Una breve historia de casi todo: 21) La vida sigue

Hemos visto cómo surgió la vida, cómo nos rodea un mundo microscópico, y ahora vamos a adentrarnos en el pasado remoto de la vida macroscópica.  Para ello debemos saber que la paleontología es la ciencia que estudia los seres orgánicos que vivieron en épocas pasadas con el objetivo de establecer sus relaciones mutuas y con el medio ambiente en que se desarrollaron, así como su ordenación en el tiempo ―la etimología griega se compone de tres raíces: παλαιός (palaios: antiguo), συτσς (ontos: el ser, lo que es) y λογος (logos: tratado, fundamento, razón).

Este estudio es posible gracias a los restos de tales organismos que han llegado hasta nosotros formando parte de las rocas sedimentarias: los fósiles, la primera fuente de conocimiento acerca de la vida extinta ―la palabra fósil deriva del latín fossilis, y fue empleada por Plinio el Viejo para designar de forma genérica cualquier objeto enterrado bajo tierra (en su sentido original, un fósil era cualquier cosa curiosa que estaba enterrada, de ahí que entraban en su definición los minerales y las rocas).

Bryson nos explica que, a pesar de lo que pueda parecer, encontrar restos fósiles es una tarea enormemente complicada por varias razones: se tienen que dar circunstancias especiales en el cadáver del animal (debe poseer partes duras), en el sedimento donde reposa (si queda expuesto no se preservará), que la geología sea propicia y, sobre todo, tenemos que llegar nosotros millones de años después y tener la fortuna y la perspicacia de darnos cuenta de que el trozo de roca que pisamos en lo alto de una montaña es en realidad el cuerpo fosilizado de un enorme pez, o la huella diminuta de un microorganismo…

A pesar de todas estas dificultades contamos con grandes cantidades de fósiles y su número aumenta constantemente. Sin embargo, a la hora de clasificar y determinar su herencia evolutiva nos queda la duda de si lo que tenemos ante nosotros ―conociendo su escasez― es un reflejo fiel del pasado de la vida en un momento dado. ¿Quién nos asegura que no estamos viendo más que una muestra diminuta, el detalle de una esquina en lugar del enorme cuadro que representa la rica fauna pretérita? Este es uno de los principales problemas al que tienen que enfrentarse los paleontólogos: la escasez del registro fósil.

Algo así sucedió con el estudio de la llamada “explosión cámbrica” que tuvo lugar hace más de 500 millones de años. Se trata de la aparición súbita (tengamos en mente que siempre hablamos en términos geológicos, es decir, contando millones de años) de una gran variedad de organismos complejos. Esta explosión se manifiesta claramente en la abundancia de trilobites, una clase de artrópodos que aparecieron al comienzo del Cámbrico, la mayoría de los cuales desaparecieron con la extinción masiva del final de este periodo (se salvaron los que habitaban en las profundidades marinas).

Si pudieses volar hacia atrás por el pasado a la velocidad de un año por segundo, tardarías una media hora en llegar a la época de Cristo y algo más de tres semanas en llegar a los inicios de la vida humana. Pero te llevaría veinte años llegar al principio del periodo Cámbrico.

Para Charles Darwin, la mera existencia de estos fósiles, su aparición súbita como organismos complejos, suponía un reto a su teoría de la evolución que, por aquel entonces, requería eones para producir pequeños y progresivos cambios morfológicos.

Pero hete aquí que para poner un poco de luz llegó el bueno de Charles Doolittle Walcott, un paleontólogo que descubrió en 1909 uno de los yacimientos de fósiles más importantes del mundo: Burguess Shale. Este lugar es tan importante para la paleontología porque alberga una rica y variada colección de restos fósiles del Cámbrico, fósiles que presentan una gran disparidad de tamaños, diseños anatómicos etc. Su interpretación y correcta clasificación ha sido (y sigue siendo en algunos aspectos) objeto de interesantes debates.

