Fotografía de chimenea hidrotermal submarina junto a una impresionante colonia de pogonóforos.
Aunque no venga del sol la energía de los ecosistemas hay que sacarla de algún lado, y en el caso que nos ocupa, toda una nutrida cohorte de seres vive a expensas de la oxidación del sulfuro de hidrógeno, presente en gran cantidad en las profundidades de la corteza terrestre.
En lugares como el que arriba podemos contemplar se han fraguado muchas cosas que ni podemos imaginar y, no podemos evitar que la fantasía emerja en nuestras mentes para dibujar imágenes en las que aparecen los primeros “seres” vivos de nuestro planeta que, cobijados en el calor de éstas fuentes termales, han surgido a la vida en una demostración asombrosa del poder de la Naturaleza para realizar lo “imposible”.
Los sulfuros metálicos que precipitan cuando el fluido caliente se encuentra con el agua marina y adquirieren un tono anaranjado, al oxidarse el hierro que contienen.
Gusanos y camarones que viven en estos ecosistemas hidrotermales y se alimentan de las bacterias allí presentes. En el oscuro mundo de las chimeneas hidrotermales la quimiosíntesis sustenta la vida.
Las bacterias y arqueobacterias convierten las sustancias químicas en éstos escapes volcánicos subterráneos en masa corporal.
En estos lugares existen hordas de pequeños seres que se nutren de los microorganismos allí presentes.
Camarones translúcidos carentes de pedúnculos oculares y de lentes propiamente dichas pero que tienen rodopsina, un pigmento similar al que detecta la luz en el ojo humano.
Aunque estos camarones no pueden ver,
es posible que perciban los cambios de luz.
Pero, ¿qué luz?
El agua caliente que emana de las chimeneas brilla en longitudes de onda infrarrojas, que nosotros no podemos ver pero que tal vez sí puedan detectar esos camarones abisales y puede que esa “luz” les atraiga hacia las chimeneas ricas en nutrientes.
Esas fumarolas negras que pueden estar situadas a 3.500 metros de profundidad y más aún, están en plena actividad expulsando material que llega desde las entrañas de la Tierra y expulsa agua que está a 350 ºC calentada por el magma que existe bajo el manto marino.
Cuando este fluido entra en contacto con el agua fría del Mar, precipitan sulfuros metálicos y se forman éstas chimeneas minerales que el refugio de inmensas colonias de bacterias que encuentran allí la fuente de su existencia extremófila y que, al mismo tiempo, sirven de alimento a otras criaturas de extrañas conformaciones.
Mirar por la portilla de un sumergible puede transportarnos a otro “universo” de inimaginable belleza, en el que viven criaturas extrañas que nunca pudimos imaginar. Si no está ayudado por grandes focos, a ciertas profundidades es como escrutar el espacio con una linterna, nada o poco podríamos ver.
Sin embargo, con potentes focos que tratan de disipar la oscuridad de las profundidades, otro mundo maravilloso se alzará ante nosotros que, llenos de asombro y maravillados por lo que la Naturaleza es capaz de conseguir, se presentan escenarios impensables que ni podíamos pensar que pudieran existir.
Cueva Submarina, Bahamas – Photograph by Wes C. Skiles – Foto tomada de National Geographic
Muchos son los mundos perdidos que nunca podremos contemplar y, hay personas que se arriesgan para poder captar imágenes que, de otra manera, nunca habrían llegado a nosotros pero, algunas, han tenido un alto precio.
Tomar una foto bellísima de las profundidades submarinas, le costó la vida a Wes Skiles, legendario fotógrafo de National Geographic.
Los gases, las toxinas, que se filtran a través de las mascarillas y los trajes especiales, acabaron con su vida.
Nuestra curiosidad y el deseo de saber es muy grande, imparable diría yo. Alexander S. Bradley, un reconocido investigador, allá por el año 2010, descubrió la química de nuevos ecosistemas: Los húmeros blancos, un nuevo tipo de fumarolas hidrotermales que encontró en los fondos oceánicos y que arroja nueva luz sobre el origen de la vida.
En los continentes quedan escasos rincones por explorar y seguramente pocas maravillas naturales por descubrir. En el mundo submarino, en cambio, la historia es otra. Sabemos más sobre la superficie de Marte que sobre la superficie del lecho oceánico, que abarca un 75 por ciento del planeta. Un sinfín de sorpresas nos aguardan allí. Se nos dio una en anticipo en diciembre de 2000.
La expedición que estaba cartografiando el macizo Atlantis, una montaña submarina a mitad de camino entre las islas Bermudas y las Canarias, y a casi un kilómetro bajo la superficie del Atlántico Norte, descubrió una columna de roca blanca y tan alta como un edificio de 20 pisos que emergía del fondo del mar.
Mediante el Argoll, un vehículo dirigido por control remoto, y el sumergible tripulado Alvin, los científicos exploraron y extrajeron muestras de tan misteriosa estructura. Aunque las limitaciones impuestas por la falta de tiempo redujeron las investigaciones a una sola inmersión del Alvin, se recogió información suficiente para determinar que aquella columna blanca constituía una más entre las múltiples estructuras de este tipo que estaban emitiendo agua de mar caliente en dicha zona.
