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Web El Patíbulo

lunes, marzo 07, 2005

La vida, una poderosa fuerza geológica

La vida, una poderosa fuerza geológica (“Life as geological force”). Este es el título de una obra de un paleontólogo holandés, Peter Westbroek, especialista en biomineralización y que realizó estudios en la Cordillera Cantábrica. Tras esta frase, aparentemente inocua, se esconde algo más: un reflejo de una nueva concepción unificada de Ciencias de la Tierra y Ciencias de la Vida, el enfoque gaiano.
Gaia es una teoría (más que una teoría, se podría entender como una nueva forma de concebir las ciencias de la naturaleza) que propone que la superficie externa de la Tierra y todos los organismos que habitan en ella, forman un sistema autorregulado y en homeostasis; estos es, un sistema en equilibrio dinámico, de tal manera que toda perturbación se traduce en una modificación de este sistema para absorber los efectos de la perturbación y así poder mantener unas condiciones apropiadas para la vida. Según ésto, a lo largo de los tiempos, la vida, interactuando con el medio inerte de la superficie terrestre, habría mantenido unas condiciones adecuadas para su existencia. Esto pretende ser un marco en el que encuadrar todos los conocimientos e investigaciones, tanto en bio como en geociencias.

La teoría Gaia fue propuesta por un químico británico, James Lovelock, en los años 70s. Su inspiración surgió cuando, trabajando para la NASA en la misión Viking, se planteó el interrogante sobre de que modo se podía averiguar si un planeta tenía vida. Los análisis basados en la búsqueda de complejas biomoléculas, como aminoácidos o azúcares, no le satisfacían, pues esos análisis, dependiendo del lugar, incluso en algunas zonas de la Tierra darían resultados negativos. Se percató de que la parte más accesible de un planeta es su atmósfera, y al comparar las atmósferas de la Tierra y el resto de los planetas rocosos del Sistema Solar cayó en la cuenta de la peculiaridad de la atmósfera terrestre: la Tierra posee una atmósfera en una situación de desequilibrio químico. Planetas como Marte y Venus tienen una atmósfera cuya composición química está en equilibrio con la composición química de su corteza externa (la parte más superficial de un planeta): grandes cantidades de dióxido de carbono, con pequeñas proporciones de otros gases. Tienen una atmósfera “inerte”: los gases de la misma no reaccionan entre sí ni reaccionan con las rocas de la superficie. En cambio, la Tierra tiene una atmósfera en desequilibrio: su composición está dominada por el nirógeno y el oxígeno (en ese orden), gases muy reactivos, que tienden a reaccionar con las rocas de su superficie. Y otra de sus peculiaridades es su mezcla de gases combustibles, como el metano y oxígeno, que reaccionan vigorosamente entre sí. Por otra parte, si estos gases reaccionasen entre sí, la composición final de nuestra atmósfera sería similar a la de Marte o Venus, incompatible con la vida, por lo menos a gran escala. El hecho de que en la Tierra exista vida desde hace, al menos, 3500 millones de años, nos indica que la atmósfera de la Tierra lleva mucho tiempo alejada del letal equilibrio que poseen el resto de planetas.
Ésta aparente contradicción solo puede ser resuelta, para Lovelock, considerando a la vida como un superorganismo, capaz de labrar la Tierra acorde a sus intereses. La vida actuando como una potente máquina bombeadora de gases, capaz de compensar las pérdidas, que se producen por reacción química de los gases atmosféricos entre sí y con las rocas. Cualquier otra consideración de los ciclos biogeoquímicos (los ciclos que representan de un modo abstracto el tránsito de los elementos químicos de las rocas a la vida y de ésta otra vez a la vida) que no tuviese en cuenta el papel activo de la vida, fracasaría.

Posteriormente, la teoría fue desarrollada por el propio Lovelock, en colaboración con la bióloga Lynn Margullis, y por otros autores. Sentaron las bases para lo que el propio Lovelock considera una nueva disciplina a la que llama “geofisiología”, que trata de explicar el funcionamiento de este superorganismo.

