Para mí resulta imposible escribir por encima de mil artículos sobre varios aspectos de la ciencia, tal como he hecho, sin repetir información.

Esto es así sobre todo cuando una revista me pide que trate de un tema específico de su elección. Seria inútil decirles que ya he tratado de ese tema en otro lugar y en otro momento. Ellos replicarían, con toda razón, que sólo un pequeño porcentaje de sus lectores habría leído el otro artículo y que, en cualquier caso, ellos desean que la información se ajuste a sus necesidades. Y yo debo condescender.
En el caso de este ensayo, la información, o al menos parte de ella, apareció en un ensayo titulado Nuestra atmósfera en evolución que el lector interesado puede hallar en la recopilación de ensayos titulada Is Anyone There? ("Doubleday", 1967.)

Así, pues, ¿es correcto incluir este ensayo en la presente recopilación?

Creo que sí. El presente ensayo está escrito desde un punto de vista diferente, e incluye material que no -figuraba en mi anterior ensayo. La información puede repetirse, pero el ensayo es distinto.

El regalo de las plantas

Solemos considerar nuestra atmósfera como algo natural. Pensamos muy poco, si lo hacemos, en el oxígeno que respiramos; el oxígeno siempre está ahí, listo para que lo aspiremos unas dieciséis veces por minuto. La verdad es que sin él no podríamos vivir.

La mayoría de la gente de hoy comprende, cuando se detiene a pensar en ello, que el oxígeno en el aire es el regalo de las plantas verdes. Las plantas forman sus tejidos de dióxido de carbono, agua y minerales; al hacerlo así, desecha algo del oxígeno y lo libera en la atmósfera.

Sin embargo, su regalo del oxígeno tiene una importancia superior a su mera respirabilidad. Ha hecho posible la vida en la Tierra, de modo que esto, también (y nosotros mismos), es el regalo de las plantas. Para ver cómo pudo ser tal cosa, echemos una mirada retrospectiva al comienzo de la vida en este planeta, un comienzo que pudo producirse muy bien hace unos tres mil millones de años.

En aquel tiempo no había oxígeno en la atmósfera. La Tierra tenía una "atmósfera reductora", la cual contenía hidrógeno solo o en combinación con otros elementos. Esto es muy natural, ya que el material con que se formó el sistema solar consistía en un 90 % de hidrógeno.

El hidrógeno no podía ser retenido en cantidad porque sus moléculas son demasiado ligeras; en cambio, ello era posible con las combinaciones de hidrógeno con oxígeno, con carbono y con nitrógeno. Estas combinaciones formaron moléculas de agua, metano y amoniaco, respectivamente. Existía un océano, con amoniaco disuelto en él, y el aire por encima era principalmente metano con vapores de amoniaco y agua, así como, posiblemente, algo de hidrógeno.

Nosotros no podíamos vivir en semejante atmósfera, así como tampoco ninguna forma de planta o vida animal de las que florecen actualmente en la Tierra. Sin embargo, de forma imprevisible, de una química tan hostil fue precisamente de donde se originó la vida en la Tierra: en formas muy simples, desde luego.

No es sólo una cuestión de meras adivinanzas. Durante los últimos veinte años, los científicos han estado trabajando con mezclas estériles de aquellos componentes que existían en la atmósfera de la Tierra y en el océano hace miles de millones de años. Ellos han añadido energía en la forma de luz ultravioleta para imitar la energía de la primera luz solar. Como consecuencia de ello, descubrieron que las simples moléculas de la primitiva Tierra se combinaron para formar otras más complicadas que, al parecer, condujeron a la vida tal como hoy la conocemos.

En el laboratorio, el proceso se ha conseguido sólo en sus meros inicios, pero resulta fácil imaginar lo que habría sucedido en un completo océano de componentes hace centenares de millones de años. Las moléculas se harían cada vez más complicadas, hasta que por fin algunas se hicieron lo bastante complicadas para empezar a poseer algunas de las propiedades que asociamos con la materia viva.

Sin embargo, los rayos ultravioleta son una espada de doble filo. Su energía puede forzar el comienzo de un proceso mediante el cual pequeñas moléculas se combinen para formar otras más grandes y más ricas en energía. No obstante, las moléculas muy grandes asociadas con la vida son "raquíticas", y la energía de la luz ultravioleta puede dividirlas de nuevo.

