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Las consideraciones biológicas también apoyan la teoría que la atmósfera de la Tierra primitiva no contenía oxígeno libre. La vida se originó a la Tierra mediante la formación y la interacción de com-ponentes prebióticos: hidrocarburos de origen no biológico, aminoácidos y derivados de bases nitrogenadas. Estos compuestos químicos no pueden acumularse en presencia de oxígeno porque el oxígeno reacciona con ellos y los destruye en cuanto se forman. Las primeras células de la Tierra, por lo tanto, deben de haberse generado sin la presencia del oxígeno.

El oxígeno es un veneno para las bacterias anaerobias, consideradas descendientes directos de nuestros primeros antepasados celu-lares. Dichas bacterias no disponen de medios químicos, ni de ninguna otra clase, para protegerse contra el oxígeno y su material celular arde cuando entra en contacto con este gas. Estas células viven gracias a la fermentación o a procesos quimiotróficos como la formación de metano. Toman componentes orgánicos y generan atp de forma anóxica o bien utilizan hidrógeno y dióxido de carbono para vivir. Consideramos que estos organismos se desarrollaron sin oxígeno libre en la atmósfera.

Esta modalidad de vida primitiva utilizaba el hierro como un elemento para transferir electrones, una característica que han heredado prácticamente todas las formas de vida actual. La parte activa de bastantes enzimas es el lugar donde los átomos de hierro se unen a la proteína. De hecho, a medida que el oxígeno aparecía, el hierro desaparecía. La formación de óxido de hierro y la limitación del hierro constituyeron uno de los principales problemas de la vida y provocaron la aparición de diversas estrategias para asegurar la adquisición y la fijación del hierro en un mundo rico en oxígeno.

Con el paso del tiempo, las reservas de componentes orgánicos y de hidrógeno disminuyeron. Se originó entonces el aparato fotosintético, que permitía a las células producir los compuestos orgánicos que necesitaban a partir de elementos inorgánicos, gracias a la energía que obtenían de la luz. Sin embargo, los primeros fotosintetizadores eran también bacterias anaerobias; aquella forma primitiva de fotosíntesis no generaba oxígeno y las bacterias no respiraban oxígeno ni lo utilizaban de ninguna manera.

Así, pues, ¿cómo se produjo en la Tierra el cambio a una atmósfera rica en oxígeno? ¿Cómo se produjo una transición que parece desafiar las leyes de la física y de la química? ¿Y cuándo se produjo esa transición? Para responder estas preguntas tenemos que recurrir a los organismos que tuvieron más éxito que las primeras bacterias fotosintéticas. Estos organismos fueron las llamadas erróneamente algas azules, un grupo mal calificado de fotosintetizadores que ni son algas ni son siempre de color azul. En la actualidad, se conoce bien la relación de estos microorganismos con otras bacterias, sobre todo bacterias fotosintéticas y reciben el nombre de cianobacterias. Hay muchas pruebas que nos hacen pensar que las cianobacterias fueron los primeros organismos que liberaron oxígeno a la atmósfera, como producto residual de la fotosíntesis.

Los fósiles nos permiten deducir que las cianobacterias proliferaron y se diversificaron hace 2.500 millones de años como mínimo. Estos datos concuerdan perfectamente con otras pruebas geológicas del registro geológico, que nos muestran rocas de hace más de 2.000 millones de años que contienen formas oxidadas de hierro y de uranio en gran cantidad. La aparición del oxígeno en la atmósfera de la Tierra se debió, por lo tanto, a la proliferación por todo el mundo de estas bacterias hábiles y productivas. Ni antes ni después ha habido ningún otro tipo de organismo que haya afectado tan profundamente la atmósfera de la Tierra.