Habían descubierto un campo de manantiales termales submarinos al que denominaron Campo Hidrotermal de la Ciudad Perdida. Nunca se había visto nada igual, incluidas las ahora célebres fumarolas negras.
El primer artículo sobre el descubrimiento, publicado en Nature en julio de 2001, desató oleadas de entusiasmo en la comunidad científica. Un grupo de expertos encabezado por Deborah S. Kelley, de la Universidad de Washington, planteó una serie de preguntas fundamentales: ¿Cómo se formó ese campo hidrotermal? ¿Qué tipo de organismos vivían allí? ¿Cómo sobrevivían?
Para descubrirlo, Kelly dirigió en 2003 una expedición ambiciosa, de seis semanas de duración, a la Ciudad Perdida. Tras años de minuciosos análisis de las muestras recogidas durante la misión, los investigadores están empezando a obtener respuestas fascinantes.
Los hallazgos obtenidos en la Ciudad Perdida han quitado el polvo a viejas teorías sobre las condiciones químicas que podrían haber sentado las bases para la aparición de vida sobre la Tierra.
Los resultados han ampliado las hipótesis sobre los lugares donde podría existir vida, más allá del Planeta Azul, y han puesto en entredicho algunas de las ideas predominantes sobre cómo ir en su búsqueda.
Lugares como este permitieron la proliferación de pequeños seres vivos que, al calor de sus emisiones de gases tóxicos (de los que se alimentaban) salieron adelante y se expandieron de una manera bastante prolífica.
Se cree que en lugares como este pudieron surgir algunos especímenes que evolucionaron hacia otros niveles.
Una expedición dirigida por científicos del Centro Nacional de Oceanografía en Southampton (Reino Unido) ha descubierto las chimeneas volcánicas submarinas más profundas del mundo, conocidas como ‘fumarolas negras’, de unos 5,000 metros de profundidad en la depresión de Cayman, en el Caribe, revela un artículo publicado en Sciencie.com
Los investigadores utilizaron un vehículo controlado por control remoto de inmersión profunda y descubrieron delgadas espirales de minerales de cobre y hierro en el manto marino, erupciones de agua lo suficientemente calientes para derretir el plomo y unos 800 metros más profundas que las observadas con anterioridad.
Las lombrices tubulares gigantes, o como les llama la wikipedia gusanos de tubo gigantes son unas bonitas lombrices que viven en los fondos del Océano Pacífico y cuyo científico es Riftia Pachyptila.
Estos interesantes invertebrados suelen vivir a una profundidad de 1500 metros, lo cual es una barbaridad.
Su tamaño llegar hasta cerca de 3 metros, por eso las llaman gigantes. Imaginen ir a pescar con una lombriz de este tamaño.
¿Que comen estos bichos?
Esta es la más interesante. Las lombrices tubulares gigantes viven en auténticos hornos submarinos. Se sitúan justo en chimeneas submarinas por las que salen a temperaturas altísimas, gases y minerales de muy alta toxicidad para la mayoría de las especies. Digamos que viven encima de pequeños volcanes.
Se basta, en concreto, con el sulfuro de hidrógeno que sale de las chimeneas termales. Sale hirviendo así que las lombrices tienen que sorber con cuidado. Usan esas plumas rojas para captar el sulfuro.
Las plumas, tienen ese color debido a la hemoglobina, esa sustancia que también nosotros tenemos en la sangre y nos ayuda a transportar el oxígeno. A ellas les ayuda a transportar azufre, lo cual nos mataría a nosotros enseguida. Igualmente se han encontrado formas de vida en lugares de gélidas temperaturas y en las profundidades de la tierra.
En la aventura que nos contaba Julio Verne en su libro Viaje al centro de la Tierra, el famoso escritor de imaginación desbordante narra la historia de una expedición al centro de la Tierra.
Los exploradores intrépidos y arriesgados aventureros descubren, con asombro, todo un mundo debajo de la superficie del planeta al que llegan recorriendo galerías sin fin y manantiales de aguas subterráneas que, en alguna ocasión, estaban poblados por extraños seres.
Grandes cavernas subterráneas donde habitaban exóticos animales y seres vivos del reino vegetal de enormes dimensiones. Por desgracia, la historia de Verne contradecía la evidencia geológica de su época. Se sabe muy bien que profundidad significa caliente:la temperatura puede aumentar hasta 20 grados Celcius por cada kilómetro que se descienda y la vida, resultaría imposible para la mayoría de los organismos.
Así que, aquella historia que de niños nos transportaba al mundo mágico de las entrañas de la Tierra, en realidad, habría sido de imposible ejecución por una expedición de humanos.
El gradiente de temperatura continúa dentro de la corteza de la Tierra, atraviesa su manto fundido y llega al núcleo en donde la temperatura asciende a más de 3.000 grados Celcius.
Cualquier viaje al Centro de la Tierra significaría una incineración segura los intrépidos (¿o locos?) expedicionarios. El sueño de Verne de que podía existir vida bajo la superficie de la Tierra parecía ridículo.