Por fortuna, el agua de los océanos absorbe luz ultravioleta. En las capas más superiores, sólo podían formarse moléculas de tamaño medio; pero, un poco más abajo, donde no penetra lo peor de la luz ultravioleta, pueden sobrevivir las moléculas más complicadas de la vida. Podemos imaginar organismos muy simples permaneciendo a cierta distancia bajo la superficie durante el peligroso día, y después, por la noche, ascendiendo para alimentarse con los pequeños componentes que podían sobrevivir a la luz ultravioleta y que servían de alimento.

Sin embargo, la vida no podía formarse en el agua que humedecía el suelo de islas y continentes. Ni tampoco podía emigrar a tierra firme la vida ya formada en el océano. En tierra no hubiera sido fácil escapar a la mortalmente peligrosa luz ultravioleta. Fragmentos de vida terrestre no podían esconderse en el subsuelo con la misma facilidad con que los fragmentos de vida marina podían hundirse en el agua. Por esta razón, la tierra permaneció estéril durante el primer período de existencia de nuestro planeta.

Sólo relativamente pequeñas cantidades de vida podían existir en aquellas primitivas condiciones. Únicamente la cantidad que podía ser mantenida por las moléculas de alimentos formadas en la capa superior del océano por la luz ultravioleta.

Conforme el tiempo fue pasando, las cosas empeoraron. Moléculas de vapor de agua, en la atmósfera superior, fueron desintegradas por la energía de la luz ultravioleta, iniciando esto cambios químicos que transformaron el amoniaco en nitrógeno, y el metano en dióxido de carbono. En un momento dado, la Tierra desarrolló una nueva atmósfera. La Atmósfera I, compuesta de amoniaco y metano, se convirtió en la Atmósfera II, formada de nitrógeno y dióxido de carbono.

La clase de componentes que servirían de alimento no se forman tan rápidamente en una atmósfera de nitrógeno y dióxido de carbono como lo harían en una atmósfera de amoniaco y metano. En otras palabras, cuando la Atmósfera I se transformó lentamente en la Atmósfera II, disminuyó la cantidad de alimento en las capas superiores del océano.

La vida no habría podido seguir existiendo a no ser por el desarrollo de un compuesto llamado "clorofila", que es el causante de que las plantas sean verdes. Esto debió de producirse muy tempranamente en la historia de la vida. Combinaciones atómicas parecidas a la clorofila han sido formadas en los laboratorios a base de la primaria mezcla de compuestos, y hay evidencia de organismos conteniendo clorofila (algas verdiazules) en los primeros signos de vida que podemos encontrar.

La ventaja de la clorofila es que, utilizando la energía de la luz visible (no la luz ultravioleta), moléculas alimenticias pueden formarse directamente de dióxido de carbono y agua. La acción de la luz ultravioleta ya no es necesaria.

Cuando la Atmósfera I se convirtió en la Atmósfera II aquellos fragmentos de vida que dependían de la luz ultravioleta para formar alimento fueron muriendo gradualmente. Por otro lado, aquellos fragmentos de vida con clorofila (lo que ahora llamamos "plantas verdes") se multiplicaron conforme aumentó el contenido de dióxido de carbono en la atmósfera.

Finalmente, cuando la Atmósfera II quedó establecida, de manera definitiva, las plantas verdes constituyeron la forma de vida dominante del planeta. Esto pudo suceder hace menos de mil millones de años. E incluso entonces la tierra seguía estéril, ya que la luz ultravioleta aún quemaba la indefensa superficie del planeta.

Conforme las plantas verdes se fueron multiplicando progresivamente durante el cambio de la Atmósfera I a la Atmósfera II, fueron produciendo oxígeno cada vez en mayor cantidad. Este oxígeno no permaneció igual, sino que, combinado con los componentes de la Atmósfera I, los cambió en la Atmósfera II. En otras palabras, no sólo las plantas verdes se beneficiaron de la transformación, sino que incluso la aceleraron.

Después de que se hubo completado la transformación, las plantas verdes continuaron produciendo oxígeno, pero ahora el oxígeno no tenía nada con qué combinar, así que se acumuló en el aire. Conforme avanzó el tiempo y las plantas verdes continuaron multiplicándose, lo hicieron a expensar del dióxido de carbono existente en el aire. El dióxido de carbono aumentó menos mientras que el oxígeno lo hacía en mayor medida. La atmósfera cambió una vez más, esta vez para transformarse en la Atmósfera III: la atmósfera de nitrógeno y oxígeno que gozamos hoy.