El oxígeno, que era tóxico para las primeros formas de vida, se convirtió pronto en un agente contaminante. Como los productos residuales de los automóviles, este contaminante amenazaba incluso a los mismos organismos que lo generaban, las cianobacterias. La solución de los problemas planteados por la crisis del oxígeno fue un momento crucial en la historia de las células: los microorganismos adquirieron la capacidad de respirar el oxígeno que ellos mismos pro-ducían. Esta solución, además de protegerlos, les proporcionaba tam-bién una nueva fuente de energía. Las proteínas que contenían hierro fueron las que protagonizaron esta evolución. Hay hierro en los citocromos y la ferredoxina, compuestos químicos que proporcionan electrones para la síntesis de atp. La citocromo oxidasa debió de ser el invento que permitió que la vida se mantuviera y prosperara en presencia de oxígeno puesto que permite la reducción del oxígeno sin que se formen radicales tóxicos. La respiración de oxígeno genera mucho más atp que la fermentación de azúcares en ausencia de oxígeno. Con el tiempo, a medida que aumentaba la concentración de oxígeno a la atmósfera, las células de muchas especies no fotosintéticas evolucionaron y surgieron otras que necesitaban oxígeno para sus procesos metabólicos: fueron los primeros organismos aerobios estrictos, que convertieron el oxígeno venenoso en el elemento necesario para llevar a cabo la elegante innovación que fue la respiración aeróbica. Gracias a estos nuevos medios, las células generaban suficiente atp para poder tener mayores dimensiones y para realizar muchas funciones químicas complejas. Hace unos 541 millones de años, al iniciarse el periodo geológico llamado Cámbrico, hubo una eclosión de grandes formas animales y de plantas fotosintéticas. El éxito evidente de aquellos organismos se debía a las mejoras que, a escala reducida, habían ido protagonizando sus antepasados microscópicos.

Las rocas cámbricas, cuyos restos más antiguos son de hace 541 millones de años, fueron consideradas las iniciadoras del registro fósil. Los tiempos anteriores al Cámbrico, una larga etapa de duración indefinida, se conocía con el nombre de Precámbrico en términos geológicos. Ahora ya se sabe bastante de aquellos primeros tiempos, y se han establecido divisiones dentro del Precámbrico: los eones ha-deico, arcaico y proterozoico (figura 1.7). El Hadeico, cuyo nombre proviene de la palabra hades, que designa el infierno caótico y oscuro de la mitología griega, comprende desde hace 4.600 millones de años hasta hace 3.800 millones de años. Durante ese tiempo, la Tierra y la Luna adquirieron las actuales formas de cuerpos sólidos. Los meteoritos y las rocas lunares datan de aquel periodo; pero los materiales que caían en la Tierra en aquel tiempo eran tan abundantes y se mezclaban tan íntimamente con los materiales que formaban entonces la superficie de la Tierra, fundiéndose con ellos, que no hay rocas terrestres del periodo hadeico. Durante el eón arcaico, que comprende desde hace unos 3.800 millones de años hasta hace 2.600 millones de años, se formaron los rasgos superficiales de la Tierra, que se han conservado, apareció la vida en el planeta y se desarrollaron la mayor parte de las estrategias metabólicas, como la fermentación, la quimiotrofia, la fotosíntesis y la capacidad de convertir (fijar) el nitrógeno de la atmósfera en una forma asimilable por las células. El inicio del eón proterozoico lo marca un cambio en las características de las rocas de la superficie. Este eón llega hasta al inicio del periodo cámbrico. Durante el eón proterozoico (desde hace 2.500 millones de años hasta hace 541 millones de años) se originaron las primeras células eucariotas, probablemente como formas anaerobias. Algunas de ellas desarrollaron la reproducción sexual a partir de dos progenitores, un proceso que a lo largo de la evolución dio origen a los antepasados de los animales y de las plantas. Aparecieron eucariotas de formas muy diversas y hace aproximadamente, unos 1.000 millones de años aparecieron organismos de unos cuantos centímetros de tamaño. Casi al final de este del eón, hace unos 600 millones de años, aparecieron los primeros animales que han dejado fósiles identificables. De acuerdo con esta división del tiempo geológico, se ha calificado el eón fanerozoico como el del registro fósil clásico. La era en qué la vida se hace visible comprende fósiles de los cuerpos y restos de trilobites, de las primeras plantas y animales terrestres y de los grandes bosques que ahora forman nuestras reservas de carbón, así como los dinosaurios, los mamuts lanudos y muchos otros seres vivos.

Figura 1.7 Cronología de la historia de la Tierra. Los principales acontecimientos biológicos de los eones Arcaico y Proterozoico se describen en los próximos capítulos.

