La edad de la Tierra
En 1956, la revista científica Geochimica et Cosmochimica Acta publicó un artículo titulado “La edad de los meteoritos y la Tierra”. En este artículo, el geoquímico estadounidense Clair Cameron Patterson (1922–1995) calculó que la edad de la Tierra es de cuatro mil quinientos cincuenta millones de años con un margen de error de –más o menos– setenta millones de años.
Estudios posteriores a los de Patterson confirman que la edad de nuestro planeta se encuentra alrededor de esta cifra. Por esta razón, el cálculo de Patterson se acepta como preciso; su obtención se considera un logro notable en el campo de la geoquímica; y también es la base para trazar la escala temporal geológica.
Entonces, la Tierra se formó hace 4550 millones de años, o por lo menos esta es la cifra más precisa que tenemos. Bien, esto significa que el planeta ha sido el hogar para diferentes formas de vida durante aproximadamente el 70% de su existencia.
¿Cómo sabemos que la Tierra ha albergado vida durante gran parte de su existencia?
Existe un cúmulo de evidencia al respecto. Sin embargo, para efectos de esta publicación me enfocaré en el registro de vida más antiguo que se ha podido encontrar hasta el momento.
Este registro se encuentra en unas estructuras llamadas «estromatolitos».
Sección lateral de estromatolitos antiguos por André-P. Drapeau P.
El mayor volumen de estas estructuras se produjo por procesos que involucran la presencia y la actividad de comunidades microbianas. El proceso de formación, que te explicaré más adelante, sucede todavía en algunas partes del mundo.
Sin embargo, como evidencia de vida antigua, me refiero específicamente a estromatolitos que se formaron durante el eón Arcaico, un periodo geológico que comprende de 4000 millones a 2500 millones de años atrás.
¿Qué microbios formaron los estromatolitos del eón Arcaico?
La evidencia científica sugiere que durante el eón Arcaico aparecieron también los primeros organismos pertenecientes a los tres dominios del árbol filogenético de la vida: arqueas, bacterias y eucariontes.
Haré un paréntesis para advertir que en biología, una pregunta fundamental en relación a lo anterior es: ¿cómo y cuándo se dividió el árbol de la vida en estos grandes dominios a partir de un ancestro o una rama en común? Debido a que se piensa que fueron los procariotas los primeros organismos, otra pregunta es: ¿cuál de los dominios procariotas vino primero, las arqueas o las eubacterias? Las respuestas a estas preguntas se encuentran todavía en el ámbito de la discusión científica.
Pero regresemos a los estromatolitos. La mayoría de ellos se producen por la actividad de comunidades o colonias microbianas que se organizan formando tapetes o esteras.
Tapete o estera de cianobacterias en el manantial Octopus en el parque nacional Yellostone
En la formación de los estromatolitos del eón Arcaico, como lo mencionaba al principio de este apartado, existe la posibilidad de que sus tapetes o esteras hayan estado compuestos por poblaciones representativas de los tres dominios.
No obstante, lo más probable es que la formación de estos estromatolitos antiguos se debió principalmente a la actividad de microorganismos procariotas y especialmente a la presencia de cianobacterias fotosintetizadoras, que son organismos clasificados actualmente dentro del dominio Archaea.
Cianobacterias vistas al microscopio. Cada uno de los filamentos son cadenas de células de un género de cianobacterias llamadas Oscillatoria.
Aunque existen tapetes microbianos no-fotosintéticos, normalmente la fuente principal de energía y nutrición de estas comunidades es a través de la fotosíntesis. Este proceso utiliza energía luminosa para convertir o fijar el carbono inorgánico, presente en forma de dióxido de carbono (CO2), en moléculas orgánicas como la glucosa que es aprovechada por otros organismos como fuente de energía.
Como sabemos, la fotosíntesis es un proceso realizado por los productores primarios de un ecosistema. En el caso de los tapetes microbianos, normalmente los productores primarios son las cianobacterias. Además, con la fotosíntesis también se libera oxígeno en su forma molecular O2.
Un dato que siempre me ha parecido muy interesante, es que la fotosíntesis de las cianobacterias –durante los eones Arcaico y Proterozoico– inyectó oxígeno en la atmósfera terrestre. Antes de eso, la atmósfera de la Tierra tenía una química diferente y muy poco adecuada para la vida como la conocemos hoy en día.
