En la medida en que se enfriaba este universo, de un ritmo moderado a lento —o tal vez muy rápido en el tiempo espacial—, que pudo tardar alrededor de 300 000 años, se originaron los protones y neutrones que comenzaron a aglutinarse en estructuras más complejas: los átomos, los cuales se combinaron y dieron origen a las moléculas. Asistimos, como lo dice Yuval Noah Harari (2014), al nacimiento de la química, centrada en el estudio de átomos, moléculas y sus interacciones (p. 15).
Hace aproximadamente 4500 millones (4,5 eones1) de años se inició la formación del sistema solar, a partir de una nebulosa colapsada por su atracción gravitacional que llevó a la acumulación de materiales que colisionaban entre sí y dieron origen a los planetas, cuya composición varió de acuerdo con las temperaturas dominantes, según su posición en el naciente sistema solar. En la Tierra, junto con Venus, Mercurio y Marte, predominaron los materiales rocosos y materiales metálicos «debido a que las altas temperaturas del centro de la nebulosa, donde estaban localizados, solo permitía que dichos materiales se condensaran» (Geoenciclopedia, 2015; Hazen, 2015, p. 200).
La Tierra primitiva está descrita como un cuerpo volcánico, más caliente en sus inicios que ahora, en donde «los materiales más densos se hundieron y formaron el núcleo y los más ligeros ascendieron y conformaron el manto y la corteza. Debido a las altas temperaturas, los cristales de agua y amoniaco solo se condensaron a mayor distancia» (Geoenciclopedia, 2015). Los cráteres resultantes de los impactos se llenaron de agua. Así se completó la denominada Edad Prebiótica, en la cual se modelaron las condiciones necesarias para que surgiera la vida (Geoenciclopedia, 2015; Capra, 2003, p. 245).
La presencia del agua, constituyente de aproximadamente el 70 % de la Tierra (Valverde Valdés, Meave del Castillo, Carabias y Cano Santana, 2005, p. 152) —denominada Planeta Azul— y elemento clave para el surgimiento de la vida, guarda muchas incógnitas por resolver. Hay dos hipótesis dominantes acerca de su origen en la Tierra: en la primera, se postula que provino del espacio exterior, almacenada en miles de millones de meteoritos que impactaron al planeta (National Geographic, 2013). En la segunda, que proviene de minerales que almacenan agua dentro de sus cavidades, los cuales se depositaron en el núcleo y luego, al ser derretidos por las altas temperaturas, la liberaron en forma de gas que se condensaba en la corteza terrestre y se depositaba en las grietas y cráteres formados (Izidoro, de Souza, Winter y Haghighipour, 2013, p. 11; National Aeronautics y Space Administration, 2013; Pearson et al., 2014, p. 221; Rosen, 12 de noviembre 2015). Ambas coinciden en la finitud de este bien fundamental para la vida. Al igual que en la Tierra, en las plantas y animales el agua constituye entre el 60 al 70 % de su composición (Pocock y Richards, 2005, p. 9).
La física aunada a la química generaron un caldo primitivo con las condiciones propicias para que surgiera la vida en el planeta y esto ocurrió en el agua, puesto que las condiciones sobre la corteza terrestre continuaban siendo letales: la radiación y los rayos ultravioleta esterilizaban el ambiente superficial (Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 254). En esta cronosecuencia se observa que la energía solar y geoquímica estuvieron presentes desde el inicio del planeta. El oxígeno, la carne y el fuego, como fuentes energéticas, aparecieron después, producto de la evolución planetaria, ligadas a la vida y al incremento de la biodiversidad y la complejidad ecosistémica (figura 1.1). Esta expansión de fuentes energéticas se ha ampliado en el presente y lo hará aún más hacia el futuro (Judson, 2017, p. 2).
Figura 1.1.
La superficie terrestre evoluciona hasta convertirse en espacio albergador de vida.
Fuente: Capra (1998, p. 245); Harari (2014, p. 11); Madigan et al. (2015, p. 5); Madigan, Martinko, Dunlap y Clark (2009, p. 7); Madigan (2012, p. 6). Elaborado e interpretado por Perea-Morera y Sánchez de Prager (2017).