En este libro describimos la lenta y larga acumulación de fenómenos evolutivos que se produjeron durante los eones anteriores al Fanerozoico. Hemos documentado, sobre todo, los pasos que llevaron desde los primeros procariotas anaerobios a las células eucariotas respiradoras de oxígeno y se reproducían sexualmente, cuya existencia fue imprescindible para el origen y la evolución de todos los hongos, plantas y animales. El escenario donde transcurre la acción del libro es el ambiente de la Tierra, donde se produjeron los procesos evolutivos y que fue transformado por dichos procesos a medida que las formas de vida que lo habitaban iban cambiando. Primero repasaremos el mundo de nuestros antepasados más antiguos y las estrategias de supervivencia que desarrollaron hace miles de millones de años.

LECTURAS SUGERIDAS

BENGSTON, S. (ED.): Early Life on Earth, Nueva York, Columbia University Press, 1994.

BRODA, E.: The Evolution of the Bioenergetic Processes, Oxford, Pergamon Press, 1975.

GOLDSMITH, D. y T. Owen: The Search for Life in the Universe, 2.a ed., Reading, Mass., Addison-Wesley, 1992.

KUTTER, G. S.: The Universe and Life, Boston, Jones and Barlett, 1987.

LAPO, A. V.: Traces of Bygone Biospheres, Oracle, Ariz., Synergetics Press, 1987.

LOVELOCK, J. E.: The Ages of Gaia, Nueva York, W. W. Norton, 1998.

MARGULIS, L. y K. SCHWARTZ: Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth, 3.a ed., Nueva York, W. H. Freeman, 1998.

PRESS, F. y R. SIEVER: Earth, 4.a ed., San Francisco, W. H. Free-man, 1986.

SONEA, S. y L. G. MATHIEU: Prokaryotology: A Coherent View, Mont-real, Les Presses de l’Université de Montréal, 2000.

VERNADSKY, V. I.: The Biosphere, Nueva York, Copernicus, 1998.

WESTBROEK, P.: Life as a Geological Force, Nueva York, W. W. Norton, 1991. Versión catalana, Barcelona, Proa, 1998.

WOESE, C. R.: «The universal ancestor», Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 95: 6854-6859, 1998.

WOESE, C. R., O. KANDLER y M. L. WHEELIS: «Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya», Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 87: 4576-4579, 1990.

Capítulo 2

LA vida sin oxígeno

Los inicios de la historia de la vida en la Tierra forman parte de la historia más antigua del propio planeta, de su superficie y de su atmósfera. Esta historia empezó hace unos 5.000 millones de años con la formación del Sistema Solar a partir de una nube masiva de polvo y gas: la nebulosa solar. Las partículas que formaban la nebulosa solar se atraían unas a otras por la fuerza de la gravedad universal y la nube se colapsó, empezando entonces a girar sobre sí misma y se aplastó hasta formar un disco. Como la gravedad continuaba actuando y la presión en el interior aumentaba, el material próximo al centro del disco se hizo más denso y su temperatura fue aumentando. Finalmente, la temperatura llegó a ser tan alta que los núcleos de los átomos que chocaban entre sí, principalmente los de hidrógeno y algunos de helio, se fundieron y se produjeron reacciones termonucleares. El Sol había nacido como una estrella.

Pero no todos los materiales que formaban la nebulosa solar se desplazaron hacia el centro. Mientras el Sol todavía estaba formándose, las partículas de polvo y gas que se mantenían a una cierta distancia del centro empezaron a acumularse y finalmente, formaron planetas que quedaron atrapados en órbitas en torno al Sol. Uno de esos planetas era la Tierra. La historia de los primeros 1.000 millones de años de la Tierra, el eón Hadeico, sólo podemos deducirla a partir de los modelos propuestos por los astrónomos y a partir de estudios sobre la Luna y los meteoritos. El planeta sufrió un bombardeo tan intenso de objetos procedentes del Sistema Solar y los movimientos de la superficie fueron tan fuertes, que no se conservó ninguna roca anterior a aquel cataclismo primordial. Todo indica que los antiguos griegos tenían razón: la Tierra se formó del caos.

A medida que aumentaba el tamaño de aquella joven Tierra, también aumentaba su temperatura. La acumulación de materiales en las capas externas comprimía la parte interior de aquella masa que iba creciendo y eso debe haber provocado un aumento enorme de la temperatura. Los meteoritos y otros materiales planetarios hicieron aumentar todavía más la temperatura al chocar contra la Tierra con tanta fuerza que formaron grandes cráteres. Pero probablemente la principal fuente de calor del nuevo planeta procediera, como lo hace todavía ahora, de la desintegración radiactiva de elementos del interior del planeta como el uranio, el torio y el potasio.