La idea de que la vida puede tener una historia se remonta a poco más de dos siglos. Anteriormente, se consideraba que las especies habían sido creadas de una vez para siempre. La vida no tenía más historia que el Universo. Sólo nosotros, los seres humanos, teníamos una historia.
Todo lo demás, el Sol y las estrellas, continentes y océanos, plantas y animales, formaban la infraestructura inmutable creada para servir como fondo y soporte de la aventura humana. Los fósiles fueron los primeros en sugerir que idea podía estar equivocada.
cerca de tres mil millones de años, la vida habría sido visible sólo a través de sus efectos en el ambiente y, a veces , por la presencia de colonias, tales como los extremófilos que asociaban billones de individuos microscópicos en formaciones que podrían haber pasado por rocas si no fuera por su superficie pegajosa y por sus colores cambiantes.
Los hongos, como nosotros, son eucariotas
Toda la panoplia de plantas, hongos y animales que en la actualidad cubre el globo terrestre con su esplendor no existía. Sólo había organismos unicelulares, que empezaron con casi toda seguridad con bacterias.
Esa palabra, “bacteria”, para la mayoría de nosotros evoca espectros de peste, enfermedades, difteria y tuberculosis, además de todos los azotes del pasado que llegó Pasteur.
Sin embargo, las bacterias patógenas son sólo una pequeña minoría, el resto, colabora con nosotros en llevar la vida hacia delante, y, de hecho, sin ellas, no podríamos vivir. Ellas, reciclan el mundo de las plantas y animales muertos y aseguran que se renueve el carbono, el nitrógeno y otros elementos bioquímicos.
Por todas estas razones, podemos esperar que, en mundos que creemos muertos y carentes de vida, ellas (las bacterias) estén allí.
Están relacionadas con las primeras formas de vida, las bacterias han estado ahí hace cerca de 4.000 millones de años, y, durante gran parte de ese tiempo, no fueron acompañadas por ninguna otra forma de vida.
La vida puede estar repartida por todo el Universo…
¡En tantos mundos!
Pero, ¿No estamos hablando del Universo?
¡Claro que sí! Hablamos del Universo y, ahora, de la más evolucionada que en él existe: Los seres pensantes y conscientes de SER, nosotros los humanos que, de momento, somos los únicos seres inteligentes conocidos del Inmenso Universo. Sin embargo, pensar que estamos solos…, ¡sería un terrible y lamentable error!
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 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
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, 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 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 hábitat.
Impedidos 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 de la corteza terrestre fue creada a través de actividad volcánica.
El sistema de cordilleras oceánicas, una red de 40.000 kilómetros de volcanes, 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, un grupo de microbios se encontraron repentinamente aislados de su hábitat caliente y acogedor debido a alguna catástrofe geológica, como un terremoto o una gran erupción volcánica.
Aquel grupo, aislados de la colonia principal, y encerrados en una región más fría, hizo que los microbios se quedaran en latente o simplemente murieron, pues sus membranas eran demasiado rígidas a estas temperaturas inferiores para que pudiera funcionar. Sin embargo, un mutante feliz, que accidentalmente tenía una membrana más flexible, sobrevivió y se multiplicó.
Al hacer la transición a 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 nuestros días.
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 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 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 de arrancar electrones de minerales, potenciarlos con fotones solares y utilizar la energía almacenada fabricar material orgánico.
En las profundidades abisales del oceano, las bacterias usan hidrógeno y producen materia orgánica.
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, 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 las arqueobacterias y las bacterias que ellas no han sido nunca rivales; siguen ocupando nichos diferentes después de varios miles de millones de años de evolución.
Finalmente, la profunda escisión que prodijo el dominio de las eucarias ocurrió probablemente las eran algo más frías. Por alguna razón, quizá por estar espuestas a los desafíos de un entorno estable, las eucarias de temperatura más baja se desarrollaron a un ritmo mucho más rápido.
El posterior 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 consintientes- existiéramos hoy en la Tierra poder reflexionar sobre el significado de la vida en la Tierra sus comienzos hasta el momento presente.
En las profundidades abisales del océano, las bacterias usan hidrógeno y producen materia orgánica.
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, entrada la era del bombardeo intenso.
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 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.
A partir de aquella clasificación surgió la de Margulis- Schwartz (1985), también en cinco reinos (es la que aún aparece en los libros de texto).
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 podemos ir comprobando, a dejar trabajos sueltos con retazo de lo que “pudo haber sucedido” que, de alguna manera, podamos llegar a una más amplia comprensión de tan compleja historia.
Nada más y nada menos que…¡La Historia de la Vida!
Es palpable y manifiesto que sobre lo que pudo pasar, a pesar de nuestros descubrimientos, son más las preguntas que las respuestas.
Como decimos más arriba, incluso conocemos más detalles sobre el planeta Marte que sobre las profundidades oceánicas de nuestro planeta, donde reinan criaturas de sofisticados metabolismos que no hemos llegado a comprender y que siendo muestras ciertas de formas de vida en lugares “imposibles”, nos llevan a pensar que, de la misma manera, la Vida estará presente en un sin fin de mundos esparcidos por las galaxias que pueblan nuestro Universo.
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