Exploradors del Mar

Secció per a Instituts durant la campanya POSEIDÓN

Parents llunyans

D’on venim i cap a on anem potser serien dues de les preguntes més universals i atemporals que ens fem els humans, independentment de la nostra cultura, religió o època històrica en la qual ens ha tocat viure.

Aquestes preguntes solen abordar-se des de la filosofia, des de la religió, i òbviament també des de la ciència, però poques vegades es parla amb prou profunditat sobre els veritables protagonistes de la història evolutiva a la Terra: els microorganismes marins, l’origen de la vida.

La teoria més acceptada per explicar l’origen de la Terra, fa uns 4.600 milions d’anys (Ma), és la que proposa un Univers concentrat que s’expandeix a causa d’una gran explosió, el Big Bang. L’origen dels oceans estaria íntimament lligat a l’origen de l’atmosfera. Sembla que els gasos presents al principi es van arrossegar fora de la regió on es va formar la Terra. Quan aquesta bola gasosa es va començar a refredar alguns gasos van liquar i alguns líquids van solidificar. Les substàncies més pesades es van situar al centre de la Terra mentre que les més lleugeres van anar formant una escorça al voltant que es va anar fent més gruixuda, plegant i arrugant, formant les muntanyes. La majoria dels oceans que coneixem avui dia es van formar a l’interior dels continents (en el seu moment un únic continent anomenat Pangea), que al separar-se van deixar grans conques. L’activitat volcànica a la Terra primitiva era molt intensa i alliberava gasos com vapor d’aigua, diòxid de carboni, nitrogen i hidrogen. Amb el temps, aquesta atmosfera va continuar refredant-se i el vapor d’aigua va condensar en forma de pluja, omplint els terrenys baixos i les conques. Juntament amb els rius que baixaven des de les muntanyes es van anar formant els oceans primitius, mentre l’atmosfera quedava pobra de vapor d’aigua i s’enriquia en CO2 i quantitats menors de nitrogen, en relacions similars a les atmosferes actuals de Mart i Venus, els nostres planetes veïns.

Un dels fets més significatius d’aquesta època va ser l’aparició de la vida als oceans, fa 4.000 Ma aproximadament. Es creu que a partir de compostos químics volàtils, que activats per la llum ultraviolada i les descàrregues elèctriques, tornaren a l’oceà per seguir reaccionant fins a l’aparició de compostos orgànics complexos i finalment les primeres formes de vida microbiana procariota. Un altre fet molt significatiu va ser la transformació de l’atmosfera primitiva, la qual contenia molt poc oxigen. Fa uns 2700 Ma els cianobacteris, bacteris capaços de realitzar la fotosíntesi, van segrestar pràcticament tot el CO2 de l’atmosfera primitiva produint la nostra atmosfera actual de nitrogen (78%) i oxigen (21%), amb menors quantitats de vapor d’aigua, diòxid de carboni, altres gasos i pols. Aquest oxigen alliberat pels primers organismes fotosintètics va reaccionar amb altres elements transformant les característiques de l’atmosfera i l’oceà primitius.

Així doncs queda clar que les primeres formes de vida van aparèixer al mar, i van ser microscòpiques. Si condenséssim tota la història de la Terra en un dia, podem veure que fins ben bé les 6 de la tarda no apareixerien els primers animals i que els humans apareixeríem un minut i poc abans no s’acabés el dia! Això vol dir que durant el 80% de temps de tota la història del planeta, la vida ha sigut exclusivament microbiana.

Tots els éssers vius tenim el nostre origen en un ancestre comú, un organisme procariota que ha anat evolucionant i donant lloc a tota la biodiversitat del planeta, la passada i actual. Una forma de representar els diferents grups d’organismes segons les seves semblances genètiques és amb l’arbre de la vida, on cada branca representa un grup.

 

Sabríeu trobar les branques on es troben representats els animals i les plantes en l’arbre de la vida?

 

Com podeu observar són unes branquetes petites dintre dels grans troncs que conformen els 3 dominis de l’arbre de la vida: arqueus, bacteris i eucariotes. Les úniques branques on trobem organismes macroscòpics són els animals, les plantes i els fongs, per tant, la vida és essencialment microscòpica no solament en temps evolutiu, sinó també en diversitat.

Els microorganismes extremòfils són capaços de viure en condicions de temperatura, salinitat, pH o pressió que serien letals per nosaltres. També són capaços d’extreure aliment i energia de reactius tòxics per la majoria d’éssers vius, com el diòxid de carboni, o el sulfhídric. Els podem trobar en les fumaroles hidrotermals al fons de l’oceà, en ambients volcànics, en llacunes salades, en llacs coberts de gel permanent, etc. L’estudi dels extremòfils és una de les branques de la microbiologia més apassionants. Per un costat, molts d’aquests ambients són relíquies del passat i els organismes que hi habiten són un registre viu de les primeres formes de vida, amb estratègies molt semblants a les que hi havia fa milions d’anys quan es va originar la vida al mar, envoltada de nombrosos fenòmens de vulcanisme.

Ens poden donar pistes de com eren els nostres ancestres i com s’ha anat gestant l’evolució. A més, les diverses formes d’extreure energia que presenten, per exemple la quimiolitoautotrofia (produeixen matèria orgànica a partir d’energia química, a diferència dels fotoautotròfics, que la produeixen a partir de l’energia de la llum, com els organismes que realitzen la fotosíntesi), també ens poden donar pistes de com podria ser la vida en altres planetes. Perquè hi hagi vida és necessari la combinació de 3 elements: aigua líquida, font d’energia i nutrients. Així doncs no és difícil imaginar que en el cas que la vida extraterrestre existeixi, aquesta sigui microbiana.