Y en este punto Bryson nos introduce en un tema interesantísimo: las disputas ―quizás sea una forma demasiado suave de calificar algunos enfrentamientos dialécticos realmente duros―entre paleontólogos, biólogos evolutivos etc. con la entrada en escena de alguien que, personalmente, tiene gran parte de la culpa de que me haya enamorado de la ciencia: Stephen Jay Gould.

Gould propuso junto con Niles Elderedge la teoría del equilibrio puntuado que sugería que los aparentes “estallidos” de evolución durante periodos breves que se aprecian en algunos linajes fósiles, separados por largos períodos de estabilidad ―equilibrio o estasis, es decir, ausencia de cambio morfológico― no se debían, como Darwin indicó, a un conocimiento fragmentario del registro fósil, sino a episodios de evolución rápida, que interrumpían ―o puntuaban― los periodos de cambio gradual que Darwin imaginó como fundamento en la evolución. Es evolución rápida, que coincidía con la especiación, seguida de largos periodos de calma evolutiva se ha convertido para algunos en un auténtico anatema.

La historia de la vida ―escribió Gould― es una historia de eliminación masiva seguida de diferenciación dentro de unos cuantos linajes supervivientes, no el cuento convencional de una excelencia, una complejidad y una diversidad continuadas y crecientes.

El agrio enfrentamiento entre Gould y varios de sus colegas (Richard Dawkins entre ellos) tuvo como detonante la publicación en 1989 de un libro del primero titulado La vida maravillosa. En él, Gould ofrecía el mensaje del carácter imprevisible y contingente de cualquier acontecimiento evolutivo concreto, y hace hincapié en que el origen de Homo sapiens debe ser considerado como uno de tales sucesos irrepetibles, no como una consecuencia prevista (es decir, trae a colación el recurrente debate sobre la dirección de la evolución hacia una complejidad siempre creciente).

El descubrimiento de unos fósiles en Australia del periodo Ediacárico (hace alrededor de 635 millones de años) y cuya publicación por parte de Reginald Sprigg supuso un auténtico suplicio sirvió para hacer una revaloración crítica (yo diría una reevaluación). Como resultado se descubrió que los fósiles de Burguess no eran tan diferentes ya que se habían malinterpretado los restos encontrados. Parece que las pruebas volvían a dar la razón al genio de Darwin y la aparición de la vida compleja no fue tan brusca ya que existían organismos complejos unos cien millones antes de la “explosión cámbrica”. Se llegó a la conclusión de que esta explosión probablemente fuese más un aumento de tamaño que una aparición súbita de nuevos tipos corporales.

Una breve historia de casi todo: 20) Un mundo pequeño

Volver a leer un trocito de “Una breve historia de casi todo” (B. Bryson, 2003) ha sido una gozada. No me había dado cuenta hasta ahora al volver a releer el capitulo 20 “Un mundo pequeño”, de lo mucho que su lectura ha influido en mi pasión por el mundo microbiano y por la divulgación científica. Si uno ve el vídeo TEDx “El asombroso mundo de lo invisible”, se dará cuenta de lo que quiero decir. Os aseguro que no recordaba este capítulo 20 cuando preparé el guión del vídeo, que leí probablemente hace más de seis o siete años. Y hablamos de lo mismo! La misma influencia que causó en mi la lectura, durante los primeros años de mi carrera de Biología, de “Cazadores de microbios” de Paul de Kruif, otro clásico que te cuenta de forma novelada  la apasionante historia de los primeros microbiólogos, la Edad de Oro de la Microbiología: Leeuwenhoek, Spallanzani, Pasteur, Koch, Bruce, Ehrlich y muchos otros. Este libro, y los profesores que tuve durante la carrera, tienen la culpa de que me dedique a esto.