La presencia de oxígeno libre en la atmósfera fue crucial para la vida por la razón siguiente:
En una atmósfera sin oxígeno tal como tenía la Tierra hasta (quizás) hace menos de mil millones de años, los organismos vivos obtenían su energía descomponiendo las moléculas de mediano tamaño del alimento en moléculas más pequeñas. La cantidad de energía obtenida de este modo, sin embargo, es más bien pequeña. Esto significa que las formas de vida no podían desplegar actividad energética. En el alimento no había suficiente energía para permitir tal cosa.

La vida vegetal marina simple aún hoy no desarrolla actividad energética. No obstante, casi casi desde el principio debió de haber otras formas de vida. Tuvo que haber formas de vida que no podían fabricar su propio alimento, puesto que carecían de clorofila y, por lo tanto, debían subsistir, parasitariamente, comiendo plantas. Éstos fueron los primeros animales.

Potencialmente, los animales podían utilizar la energía en mayor escala que las plantas. Un solo animal podía comer muchas plantas y utilizar pródigamente la energía alimenticia que a las plantas les había costado mucho acumular. Pero, aún así, sin oxígeno en la atmósfera, era pequeño el total de energía que un animal podía desarrollar. Hasta hace menos de mil millones de años, los animales no eran más complejos que las plantas y no mucho más activos.

Pero cuando el contenido de oxígeno de la atmósfera se fue haciendo progresivamente mayor, en las células se fueron desarrollando mecanismos químicos que hicieron posible combinar las moléculas de alimento con oxígeno en el proceso de descomponerlas. Esto supuso un enorme cambio en el desarrollo de la energía. Las moléculas de alimento, al ser descompuestas por la combinación con el oxígeno, desarrollaron alrededor de veinte veces más energía de la que habrían desarrollado aquellas mismas moléculas si hubieran sido descompuestas sin oxígeno.

Aquellos animales que desarrollaron la capacidad de aprovechar el oxígeno enviado a la atmósfera por las plantas, se encontraron con un increíblemente rico caudal de energía que podía ser empleado para muchos propósitos "lujosos" que antes hubieran sido imposibles.

Ello significaba que los simples organismos animales de la Atmósfera II podían hacerse más complicados, siendo capaces de desarrollar tejidos y órganos que no contribuían directamente al proceso de alimentarse y reunir energía. En concreto, podían desarrollar partes duras para su protección.

Estas partes duras -caparazones, huesos, dientes- son las que antes se convierten en sustancias pétreas con el tiempo, y son éstas las que quedan en las rocas como fósiles. Las primeras rocas abundantes en fósiles son las del período cámbrico, con una antigüedad aproximada a los seiscientos millones de años, y sólo a partir de este momento la historia de la vida puede describirse con algún detalle.

Desde luego, es obviamente errónea la idea de que la vida empezó hace seiscientos millones de años porque los primeros fósiles conocidos pertenezcan a esa época. En realidad, esos primeros fósiles son de organismos que eran casi tan complejos como los existentes en la actualidad. Estos fósiles tenían muchos centenares de millones de años de evolución detrás de ellos. Los primeros fósiles aparecieron sólo después de que, como mínimo, hubieran transcurrido cuatro quintas partes de la historia de la vida.

El archivo de fósiles empezó repentinamente, en esta tardía fecha, porque sólo entonces la Atmósfera III se había desarrollado lo suficiente para permitir a los animales formar partes duras. Hasta entonces nunca había habido suficiente energía sobrante para tal propósito. Únicamente con oxígeno en el aire y con la provisión de energía multiplicada por veinte se pudo producir un casi explosivo desarrollo de los animales en el camino de su complejidad.

En el momento en que los primeros animales complejos con partes duras se estaban desarrollando, es posible que el contenido de oxígeno de la atmósfera fuera muy inferior al actual. El contenido en oxígeno siguió aumentando de todos modos, en la propia atmósfera, así como en el océano (mediante solución) donde habitaban las formas de vida, hasta que casi todo el dióxido de carbono se hubo consumido.

Durante un período, incluso después de que el desarrollo de la Atmósfera III permitió la aparición de animales complejos, la vida aún seguía confinada en el mar. El primer tercio del registro de fósiles es de sólo animales marinos. Únicamente hace cuatrocientos millones de años la vida empezó a colonizar la tierra firme. Sólo en la última octava parte de la historia de la vida en la Tierra el suelo del planeta dejó de ser estéril.

