Detallados estudios químicos basados en isótopos de carbono de rocas del eón Arcaico sugieren que las primeras formas de vida emergieron en la Tierra probablemente hace más de 3800 millones de años, en la era Eoarcaica, y hay claras evidencias geoquímicas —tales como la reducción microbiana de sulfatos que la atestiguan en la era Paleoarcaica, hace 3470 millones de años. Los estromatolitos capas de roca producidas por comunidades de microorganismos— más antiguos se conocen en estratos de 3450 millones de años, mientras que los microfósiles filiformes más antiguos, morfológicamente similares a cianobacterias, se encuentran en estratos de sílex de 3450 millones de años hallados en Australia.
Asimismo, los fósiles moleculares derivados de los lípidos de
la membrana plasmática y del resto de la célula denominados
biomarcadores confirman que ciertos
organismos similares a cianobacterias habitaron los océanos arcaicos hace más
de 2700 millones de años. Estos microbios fotoautótrofos liberaron oxígeno a
la atmósfera, el que comenzó a acumularse hace aproximadamente
2200 millones de años y subsecuentemente transformó definitivamente la
atmósfera terrestre. La aparición de la fotosíntesis y el
posterior surgimiento de una atmósfera rica en oxígeno y no reductora,
puede también rastrearse a través de los depósitos laminares de hierro y
bandas rojas posteriores, producto de los óxidos de hierro. Éste fue un
requisito necesario para el desarrollo de la respiración celular aeróbica,
la cual se estima que emergió hace aproximadamente 2000 millones de años.
Los procariotas, entonces, habitaron la Tierra desde
hace tres a cuatro mil millones de años. Durante los siguientes miles de
millones de años no ocurrió ningún cambio significativo en la morfología u
organización celular en estos organismos.
El siguiente cambio sustancial en la estructura celular
lo constituyen los eucariotas, los cuales surgieron a partir de bacterias antiguas
envueltas, incluidas, en la estructura de los ancestros de las células
eucariotas, formando una asociación cooperativa denominada endosimbiosis. Las
bacterias envueltas y su célula hospedante iniciaron un proceso de coevolución,
por el cual las bacterias originaron las mitocondrias o hidrogenosomas. Un
segundo evento independiente de endosimbiosis con organismos similares a cianobacterias llevó
a la formación de los cloroplastosen las algas y plantas.
La evidencia tanto bioquímica como paleontológica indica que las primeras
células eucarióticas surgieron hace unos 2000 a 1500 millones de años, a
pesar de que los atributos clave de la fisiología de los eucariotas
probablemente evolucionaron previamente.43 35 44
La historia de la vida sobre la Tierra fue la
de los eucariotas unicelulares, procariotas y arqueas hasta hace
aproximadamente 610 millones de años, momento en el que los primeros
organismos multicelulares aparecieron en los océanos en el período denominado Ediacárico. Algunos
organismos ediacáricos podrían haber estado estrechamente relacionados con
grupos que más adelante se convertirían en prominentes; tales como los poríferos o
los cnidarios. No obstante, debido a la dificultad a la hora de
deducir las relaciones evolutivas en estos organismos, algunospaleontólogos han
sugerido que la biota de Ediacara representa una rama completamente extinta,
un experimento fallido de la vida multicelular, que supuso que la vida
multicelular posterior volviera a evolucionar más adelante a partir de
organismos unicelulares no relacionados.46 La evolución de los organismos
pluricelulares ocurrió entonces en múltiples eventos independientes, en
organismos tan diversos como las esponjas, algas pardas, cianobacterias, hongos
mucosos y mixobacterias.
Poco después de la aparición de estos primeros organismos
multicelulares, una gran diversidad biológica apareció en un período de diez
millones de años, en un evento denominado explosión cámbrica, un lapso
breve en términos geológicos pero que implicó una diversificación animal sin
paralelo y el cual está documentado en los fósiles encontrados en los
sedimentos de Burgess Shale, Canadá). Durante este período, la
mayoría de los filos animales aparecieron en los registros
fósiles, como así también una gran cantidad de linajes únicos que ulteriormente
se extinguieron. La mayoría de los planes corporales de los animales
modernos se originaron durante este período.49 Varios desencadenantes de
la explosión cámbrica han sido propuestos, incluyendo la acumulación de oxígeno
en la atmósfera debido a la fotosíntesis. Aproximadamente hace
500 millones de años, las plantas y los hongos colonizaron la
tierra y fueron rápidamente seguidos por los artrópodos y otros
animales.Los anfibios aparecieron en la historia de la Tierra hace
alrededor de 300 millones de años, seguidos por los primeros amniotas,
luego los mamíferos hace unos 200 millones de años y las aves hace
100 millones de años. Sin embargo, a pesar de la evolución de estos filos,
los organismos microscópicos, similares a aquellos que evolucionaron
tempranamente en el proceso, continúan siendo altamente exitosos y dominan la
Tierra ya que la mayor parte de las especies y la biomasa terrestre
está constituida por procariotas.
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