El capítulo “Un mundo pequeño” de Bryson nos introduce en algunas ideas fundamentales del mundo microbiano. Que los microbios están en todas partes, que nosotros mismos somos microbios!, que algunos son capaces de vivir en los ambientes más extremos, que cuando nosotros nos extingamos seguirán aquí, que son necesarios para la salud del planeta, que son muy diversos, mucho más que las plantas y los animales, y que unos pocos, muy pocos comparados con el resto, producen enfermedades (la inmensa mayoría de los microbios son unos buenos tipos!). Pero además, este capítulo tiene una actualidad sorprendente, a pesar de algunos pequeños gazapillos, que le podemos perdonar. Nos cuenta historias que son noticia todos los días, algunas portada de periódicos. Durante estos últimos meses hemos visto en los medios de comunicación noticias sobre el brote de Ébola en Guinea, el coronavirus MERS de Oriente Medio, sobre la búsqueda de una solución para el SIDA, la OMS acaba de publicar una alerta sobre el peligro de la resistencia a los antibióticos (si seguimos así podemos volver a una situación similar a la que había antes del descubrimiento de la penicilina!), y los nuevos virus de la gripe aviar y porcina siguen en el candelero cada año.

Es probable que nuevas ediciones del libro incluyan los avances que la metagenómica (la secuenciación y análisis de genomas completos) está aportando al estudio de nuestros microbios (el microbioma) y su relación con nuestra salud, las recientes revisiones del árbol de la vida de Woese, o el descubrimiento de los virus gigantes, los Mimivirus. Pero de lo que no cabe duda es de que la lectura de “Un mundo pequeño” nos abre la puerta a ese mundo invisible que muchos ignoran y ni se imaginan la influencia que tiene en nuestra vida diaria. Gracias por compartir esta experiencia!

Ignacio López-Goñi (microBIO)

@microbioblog

Comentario por Manuel Sánchez (su muy recomendable blog es Curiosidades de la Microbiología)

Lo primero comentar que a mi el libro de Bryson me gustó mucho y que considero que es una auténtica pasada que una persona que reconoce al principio que tiene una escasa formación científica se ponga las pilas y consiga escribir algo así. Ya me gustaría a mí tener ese nivel. Pero voy a ejercer un poco de abogado del diablo.

Dicho esto, creo que una de las principales debilidades es que muchas de las referencias que usa son de artículos de divulgación científica y en algunas ocasiones se ve que en la fuente original no han hilado fino (se citan artículos de The Economist para hablar de microbios). En otros que se ve que hay una determinada obra que le ha gustado mucho y entonces se centra mucho en ella.

En el caso del capítulo 20 dedicado a los microorganismos una de las cosas que le lastra es que se deja llevar por el libro de Margulys y Sagan "Microcosmos". Los procesos de transferencia horizontal en bacterias son muy importantes, pero lo de la "charca genética" ya era una exageración en el momento en el que se escribió la "Breve historia".

Luego tiene algunos "gazapillos" como por ejemplo decir que Bacillus marismortui (actualmente Sallibacilus marismortui) es un halófilo extremo (aguanta 35% sal) cuando en realidad es un halófilo moderado (aguanta 10% de sal). Aunque más divertido es el de Deinococcus radiodurans. Resulta que un párrafo antes también lo nombra pero con su denominación antigua: Micrococcus radiophilus. Por cierto, hay un gazapo gordo cuando dice que vive "atracándose del plutonio". Eso es totalmente falso (es lo malo de utilizar un National Geographic de 1993 como fuente bibliográfica para un libro del 2003).

Hay otros "gazapos" que como microbiólogo me chirrían. Por ejemplo cuando habla que los hongos tienen "raíz". Yo recuerdo que en el instituto ya nos hablaban de que no eran raíces aunque lo pareciesen. Otro es cuando dice que la diferencia entre arqueas y bacterias se reduce al tipo de lípidos y a la ausencia de peptidoglicano, justo cuando en el capítulo anterior ha estado hablando del ADN, el ARN, los ribosomas, la transcripción y la traducción

Y para acabar apuntar algunas cosas del tema de virus. Lo de que los virus solo "pueden sobrevivir unas pocas horas fuera de un cuerpo anfitrión" es un error de bulto. En el caso del virus de la viruela se sabía desde 1965 que podía permanecer activo en las costras secas por al menos 13 años. También me sorprende que no diga que el virus de la gripe es un virus aviar y que diga que el virus del SIDA estuvo inactivo durante 20 años porque simplemente no se habían descrito casos antes de 1980

Pero en conjunto creo que las virtudes del libro de Bryson sobrepasan con creces a los pequeños defectos y errores que contiene.