Gaia tiene hermanos: las distintas versiones de Gaia

Una de las críticas más importantes a las que fue sometida inicialmente la teoría Gaia fue la de que se trataba de una teoría teleológica, finalista; para que el conjunto de la vida en la Tierra se comportase como una entidad única y autorregulada, era necesario que los organismos, de algún modo, tuviesen conciencia de lo que hacían y que sus acciones buscasen un fín (para mantener las condiciones apropiadas para su propia existencia). Algo así como las conferencias de lobos de “El libro de la selva”.
Para solventar estas críticas, Lovelock propuso un modelo matemático sencillo al que llamó “el mundo de las margaritas”: era una simulación de un planeta similar a la Tierra, en el que habitaban solo 3 especies: margaritas de color negro, de color gris y de color blanco. Y a esa simulación la sometió a un aumento constante de radiación solar con el tiempo (tal y como sucede en la Tierra: conforme el Sol se consume va incrementándose la intensidad de sus radiaciones). El resultado fue que paralelo a este aumento de radiación, el planeta pasó de estar dominado al principio por margaritas negras (que absorben la luz solar) a margaritas grises, y finalmente cuando la radiación solar era más grande, por margaritas blancas (su mayor capacidad de producir albedo haría que parte de la radiación solar se reflejase, manteniendo la temperatura media próxima a la inicial). Pasado un umbral de radación solar, las condiciones serían imposibles para la vida. Con este modelo sencillo, mostró que se podía concebir un ecosistema que mantuviese las condiciones ambientales constantes (pese a perturbaciones externas; en este caso, un incremento de la radiación solar) y apropiadas para su existencia, sin necesidad de conciencia o de ninguna finalidad.

A la vista de la notable difusión popular que estaba alcanzando la teoría, en 1988 la Unión Geofísica Americana organizó un congreso para discutir los detalles de la teoría. Aquí, un geofísico de la Universidad de Berkeley, James Kirchner planteó una importante aclaración: Gaia se puede concebir como una colección de teorías, donde diferentes investigadores han planteado diferentes versiones del superorganismo. Así estableció la diferencia entre:
- Teorías Gaia “fuertes”: Teorías teleológicas, que le suponen a Gaia una conciencia de si misma. Como hemos dicho, esta versión está lejos de la idea original de Lovelock, y son, a todas luces, teorías acientíficas. Entre estas teorías Gaia se incluyen teorías surgidas a la luz del movimiento de la “Nueva Era, y que establecen relación entre cuestiones como Gaia y la Atlántida o los círculos de las cosechas. No merecen más mención.
- Teorías Gaia “débiles”, entre las que se podría distinguir distintos enfoques: la coevolucionaria, la influencial… En general, se puede decir que estas teorías plantean que la vida influye sustancialmente en las condiciones del medio físico. Aquí, para los fines del artículo, voy a distinguir entre teorías Gaia débiles en un sentido estricto (aquí se podría encuadrar la original, la de Lovelock), que plantean que como resultado de la interacción entre los organismos, y entre estos y el medio en el que se asientan, las características físicas de la Tierra se mantienen apropiadas para la existencia de la vida. Y la teorías gaianas débiles en sentido amplio (o superdébiles), que plantean que las características abióticas de los ecosistemas son modificadas de diferentes maneras por los organismos (Nótese la matización entre por y para).



Gaia, ¿teoría aceptada?

La idea de que los organismos interaccionan y modifican las características ambientales nadie la pone en duda.
Más discutido, en cambio, está la idea de que la vida haya mantenido estas características físicas de la Tierra adecuadas para su preservación.

