en el que incluye a Protozoos, todas las algas (excepto cianofíceas) y los hongos inferiores.
Difícilmente podríamos aquí, en un simple repaso a lo que fue el comienzo y la evolución de la vida primigenia en nuestro planeta, hacer una relación pormenorizada de todo lo que ello implica y, nos limitamos, como podeís ir comprobando, a dejar trabajos sueltos con retazos de lo que “pudo haber sucedido” para que, de alguna manera, podamos llegar a una más amplia comprensión de tan complejo problema. Nada más y nada menos que…¡La Vida!
emilio silvera
por Emilio Silvera ~
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Ciencia
Exploración marciana en Lanzarote y la dispersión de microbios invasores
E.C. | La mecánica del caracol
El subsuelo volcánico en el que se entrenan astronautas simula las condiciones de habitabilidad en Marte o la Luna, explica Pedro Duque. Josep Peñuelas habla del riesgo de la dispersión de microbios.
El curso de geología Pangea que desarrolla la Agencia Espacial Europea es el primer paso para formar a los futuros exploradores planetarios. La idea es localizar en la Tierra entornos y procesos geológicos que puedan ser parecidos al de otros lugares del sistema solar. Lanzarote es el destino del curso que se desarrolla este mes y en el que participan 50 personas, 14 experimentos, 18 organizaciones y cuatro agencias espaciales. Los túneles y formaciones volcánicas que hay en el subsuelo de esta isla canaria son un buen escenario para simular un trabajo de campo, por ejemplo en Marte, donde además, si hay condiciones de habitabilidad va a ser bajo tierra. El astronauta de la agencia espacial europea Pedro Duque está participando en estas misiones, en las que los astronautas aprenden los procesos geológicos que pueden ser análogos a los de Marte o la Luna y a distinguir las rocas más interesantes para obtener muestras.
Nuestras actividades conllevan cambios en el mundo microbiano. Toda actividad humana va acompañada del transporte de estos infinitesimales “seres” que, al estar con n osotros y todo lo que podamos llevar consigo, viajan a otros lugares que, con su poresencia, se transforman con el paso del tiempo.
Josep Peñuelas, investigador del CREAF, presenta una investigación que alerta de la necesida de estudiar los cambios que la actividad humana está provocando en el mundo microbiano. Sostiene Peñuelas que la dispersión de microbios que llevamos a cabo los humanos con el desplazamiento de personas y mercancías está alterando el funcionamiento global de los escosistemas. Alerta, además, de la proliferación de genes de resistencia entre las bacterias, lo que provoca un grave problema de salud pública. Otro estudio que detalla plantea que el cambio climático afectará en el futuro a cultivos esenciales para la alimentación humana: arroz, trigo, maiz y soja. El aumento de la temperatura golobal afectará a la producción de estos cultivos, ya estancada en zonas del mundo.
La revista Nature publica hoy los resultados del mayor estudio paleogenético que se ha realizado hasta la fecha centrado en el progreso del neolítico en Europa. El cambio del modo de vida cazador-recolector a agricultor representa la mayor transición demográfica experimentada por el ser humano en millones de años. La agricultura surge en Oriente Próximo hace unos 10.000 años y posteriormente se expande hacia Europa, donde en pocos miles de años reemplazó a los cazadores mesolíticos. Un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentran Javier Fernández Eraso y José Antonio Mujika Alustiza, del Departamento de Geografía, Prehistoria y Arqueología de la Universidad del País Vasco, ha logrado secuenciar 180 muestras antiguas procedentes de tres regiones (Hungría, Alemania y España). “Gracias a esta secuenciación se ha podido determinar que en los tres casos, después de la llegada inicial de los primeros agricultores, éstos se entrecruzaron con los cazadores locales a lo largo de varios siglos”.
por Emilio Silvera ~
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Ciencia
La NASA planea construir centrales nucleares en Marte
La agencia comenzará en septiembre a probar en Las Vegas un minireactor de prueba, de 1,9 metros de altura, diseñado para producir hasta 1 kilovatio de potencia eléctrica.
La NASA se propone probar entre septiembre y enero próximos un reactor de fisión nuclear en el que lleva tres años trabajando, como fuente de energía para futuras bases en Marte.
El proyecto Kilopower, impulsado por el Space Technology Mission Directorate, se basa en pequeños reactores de fisión nuclear, que funcionan dividiendo átomos de uranio para generar calor, que luego se convierte en energía eléctrica.
Las pruebas van a tener lugar en el Nevada National Security Site cerca de Las Vegas. Su objetivo final es proveer suficiente energía en la superficie del Planeta Rojo para la producción de combustible, hábitats y otros equipos, cuando los seres humanos se instalen allí.
El reactor de prueba, que mide unos 1,9 metros de altura, está diseñado para producir hasta 1 kilovatio de potencia eléctrica.
Los ingenieros de la NASA calculan que las expediciones humanas a Marte requerirán un sistema capaz de generar cerca de 40 kilovatios de potencia, lo cual es lo que se necesita para “unas ocho casas en la Tierra”, según la agencia. El RTG de Curiosity fue diseñado para suministrar alrededor de 125 vatios de energía, menos de lo que se necesita para alimentar un horno de microondas, aunque los niveles de potencia disminuyen a medida que el plutonio radiactivo se desintegra.
La energía solar es otra opción, pero que restringiría la generación de energía a las regiones que están expuestas a suficiente luz solar para cargar las baterías. Por ejemplo, el cráter Shackleton de la luna, un candidato principal para las misiones lunares debido a sus recursos hídricos, es completamente oscuro. Las manchas más soleadas en Marte reciben sólo alrededor de un tercio de la cantidad de luz solar que la Tierra.
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