Una breve historia de casi todo: 19) La aparición de la vida

Si pensamos en probabilidades, en el número de opciones que necesitan las proteínas para formarse a partir de sus unidades estructurales, los aminoácidos, el número es gigantesco. Es tan grande que el tiempo necesario para que una de esas opciones cree algo tan maravilloso como la hemoglobina, la proteína encargada del transporte del oxígeno en la sangre, es prácticamente infinito. Este proceso matemático es la base usada por creacionistas para justificar la existencia de un creador. Pero para la ciencia las cosas no funcionan de esa manera. Todo comenzó con estructuras muy simples, átomos de carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxigeno, junto con algo de azufre y fosforo (entre los más importantes) que nadaban sin mayores perturbaciones en una inmensa cantidad de agua salada. Con el paso de millones de años y con las condiciones energéticas que brinda la tierra primigenia (radiación cósmica, tormentas eléctricas, fumarolas subterráneas) estos átomos comienzan a unirse para formar unidades más complejas (moléculas), ha surgido la evolución, el verdadero motor de la vida en el planeta tierra. Hay quien sugiere que las moléculas de la vida, los aminoácidos, pudieron venir desde el exterior (panspermia), otros científicos piensan que las condiciones primordiales terrestres eran suficientes. Sin embargo el mecanismo y el momento exacto de la aparición de la vida aun no están completamente determinados. En cualquier caso la situación va desde moléculas simples hacia moléculas cada vez más complejas. Con este método no se necesita de probabilidades infinitas, pues las combinaciones que resultan favorables se mantienen y sobre ellas se realizan nuevas modificaciones o adiciones. Así “dos o tres aminoácidos se unieron con algún objetivo simple y luego, al cabo de un tiempo, se tropezaron con otro pequeño grupo similar y, al hacerlo, «descubrieron» alguna mejora adicional”. Esto ocurrió hace ya unos 3600 millones de años atrás. La conclusión obvia es que en el Universo el proceso hacia la complejidad no necesita de un director. Es natural, espontáneo y absolutamente fiable. Las moléculas complejas luego se asociaron en una especie de membrana celular primitiva que permitiría nuevas adaptaciones y modificaciones aislando y protegiendo el conglomerado del exterior. Un buen tiempo después nacerá la primera y primitiva célula, que luego poblaría el planeta mediante colonias de bacterias creando un paisaje alienígena de volcanes inmensos y activos, junto a una especie de rocas bacterianas, los estromatolitos, mientras las cianobacterias, o algas verde-azuladas, aprendieran a aprovechar la energía solar inventando la fotosíntesis. Esta primitiva célula, mediante igual proceso evolutivo, cambiaría de una estructura simple, sin núcleo, hacia células que cooperaron entre si y formaron una de mayor complejidad, la célula eucariota. Esta nueva célula puede manejar mucha más información y terminará conteniendo estructuras con funciones determinadas y específicas como las mitocondrias o como los cloroplastos, con lo que la vida fue haciéndose más compleja ideando dos tipos de organismos muy diferentes: los que expelen oxígeno (como las plantas) y los que lo absorben (como los animales). Finalmente, las células eucariotas aprendieron un truco que costó unos mil millones de años pero que garantizo su supervivencia y variabilidad: aprendieron a agruparse en seres pluricelulares complejos; así se hizo posible la aparición, existencia y supervivencia de entidades grandes, visibles y complejas como tú y como yo.

Alexis Hidrobo
Profesor Química Univeridad San Francisco de Quito
Redactor en Hablando de Ciencia, puedes leer sus estupendos artículos aquí

Una breve historia de casi todo: 18) El mar delimitador

Me ha gustado mucho este capítulo. Eso sí, no me siento capaz de detectar ningún gazapo, porque la verdad es que no tengo mucha idea de los temas que está tratando Bryson aquí. Lo suficiente para disfrutar y maravillarme con semejante condensación de buenas historias... Empezamos hablando de las peculiaridades químicas, físicas y etcétera del agua, que la hacen un medio inhóspito y adecuado para la vida según las circunstancias. Recomiendo leer AGUA, sutileza para la vida de @banchsinger.