El aumento de temperatura causó un efecto notable en la estructura final de la Tierra: hizo que los diferentes tipos de rocas y de otros materiales se dispusieran en capas concéntricas. A medida que en el interior aumentaba la temperatura, las rocas se fundían. Los elementos más pesados, como el hierro y el níquel, se hundieron y se concentraron en el interior y formaron un núcleo líquido. Los más ligeros, como el aluminio, el silicio, el oxígeno y el magnesio, flotaban en la parte externa y reaccionaron entre sí para formar los silicatos y las rocas que constituyen las capas externas. (Los silicatos son un grupo de minerales que contienen silicio, oxígeno y metales como el aluminio.) Pero la diferenciación todavía no era completa. Algunos elementos más ligeros que afloraron a la superficie establecieron enlaces químicos con elementos más pesados, como el hierro o como el uranio y el torio, que son elementos radiactivos. Estos elementos pesados todavía se pueden encontrar cerca de la superficie de la Tierra.

Los gases no reactivos, como el nitrógeno, el argón y el neón, no formaban combinaciones químicas con los otros elementos, pero eran retenidos por la gravedad del planeta. Por eso se acumularon en la capa más externa, la atmósfera primitiva. Sin embargo, esta atmósfera no duró mucho tiempo. En el Sol se desencadenaron reacciones termonucleares que provocaron súbitamente un aumento tan grande de la presión externa que hizo que se escapase al espacio una gran cantidad de materia. El flujo violento de materiales procedentes del Sol era tan enérgico que hizo desaparecer las atmósferas primitivas de los planetas más próximos; entre ellas, la atmósfera terrestre.

La fusión y la diferenciación de los componentes de la Tierra fueron la causa del vulcanismo. La lava expulsada se esparció y formó una corteza delgada, que era demasiado fina para ser estable: se fundió y se solidificó repetidamente. Pero a medida que el planeta iba enfriándose, la corteza fue adquiriendo más solidez y se convirtió en una capa de roca formada sobre todo por silicatos de aluminio. Mientras tanto, las emisiones procedentes del interior líquido del planeta iban formando gradualmente una nueva atmósfera que sustituyó la que había sido destruida cuando el Sol se encendió. Vapor de agua, nitrógeno, argón, neón, dióxido de carbono e hidrógeno rodeaban ahora la Tierra con una atmósfera secundaria creada de nuevo. De acuerdo con la hipótesis que supone que la historia primitiva de Venus, la Tierra y Marte fue parecida, la exploración reciente de esos planetas próximos a la Tierra nos hacen pensar que aquella segunda atmósfera terrestre, como las atmósferas actuales de los otros dos planetas, contenía menos de un 1 por ciento de oxígeno pero enormes cantidades de nitrógeno y de dióxido de carbono; probablemente el porcentaje de CO2 superase el 10% en aquella atmósfera. Es posible que contuviera también pequeñas cantidades de hidrógeno y de gases ricos en hidrógeno como el amoníaco (NH3) y el metano (CH4); pero no habría podido retener grandes cantidades de estos gases. El hidrógeno (H2), el gas más ligero, habría escapado al espacio y también lo habría hecho la mayor parte del metano. Este último también podría haberse oxidado, como parece que ocurrió en Marte y Venus, y el amoníaco podría haberse disuelto en el agua o haberse destruido en la atmósfera por acción de las radiaciones solares ultravioletas.

Mientras la Tierra estaba formándose, el agua estuvo bloqueada, unida químicamente a los minerales, a los que hidrataba. La gran cantidad de calor producida durante la diferenciación de la Tierra rompió aquellos enlaces químicos y liberó moléculas de agua. Los volcanes expulsaron vapor, que se condensó y volvió a la superficie de la Tierra en forma de lluvia. A medida que la Tierra iba enfriándose, el agua iba condensándose y cada vez había más, hasta que formó la hidrosfera: las aguas subterráneas, los mares, los lagos, los ríos, los estanques, las fuentes termales, los géiseres, etc.