Si la esterilidad de la tierra se debía a la peligrosa luz ultravioleta en la radiación solar, ¿qué sucedió hace cuatrocientos millones de años para poner fin a semejante amenaza? Es posible que lo que sucediera fuese otro aspecto del regalo de las plantas: el oxígeno.

Una molécula de oxígeno, tal como se halla en la atmósfera, está compuesta de dos átomos de oxígeno combinados y, en consecuencia, se formula O2. En la atmósfera superior, la energía de la luz solar puede añadir un tercer átomo de oxígeno para formar O3, lo cual se denomina "ozono". Esto significa que se forma una capa de ozono en la atmósfera superior a unos veintitrés kilómetros sobre la superficie de la Tierra.

Naturalmente, una capa de ozono no se forma a menos que haya oxígeno en la atmósfera.

Tan pronto como la Atmósfera II empezó a convertirse en la Atmósfera III mediante la actividad de las plantas verdes y empezó a liberarse oxígeno hacia la atmósfera, el ozono comenzó a formarse en la atmósfera superior. Al principio, el ozono que se formó debió de ser muy escaso en cantidad, pero conforme fue mayor el contenido en oxígeno de la atmósfera inferior también aumentó la cantidad de ozono en la atmósfera superior.

La capa de ozono nunca llegó a ser muy densa; ni siquiera hoy es densa. Sin embargo, el ozono tiene la capacidad de absorber la luz ultravioleta muy eficientemente. Incluso una delgada capa de ozono detendría los rayos ultravioleta igual que una pared de ladrillos.

Esto significa que conforme la Atmósfera II se convertía en la Atmósfera III, la luz ultravioleta que llegaba a la Tierra desde el Sol disminuía lentamente. Esto no causó ningún efecto nocivo a las plantas, las cuales, a causa de la clorofila, dependían de la energía de la luz visible para su alimentación, y la luz visible puede atravesar el ozono fácilmente.

Hace alrededor de unos cuatrocientos millones de años, tuvo que haber suficiente oxígeno en la atmósfera para que se creara sobre la tierra una capa de ozono que fuera lo bastante densa como para detener la mayor parte de la luz ultravioleta procedente del Sol.

Entonces le fue posible a la vida existir aunque estuviera expuesta a la ya no mortal radiación del Sol.
Primero, la vida vegetal colonizó la tierra firme cada vez más arriba sobre el nivel de las mareas. Después siguieron las arañas, insectos, caracoles y otras pequeñas formas de vida animal que se alimentaron de las plantas. A continuación salieron reptando del agua los primeros vertebrados: primero los anfibios que aún debían regresar al agua a poner sus huevos, y posteriormente los reptiles que, por primera vez, desarrollaron grandes huevos capaces de ser incubados en tierra.

Debemos advertir que la vida en tierra firme pudo efectuar avances fundamentalmente diferentes a los del mar. En el mar, los organismos están rodeados por agua, la cual tiene una viscosidad relativamente elevada. Para moverse rápidamente en el agua, los organismos marinos deben ser aerodinámicos, lo cual reduce la posibilidad de apéndices complejos.

En tierra, los animales están rodeados por el aire, de baja viscosidad, lo cual significa que pueden desarrollar formas muy irregulares y aun así moverse rápidamente. En particular, pueden desarrollar fuertes y complejos apéndices, incluso un miembro que podía llegar a convertirse en su extremo en una compleja, versátil y flexible mano. Fueron la mano y el ojo de los primates los que les permitieron observar agudamente el entorno y manipularlo con delicadeza; esto, a su vez, estimuló el crecimiento del cerebro y de la inteligencia.

Además, la exposición a una atmósfera con oxígeno, en lugar del océano, hizo posible el fuego, y del fuego surgieron todas las demás tecnologías.

De modo que todo el asunto se reduce a lo siguiente:

Las plantas verdes crearon la atmósfera con oxígeno que hizo posible la existencia de los animales complejos.

La atmósfera con oxígeno, a su vez, creó la capa de ozono que hizo posible la vida en tierra firme.
La vida en tierra firme permitió el desarrollo de extremidades y manos, y el oxígeno hizo posible el fuego.

Y aquí estamos nosotros: complejos, viviendo en tierra firme, tecnólogos merced a nuestras manos y ojos... el Homo sapiens, el regalo de las plantas.

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