Bryson emplea la paradoja constante de su peligrosidad versus su habitabilidad. Tras darnos una visión general de las proporciones de agua dulce y salada, y del metabolismo de la sal, pasa a hablar del fondo océanico y de la investigación de los lechos marinos. Un campo reservado a un puñado de aficionados que con sus propios medios construyó máquinas muy al estilo del capitán Nemo. La Marina estadounidense se implicó en una de ellas y rápidamente se desimplicó por no considerarlo interesante ("No aprendimos demasiado de todo aquello. ¿Por qué repetirlo?"). Sin embargo, los oceánografos, aunque con escasez de medios, se las han arreglado para ir aprendiendo un poco más de las curiosidades y especies que pueblan el mar delimitador. Especies que conocemos solo por sus esqueletos o su digestión en cachalotes, como es el caso del calamar gigante; pero también bacterias que en vez de hacer la fotosíntesis hacen quimiosíntesis. Hubiera sido más propio de la ciencia ficción que de la ciencia pero es cierto... Todo lo que descubrimos nos hace replantearnos la definición de vida. Tristemente la mayor investigación (de acuerdo a Bryson) en el mar tenía como objetivo explotarlo como vertedero de residuos radiactivos, que de ninguna de las maneras, parecen haber seguido pautas de prudencia y sentido común. 

En este capítulo tengo la sensación de haber percibido varios tipos de estupidez humanas (todo a un nivel muy personal y subjetivo, o sea que no tenéis por qué coincidir para nada): 

1. No aportar recursos porque se "aprende poco": no volvemos a financiar una expedición a la fosa de las Marianas porque total, para encontrar un lenguado... Conocemos mejor Marte o la Luna que ciertas zonas de nuestro planeta. Me parece que el razonamiento que lleva a esta conclusión es una falacia. ¿Qué opináis? Los resultados en ciencia son importantes, ¿cómo os parece que debemos invertir los recursos limitados de financiación para dar prioridad a según qué investigaciones? Mucha gente de la calle preferiría curar el cáncer a descubrir el bosón de Higgs o explorar el fondo del mar. Aquí hemos hablado otras veces que el conocimiento es uno y que las áreas de la ciencia convergen, de manera que haciendo investigación espacial se puede avanzar con el Alzheimer. Mi pregunta es: ¿cómo gestionarías los recursos, cómo establecerías prioridades?

2. Disparar a bidones con residuos radiactivos para hundirlos. No tengo mucha idea de gestión de residuos radiactivos ni de su historia, pero conociendo los efectos sobre los seres vivos (Hiroshima y Nagasaki), tengo la sensación de que no quisieron pensar las consecuencias de tirar residuos al mar, y menos de una manera razonada. Aunque quizá todavía me duele más que ni siquiera sepamos ni podamos intuir el daño que pudimos hacer al ecosistema marino con semejante acción. ¿Alguien en la sala sabe más del tema? Me gustaría aprender.

3. Pensar que los recursos son ilimitados y explotar la naturaleza (los peces, en este caso) sin pensar en el presente, pasado y futuro del ecosistema, ni siquiera de manera más egoísta en dejar un mundo mejor a nuestra descendencia. De hecho, desde mi percepción, las obras de ciencia ficción nos llevan a otros planetas (Asimov, Scott Card) y algo ha cambiado en la humanidad: somos más conscientes y prudentes en nuestros actos. Sin embargo, yo soy más pesimista..., viendo lo que funcionan los tratados políticos del cambio climático y el CO2; o el caso que hacen los gobiernos al GBIF y otros comités científicos, tengo la sensación que ni siquiera nos importa el mañana de este planeta.

No quiero acabar con mal sabor de boca... jajaja. La verdad es que después de este capítulo tan interesante, dan ganas de seguir leyendo para embarcarnos la semana que viene en la aparición de la vida :)

Una breve historia de casi todo: 17) En la troposfera

Bill Bryson en este capítulo me ha dejado impresionado. No lo digo por las explicaciones, anécdotas… lo digo porque trata infinidad de contenidos muy, pero que muy complejos para meterlos en tan pocas páginas; y los va uniendo uno tras otro sin que se pierda la continuidad, al menos esa es mi impresión. Voy con el resumen.