Al empezar el eón arcaico, unos cuantos miles de millones de años después de la formación del planeta, la Tierra ya tenía probablemente continentes, grandes masas de agua de poca profundidad y una superficie con cráteres por todas partes, como si estuviera picada de viruela; debió de parecerse a Marte, pero con agua. Aunque ahora un ambiente como aquel nos puede parecer inhóspito, el caso es que ya poseía las primeras materias para que se originase allí la vida.

En nuestro Sistema Solar, la Tierra es el único planeta con las condiciones adecuadas para generar el tipo de vida que nosotros conocemos: sistemas químicos basados en el carbono y en medio de agua salada. La Tierra se encuentra a la distancia ideal del Sol. La vida no podría existir más allá de los límites de temperatura entre los que el agua se mantiene en estado líquido; si el agua está presente sólo en estado sólido, en forma de hielo, o gaseoso, en forma de vapor, los sistemas vivos no pueden formarse ni sobrevivir. En los planetas que están demasiado lejos del Sol, como Marte, las temperaturas son demasiado bajas para permitir la formación de masas de agua en estado líquido. Venus, por otra parte, está demasiado cerca del Sol y por eso la poca agua que contiene se encuentra en forma de vapor.

La Tierra tiene también el tamaño adecuado. Si fuese mucho más pequeña, la fuerza de gravedad no sería suficiente para retener la atmósfera; y los planetas sin atmósfera no pueden reciclar los elementos a través de la hidrosfera o de un medio fluido. Si, por el contrario, la Tierra fuese mucho mayor, su atmósfera sería tan densa que la radiación solar, la principal fuente de energía necesaria para iniciar las reacciones químicas en los seres vivos, no podría alcanzar la superficie del planeta.

EL INICIO DE LA VIDA

¿Cómo empezó la vida en la Tierra? ¿Cómo pudo originarse la primera célula, que debía de ser muy sencilla, a partir de sus precursos químicos sin vida? Son dos preguntas apasionantes para la investigación sobre el origen de la vida. Ahora ya es posible explicar los procesos que pueden llevar a la formación del DNA, del RNA y de las proteínas, empaquetadas en el interior de una membrana lipoproteica y organizadas de forma que se asegure la duplicación. También es posible que se lleguen a reconstruir, sólo a partir de consideraciones bioquímicas, las condiciones que había en la superficie de la Tierra en el eón arcaico –la temperatura, la composición y presión de los gases, la salinidad, la humedad y los minerales que había en la superficie–, así como los cambios diarios y estacionales de estas condiciones y los que dependían de las mareas.

Aunque los investigadores no se ponen de acuerdo, parece que la vida nació a partir de unas vesículas que contenían pequeñas cantidades de compuestos químicos que quedaron aislados del medio ambiente. El metabolismo primordial implicaba, ya desde el principio, el transporte de compuestos químicos a través de membranas mediante reacciones de automantenimiento. El flujo de iones, las reacciones de oxidación y reducción y las reacciones entre ácidos y bases son aspectos universales de las células vivas.

En las señales de vida que se dan en los pacientes de un hospital intervienen las mismas transformaciones metabólicas que caracterizan las células más diminutas. El flujo de iones positivos (H+), las partículas cargadas que pasan a través de las membranas, genera suficientes gradientes eléctricos para fabricar ATP. Todas las células mantienen un equilibrio iónico diferente del del ambiente donde se encuentran gracias a la energía química o lumínica. La tendencia de los iones a formar flujos, como hacen los electrones en un cable, puede utilizarse para realizar un trabajo. Cuando esta tendencia se vincula a un flujo del ion H+ que pasa a través de una membrana que contiene proteínas y que está relacionada con algún tipo de trabajo como la rotación del motor de los flagelos o la incorporación activa de azúcares, este fenómeno se llama fuerza protomotriz (FPM).

Es probable que las unidades estructurales de las células, el CO2, el NH3, así como los primeros alimentos, formados por compuestos orgánicos de pequeño tamaño se formasen por la acción de rayos, de la radiación ultravioleta y de otras formas de energía que actuaron sobre los gases de la atmósfera secundaria. Mucho más tarde se originaron las moléculas de dna y de rna que contenían información, muy posiblemente en el interior de las primeras células. Es probable que el RNA se formase primero. Esta idea de un «mundo de rna», una población de células primordiales, se basa en el hecho de que, en la actualidad, el rna funciona como una enzima, además de ser un factor genético. Las moléculas de rna pueden catalizar la síntesis de más RNA; toda la vida que hay hoy día de la Tierra proviene de una población celular posterior, que añadió el dna al metabolismo del rna, con el fin de conservar de forma permanente la información genética.