En mi humilde opinión, considero que el punto acertado se sitúa entre lo que he llamado “Gaia débil ss” y “Gaia superdébil”.
Está claro que ideas tan “extremas” como las de Don Anderson, un geofísico que hacía a la vida la responsable de la existencia de la Tectónica de Placas, parecen “cojidas” por los pelos.
Sin embargo, hoy día se conocen hechos de la historia de la Tierra, y procesos (como los llamados ciclos de retroalimentación climática, con participación de los seres vivos en muchos de ellos), en los que se pone en evidencia que la vida ha jugado un papel trascendental en las condiciones terrestres a escala megascópica. Voy a citar 2 ejemplos:

- Hoy día, parece evidente, que la gran diverisificación alcanzada por las cianobacterias, (unas bacterias fotosintéticas) fue la responsable de la existencia en nuestra atmósfera de oxígeno. Parece claro que hace 2500 millones de años, los niveles de oxígeno comenzaron a aumentar bruscamente como consecuencia de la actividad de estos organismos. Por otra parte, parece estar bien establecido que el contenido actual de oxígeno en el aire (21% ) es mantenido constante debido a que los aportes que hacen los vegetales son iguales que las pérdidas. Otra cuestión interesante, es que en nuestra atmósfera coexisten oxígeno y metano, dos gases que son muy reactivos entre si y en cambio, sus cantidades permanecen más o menos constantes con el tiempo (la actividad industrial ha supuesto una fuente artificial de metano que puede romper este “equilibrio”). Ello parece ser debido a que los aportes que hacen los organismos son los precisos para compensar las pérdidas.
- Hoy día se conocen procesos por los que la vida puede intervenir en el clima a escala global. Un ejemplo es el del fitoplancton. El fitoplancton marino, por una razón aún no entendida, prolifera en epocas glaciares. Cuando los cadáveres de los organismos “fitoplanctónicos” se descomponen, desprenden una sustancia química, el dimetil sulfuro (DMS) que en la atmósfera se oxida para dar lugar a ácidos de azufre. Pero esta oxidación es lenta, y el DMS tiene tiempo para difundirse a la estratosfera. Una vez allí, es donde se oxida, y los ácidos de azufre actúan como núcleos de condensación de nubes. Estas nubes, hacen efecto pantalla para la luz solar, y la reflejan, con lo que la temperatura de la Tierra desciende (esto es lo que se llama albedo). Ello supone mayor proliferación de fitoplancton, y en consecuencia, mayor productividad de DMS, y por ello, menores temperaturas. Es decir, el proceso se realimenta a si mismo. Pero esto no continúa eternamente: llega un momento, en que las temperaturas del agua se sitúan por debajo del óptimo del fitoplancton, con lo que se detiene su proliferación, se reducen los aportes de DMS (reduciéndose con ello el albedo debido a nubes estratosféricas) y habrá una tendencia en este aspecto a que las temperaturas vuelvan a aumentar. Por otra parte, las bajas temperaturas suponen mayor cantidad de tierra descubierta, lo que permite que se instalen ecosistemas vegetales, que reducen el albedo y contrarrestan en cierto modo el efecto debido al fito plancton.

Este último ejemplo ilustra sobre cuán complejas son las relaciones entre los organismos y su medio físico, y como dentro de la biosfera-geosfera se pueden individualizar pequeños sistemas que actúan como auténticos termostatos, capaces de mantener los valores de los parámetros físicos (sea temperatura, o composición del aire, o salinidad del mar) en un punto óptimo adecuado para todos los organismos. Y esto sin necesidad de ninguna conjura o confábulo o conciencia por parte de Gaia.

A modo de conclusión, se podría decir que la idea original de Lovelock era atrevida, pero a la vista de numerosas observaciones, cada vez se puede ver que en cierto modo, su idea de que los organismos intervienen activamente en la dinámica externa de la Tierra era cierta. Quizás se confundió en la excesiva importancia que le concedió, pues sabemos que la biosfera es afectada por perturbaciones externas, sobre las que nada o poco puede hacer su capacidad de autorregulación. Como ejemplo, la caída de un meteorito. Pero también es cierto que los seres vivos no se han limitado ha desempeñar el papel de personaje secundario, meramente pasivo, que clásicamente se les ha supuesto en el teatro del clima. Hoy día sabemos que los organismos tienen cierta capacidad de control sobre el medio en el que se asientan, y que en ocasiones este control puede tener repercusiones a escala planetaria.