Lo primero que hace el amigo Bryson es decir que la atmósfera es algo necesario y delgado (muy pero que muy delgado). Acto seguido describe las capas que presenta la atmósfera contando alguna que otra anécdota (por ejemplo nos dice la inclinación que tienen que tener las naves al entrar en la Tierra –no vaya a ser que reboten como piedras en el agua o que se quemen por tener mucha fricción-).

Cuando habla de la termosfera aprovecha para explicar lo que es el calor y la temperatura (desde mi punto de vista a nivel pedagógico este es uno de los mejores momentos para explicar/recordar que calor y temperatura son conceptos distintos).

Seguidamente se centra en la troposfera y en lo difícil que es vivir en las alturas; los ejemplos son interesantes y muestran hasta que punto vivimos en una muy, pero que muy delgada franja terrestre. También habla de las ascensiones en globo y aprovecha para explicar lo que es la presión.

Entonces llega Bryson y piensa, voy a demostrarles lo insignificantes que son en volumen las acciones de los seres humanos, y se pone a hablar de la energía que desarrollan las tormentas y de las corrientes atmosféricas (enriqueciendo la explicación con curiosidades). Y en este contexto, explica la convección (y las bajas y altas presiones, y los vientos…) dejando claro que lo que induce todos estos movimientos es la energía procedente del Sol. Y también explica el efecto Coriolis, indicando que es por las diferentes velocidades que tienen los distintos puntos de la superficie terrestre debido a la rotación (y nos habla de los huracanes, del disparo de proyectiles…).

Después, como en los párrafos anteriores acaba de describir las bases de la meteorología, aprovecha para dar algunas pinceladas históricas de sus comienzos. Y ya puestos, coge y explica las escalas de temperatura Fahrenheit y Celsius (¡antes el 0ºC y el 100ºC estaban al revés!). Siguiendo con la meteorología nos dice que a Howard se le considera el padre de la meteorología moderna, siendo el sistema inventado por él el que se sigue utilizando para ponerle nombre a las nubes.

Y ya que estaba hablando del agua (nubes) describe el ciclo del agua. Añade lo dependiente que es este ciclo de la salinidad y que una pequeña alteración de los parámetros conduce a un cambio climático (poniendo el ejemplo de Crisis de Salinidad Mesiniana).

Obviamente, aunque el capítulo se llame “en la troposfera”, como habla de la meteorología no puede dejar de nombrar los movimientos oceánicos. Debido a las diferencias de salinidad, densidad, temperatura, vientos, coriolis… aparecen la corriente del Golfo… que estabilizan las condiciones climáticas a nivel mundial.

En este contexto también aprovecha Bryson para informarnos que en los océanos el CO₂ es retenido por pequeños organismos marinos (y nos habla de los maravillosos acantilados Blancos de Dover). Y entonces nos explica que solo producimos el 3% del CO₂ que se emite a la atmósfera, pero nos recuerda que una pequeña alteración de los parámetros conduce a cambios climáticos (no olvidemos que ese CO₂ es un extra para la troposfera)

Y ahora unas preguntillas para animar el debate:

· ¿Os parece a vosotros, como a mí, que es increíble la cantidad de temas (y anécdotas) que ha tratado en tan pocas páginas?

¿Qué enlaces mejorarían estos contenidos?

· ¿Creéis que ha sido lo suficientemente riguroso al tratar los contenidos científicos?

¿Alguna cosa os ha dejado algo confundidos?

· ¿Qué os ha parecido el trabajo del traductor en este capítulo?

· ¿Creéis que se controlarán las emisiones de gases efecto invernadero para no alterar las condiciones climáticas globales?

Y si no se controlaran ¿creéis que continuará el cambio climático?

Y si continúa ¿creéis que el cambio climático cambiará drásticamente vuestras vidas o que nos iremos adaptando poco a poco?

Un saludo