El desarrollo de un enfoque experimental al estudio del origen de la vida se debe a una monografía breve publicada el año 1924 por el bioquímico ruso Alexander I. Oparin y a un artículo publicado el año 1929 por el genetista británico J. B. S. Haldane. Oparin y Haldane destacaron que la condición esencial para el origen de la vida a partir de materia inorgánica era una atmósfera sin oxígeno libre; el oxígeno habría reaccionado instantáneamente con cualquier compuesto orgánico prebiótico (producido de forma no biológica) o incluso habría podido impedir su formación. Sin embargo, no fue hasta la década de 1950 que Stanley L. Miller y Harold C. Urey, entonces en la Universidad de Chicago, demostraron que los compuestos orgánicos podían sintetizarse a partir del gases que se suponía que había a la Tierra primitiva. En sus experimentos, Miller y Urey provocaron descargas eléctricas en un recipiente de cristal que contenía una mezcla de esos gases. Desde entonces, muchos experimentos parecidos han producido compuestos orgánicos como aminoácidos o las bases de los ácidos nucleicos, a partir de mezclas variadas de gases. Hay algunas clases de energía eficaces para conseguirlo: chispas eléctricas, descargas eléctricas silenciosas, radiación ultravioleta y calor.

¿Cuándo apareció la vida en la Tierra? El reconocimiento del significado de los fósiles durante el siglo XIX alejó el debate sobre el origen de la vida de los ámbitos de la mitología y la teología. El descubrimiento de numerosos fósiles de animales permitió establecer una cronología que situaba el origen de la vida en algún momento hace aproximadamente unos 600 millones de años, justo antes del periodo cámbrico. Este punto de vista prevaleció hasta la década de 1950. La mayoría de los paleontólogos de aquella época creía que las primeras manifestaciones de la vida fueron animales unicelulares de cuerpo blando, los antepasados inmediatos de los trilobites, de los gusanos y de otros animales que habitaban los fondos marinos y que predominaban en los inicios del periodo cámbrico (figura 2.1). Los libros de texto publicados antes de la década de 1960, así como muchas exposiciones que se pueden ver todavía en museos de todo el mundo, explicaban que al principio del periodo cámbrico el registro fósil ponía de manifiesto una eclosión de restos de animales perfectamente formados en varios continentes y que no tenían precursores o tenían pocos.

Es fácil comprender por qué la historia de la vida antes del periodo cámbrico tardó a ser conocida. Hasta bien adelantado el siglo XX, los depósitos fósiles mejor estudiados eran los de Inglaterra y Gales, donde las rocas cámbricas habían sepultado rocas mucho más antiguas. El límite entre estas capas de rocas la marca una brusca discontinuidad; representa un intervalo de tiempo en el que la capa inferior, de rocas ígneas y metamórficas, no contiene fósiles: la deposición de sedimentos se detuvo, la erosión eliminó los sedimentos y sólo las rocas de la parte superior contienen restos fósiles. Esto no ocurre sólo en las islas Británicas; en algunos otros lugares, como el Gran Cañón del Colorado o Rusia, hay una diferencia de millones de años o incluso de centenares de millones de años entre las rocas internas, pobres en fósiles, y las externas, donde son muy abundantes.

Figura 2.1 La vida al principio del eón fanerozoico. Un paisaje marítimo del período cámbrico, hace unos 541 millones de años. (Dibujo de Laszlo Meszoly).

Debido a la escasez de fósiles evidentes bien conservados en las rocas precámbricas, más internas, la discontinuïat entre el Cámbrico y el Precámbrico impresionó a los investigadores, porque era una discontinuidad que se daba por todo el mundo. Eso hizo pensar que el origen de la vida sucedió inmediatamente antes del inicio del periodo cámbrico.