1.1.2. El surgimiento de la vida permite una biosfera autorregulada en el planeta
Hace aproximadamente 3800 millones de años aparecieron las primeras formas microbianas, tan sencillas, dotadas de lo mínimo para asegurar la vida —y a la vez tan complejas—, capaces de adaptarse a ambientes extremos. Bacterias y archaeas vivían en condiciones anaeróbicas y cercanos a humeros volcánicos (Madigan et al., 2015, p. 380, Madigan et al., 2009, p. 49). Se iniciaba la biología y sus interacciones con la física, la química, el nacimiento de la bioquímica y de la biogeoquímica, entre otras ciencias.
Estos organismos en aproximadamente 2000 millones de años dieron origen a numerosos procesos biogeoquímicos: a) inventaron tres de los cuatro mecanismos metabólicos para obtención de energía química (ATP) a partir de componentes del medio lacustre: la fermentación, respiración anaeróbica y fotosíntesis anóxica (Madigan et al., 2015, p. 403). Son tan eficaces que permanecen en la actualidad y todos ellos suceden tanto en el agua como en el suelo (Capra, 2003, p. 245; Harari, 2014, p. 15; Madigan et al., 2015, p. 90, Madigan et al., 2009, p. 118). b) Organización de las bacterias en colonias complejas que se anclaban. c) Organismos con ciclos de vida supremamente cortos, quizás más largos al principio de la vida. Actualmente, algunos de estos microorganismos realizan sus funciones vitales en 15 a 30 minutos y menos (Madigan et al., 2015, p. 158, Madigan et al., 2009, p. 166; Sánchez de Prager, Marmolejo y Bravo, 2000, p. 90).
Las primeras evidencias visuales de la vida en el planeta están referenciadas en ambientes hidrotermales extremos, en donde se observaban bioestructuras rocosas cuya matriz la constituían principalmente el CaCO3 que albergaba colonias bacterianas organizadas en biofilms o biopelículas, se adherían a las superficies que encontraban y emergían. Se conocen como estromatolitos, inicialmente surgían en las condiciones anaeróbicas presentes y, posteriormente, al aparecer los microorganismos aeróbicos, su participación, expande el proceso de colonización de los lechos acuosos (Farías, 2011; Rodríguez-Martínez et al., 2010, p. 5).
El hito evolutivo de la fotosíntesis oxigénica en el planeta, hace aproximadamente 2800 millones de años, genera caos en el ambiente anaeróbico dominante y constituye un peligro para la vida existente, ya que el carácter gaseoso del O2 permite que se expanda por todos los espacios. Esta aparente amenaza da origen a dos nuevas estrategias que aproximan la colonización vital de la superficie terrestre: su naturaleza gaseosa permite que esta nueva molécula se difunda por el espacio atmosférico, se eleve y combine dando origen al ozono (O3) como burbuja gaseosa que rodea el planeta, capaz de filtrar la radiación solar esterilizante que impedía el establecimiento de la vida. Origina la troposfera y estratosfera (Spedding, 1981, p. 31). La segunda estrategia, de carambola, hace aproximadamente 1800 millones de años, acarrea la cuarta vía metabólica energética para obtención de ATP —la respiración aeróbica— al convertirse este O2 en receptor de electrones, altamente eficiente en la generación de energía metabólica, suficiente para sostener organismos y comunidades macroscópicas. Capra (2003) afirma «las bacterias y otros microorganismos inventaron todos los procesos básicos para la vida y establecieron los bucles globales de retroalimentación necesarios para la autorregulación del sistema Gaia» (p. 244).
La aparición de las células eucariotas —2200 millones de años atrás (figura 1.1)— en las cuales las actividades metabólicas se compartimentalizan con la aparición del núcleo, mitocondria, cloroplastos y diferentes organelas que trabajan en conjunción, integradas comúnmente mediante el lenguaje molecular de los ácidos nucleicos (ADN→ ARN → proteína), conlleva un avance en la escala de medición de los organismos: de nanómetros se pasa a mm, cm y metros (Sánchez de Prager, Barrera et al., 2017, p. 254).
La sumatoria de todos estos eventos genera las condiciones para que la vida emerja del agua hace aproximadamente 1500 millones de