Muy bien, para resumir, se considera la actividad de las cianobacterias fotosintetizadoras es el mecanismo principal para la formación de los estromatolitos.
¿Qué son los estromatolitos y cómo se forman?
La definición más común de estas estructuras nos señala que –en esencia– los estromatolitos son sedimentos laminados compuestos principalmente de minerales carbonatados que se forman por la acumulación en capas sucesivas de precipitados bioquímicos y partículas de roca debido a la presencia y actividad de comunidades microbianas.
Estromatolito columnar procedente de las colinas de hierro Mesabi en Minnesota. Observa las láminas de sedimentos. Foto por Mike Beauregard.Debo advertir que la definición anterior es una simplificación. Dicho de otra forma, para abarcar todo lo que los científicos denominan como estromatolito la definición podría ser más amplia e incluir, entre los mecanismos de su formación, algunos otros procesos químicos no relacionados con la actividad microbiana.
Habiendo advertido lo anterior, para efectos de esta publicación usaré la definición del inicio de este apartado. Porque es un hecho que gran parte de estas estructuras se forman o se han formado por procesos biogénicos que, como te he mencionado, involucran la actividad de las cianobacterias fotosintéticas.
En este sentido, los estromatolitos se consideran estructuras fósiles calcáreas. Aunque esto no significa que conserven necesariamente el cuerpo fosilizado de las cianobacterias, es decir, que contengan fósiles microscópicos. Más bien, la mayoría de los estromatolitos preservan una especie de «huella o firma bioquímica» de la presencia o actividad microbiana.
Sección horizontal de estromatolitos antiguos. Foto por: Silk666Para comprender mejor lo anterior te explicaré de manera básica cómo se forman los estromatolitos. Recuerda que estos continúan formándose en algunas regiones del mundo, así que explicaré el proceso en tiempo presente.
Estromatolitos actuales en la Bahía Shark, Australia. Foto por: Paul Harrison Proceso bioquímico de formación de estromatolitos
Las capas de los estromatolitos se producen a medida que el carbonato de calcio se precipita sobre la estera o el tapete creciente de filamentos bacterianos.
Recordemos que un «precipitado» es un sólido o partícula sólida que se produce en una disolución por efecto de una reacción química o bioquímica.
La fotosíntesis realizada por las cianobacterias agota el dióxido de carbono en el agua circundante, facilitando la precipitación del carbonato de calcio. Este compuesto es un componente común de rocas y minerales. El carbonato de calcio que se precipita, junto con precipitados de otros minerales y partículas de rocas, queda atrapado dentro de una capa pegajosa de mucílago que rodea las colonias bacterianas.
Estas colonias luego continúan creciendo hacia arriba a través del sedimento para formar una nueva capa.
A medida que este proceso ocurre una y otra vez, se forman las múltiples capas de sedimento características de los estromatolitos.
Los estromatolitos más antiguos
Al momento de escribir esto, los estromatolitos más convincentes y generalmente aceptados como la evidencia más antigua de la vida son los hallados en los depósitos de antiguas fuentes termales localizados en la Formación Dresser al noroeste de Australia. Estos estromatolitos tienen alrededor de 3480 millones de años de antigüedad.
¿Son una prueba definitiva de cuándo surgió la vida en la Tierra?
Como señalaba Carl Sagan, “La ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia”. Y es que la vida en la Tierra pudo haber surgido cientos de millones de años antes de lo que nos indican los estromatolitos más antiguos que se han encontrado hasta el momento.
La superficie de la Tierra, que flota sobre placas tectónicas, está sujeta a cambios violentos debido al vulcanismo, la subducción, levantamientos por fuerzas tectónicas, metamorfismo y erosión. Así que probablemente muchas estromatolitos antiguos han sucumbido a estas fuerzas.
Por esta razón hay quienes especulan, dentro de la comunidad científica, que la vida pudo haber surgido varios millones de años antes, probablemente hace 4000 millones de años atrás. Esta hipótesis se podría confirmar si en el futuro se encuentran estromatolitos más antiguos.
Para concluir esta publicación solamente quiero insistir en que la vida en la Tierra surgió relativamente temprano considerando la edad del planeta o su escala temporal geológica.