En la década de 1950, R. C. Sprigg encontró una secuencia de rocas en Ediacara, en el sur de Australia, que no presentaba discontinuidades entre los sedimentos de finales del periodo precámbrico y los del inicio del Cámbrico. Y bajo las rocas cámbricas, había unas huellas excelentes, que habían sido dejadas en la arena por organismos de formas muy variadas y de cuerpo blando que vivían en la orilla del mar (figura 2.2). Desde que Sprigg hizo aquel descubrimiento, se han encontrado fósiles parecidos a la biota de Ediacara, que es como se conoce ese tipo de organismos, en más de veinticinco sitios; los hay en Inglaterra, en Groenlandia, en Terranova y en Siberia. Aparentemente, el problema de la aparición repentina de la vida se debía, en buena parte, al carácter de las pruebas encontradas. Las partes blandas de los organismos se fosilizan mucho más difícilmente que las partes duras; y las partes duras, sobre todo los caparazones de animales marinos, hechos de carbonato cálcico y de fosfato cálcico, pertenecían al periodo inmediatamente anterior al Cámbrico. Después, al cabo de varias decenas de millones de años, ya había por todo el mundo y eso representa una aparición bastante repentina para nuestra perspectiva de algo más de medio millón de años.

Figura 2.2 La vida a finales del eón proterozoico. Un fondo marino de Ediacara con organismos de cuerpo blando, reconstruido a partir de las huellas que dejaron en la arena y el fango hace unos 600 millones de años. (Dibujo de Laszlo Meszoly).

Figura 2.3 El límite entre el Prefanerozoico y el Fanerozoico. Rocas en la zona de Monument Creek, en el Gran Cañón, en Arizona (EE.UU.). Aquí, la discontinuidad es profunda. No se encontraron señales indiscutibles de vida bajo el nivel indicado por la flecha, mientras que en la parte superior los fósiles eran numerosos (sobre todo en los estratos del Cámbrico, que empiezan con las areniscas de Tapeats). Esto hizo creer que este límite representaba un cambio radical en la historia de la Tierra. (Fotografía de Bradford Washburn/Museo de Ciencia de Boston).

Los paleontólogos Elso S. Barghoorn, de la Universidad de Harvard, y Stanley A. Tyler, de la Universidad de Wisconsin, aportaron las pruebas de la existencia de unos microorganismos anteriores a la biota de Ediacara. Partiendo de la idea de que la vida microbiana tenía que ser anterior a la aparición de animales y plantas de gran tamaño, a mediados de la década de 1950, Barghoorn y Tyler realizaron estudios microscópicos de algunas rocas sedimentarias antiguas, de hace unos 2.000 millones de años, procedentes de la formación ferruginosa de Gunflint, en la provincia canadiense de Ontario, y en el norte de Minnesota (EE.UU.). Estos investigadores tenían razón. En las rocas de Gunflint había numerosas formas microscópicas y era tal el parecido con una célula que tenían algunas, que podían ser interpretadas como restos fósiles de vida bacteriana (figura 2.5). Desde los inicios de la década de 1960, se han hecho muchos descubrimientos parecidos a los de Gunflint. Los restos más antiguos, procedentes de Warranoona, en el oeste de Australia, fueron descubiertos a finales de la década de 1970 por Stanley M. Awramik, de la Universidad de California en Santa Bárbara. Fueron descritas por el propio Awramik y por el grupo de Investigación Paleobiológica Precámbrica, dirigido por J. William Schopf, de la Universidad de California en Los Ángeles. Estos fósiles tienen una antigüedad de unos 3.500 millones de años, pero muestran unas formas tan complejas que puede suponerse que la vida ya debía de existir hacía tiempo cuando quedaron sepultados (figura 2.6).

Figura 2.4 Las rocas más profundas del Cámbrico en el río Aldan, en Siberia. La flecha señala el estrato rocoso más inferior, la dolomita, que contiene fósiles de animales con esqueleto del periodo cámbrico. Las capas superiores contienen fósiles de más de sesenta especies de animales con esqueleto. En los estratos inferiores, también de dolomita, no se encuentran este tipo de fósiles, pero contienen estromatolitos (rocas sedimentarias formadas por comunidades de bacterias que se han ido depositando) y trazas de la biota de Ediacara de cuerpo blando. La falta de discontinuidad entre estas capas de rocas refuerza la hipótesis que sugiere que el límite inferior del periodo cámbrico representa un cambio en la conservación de los fósiles, un acontecimiento más bien evolutivo que no geológico, atmosférico o ambiental. (Cortesía de Max y Françoise Debrenne, Museo de Historia Natural, París).