El misterio de la Tierra bola de nieve y la asombrosa paradoja del dióxido de carbono

Héroe y villano: la paradoja del CO₂

El dióxido de carbono causó el deshielo de la Tierra que condujo a la aparición de los primeros organismos complejos. NASA
Jesús Rey Rocha, Instituto de Filosofía (IFS-CSIC) y Emilio Muñoz Ruiz, Instituto de Filosofía (IFS-CSIC)

La evolución y el cambio climático son dos procesos muy relacionados con la salud de la Tierra y los dos remiten directamente al origen de la vida. A pesar del enorme interés que para las sociedades han representado los tres procesos, la gran paradoja es la resistencia que se presenta a lo largo de la historia para su comprensión y asunción. El lado bueno es que los tres han tenido grandes personajes que han contribuido a avanzar en su conocimiento y en su promoción divulgativa.

Uno de ellos es Sir David Attenborough, uno de los grandes divulgadores del siglo XX, que se une a la lista de la que forman parte figuras como Félix Rodríguez de la Fuente, Dian Fossey, Isaac Asimov, Carl Sagan, Jacques Cousteau y Jane Goodall.

En los dos episodios del documental Vida primigenia (First life), Attenborough nos desvela el conocimiento de que disponemos sobre el origen y desarrollo de la vida en el planeta Tierra, a partir de las evidencias que proporcionan los registros geológico y fósil.

Sin entrar en los contenidos, que dejamos al disfrute de los lectores, sí queremos centrarnos en uno de sus actores con múltiples registros, desde héroe a villano: el dióxido de carbono o CO₂. Un viejo conocido en la historia de la Tierra que está jugando un papel perturbador con enorme protagonismo en este último período del planeta que conocemos como Antropoceno.

El origen de la vida en la Tierra

Cómo apareció la vida en la Tierra es aún objeto de debate. Existen varias hipótesis plausibles a raíz de las evidencias disponibles. Algunos expertos defienden que la vida llegó a la Tierra desde el espacio exterior. La hipótesis alternativa sostiene que la vida surgió en nuestro planeta, gracias a una serie de condiciones ambientales y procesos químicos.

Este último es el escenario que presenta el documental. En su primer capítulo, pone de manifiesto el papel que en el origen de la vida en la Tierra pudo desempeñar nuestro protagonista, el CO₂.

Se estima que la aparición de vida en la Tierra tuvo lugar hace unos 3 000 millones de años. Al principio, existieron únicamente células individuales microscópicas –procariotas y arqueas en el lenguaje de la ciencia actual–, que habitaban entornos extremos como las profundidades oceánicas.

Vídeo ‘El origen de la vida’, producido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la red LifeHUB.CSIC.

La Tierra bola de nieve

Pero ¿cómo surgió la vida compleja, multicelular, a partir de estos organismos unicelulares? El dióxido de carbono tuvo un papel relevante en el proceso.

Existe un amplio consenso entre la comunidad científica sobre la existencia de un episodio singular que se estima ocurrió hace entre cerca de 750 y algo más de 600 millones de años. En este período, la Tierra se congeló, transformándose en lo que se conoce como Tierra bola de nieve. No era la primera glaciación ocurrida en el planeta, pero es considerada la más extensa.

Existen varias hipótesis sobre las causas que pudieron llevar a esta congelación. Una de ellas pudo ser la existencia de bajos niveles de CO₂. Pero esta primera aparición en escena no constituye la actuación estelar de nuestro protagonista en la historia del planeta y del origen de la vida.

La Tierra bola de nieve tuvo un papel crucial para el establecimiento de las condiciones que permitirían el desarrollo de organismos complejos. Para ello fue necesario que seres unicelulares extremófilos fueran capaces de adaptar sus formas de vida a tales condiciones extremas, hasta que finalizó este período glaciar.

Lo que resulta particularmente interesante, por lo que atañe a nuestro protagonista, es precisamente el modo cómo se cree que se produjo este final, y las implicaciones que tuvo para el nacimiento de la vida.

De nevera a invernadero

A juzgar por las evidencias que proporciona la Geología, una colosal actividad volcánica emitió tanto CO₂ como para producir un calentamiento del planeta que derritió la cubierta de hielo. El CO₂ es uno de los denominados gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento de la atmósfera.

La ciencia no es dogmática, no proporciona verdades absolutas o inconcusas, e incluso en ocasiones no acierta plenamente o se equivoca. Pero existen numerosas pistas y evidencias en el registro geológico que apoyan las explicaciones sobre el origen de la vida en el planeta y sobre los acontecimientos relacionados con la glaciación Tierra bola de nieve.

Por ejemplo, las que proporcionan los circones, minúsculos cristales de silicato de circonio. Es una de las muchas evidencias que presenta Nick Lane en su libro La Cuestión Vital. ¿Por qué la vida es cómo es?. O las encontradas por este estudio realizado por investigadores de las universidades de Southampton y Bristol (Reino Unido).

El desarrollo de los seres pluricelulares

Parece probable que el deshielo de la Tierra condujo al siguiente gran desarrollo de la vida. Probablemente el retroceso de los glaciares aportó al océano torrentes de agua rica en nutrientes minerales que actuaron como fertilizante para el desarrollo de organismos unicelulares fotosintéticos capaces de liberar oxígeno.

Asimismo, tampoco podemos olvidar el papel que el CO₂ desempeña en la fotosíntesis, esencial para la vida vegetal que pudo nacer en acúmulos de agua continentales.

Otra explicación posible atribuye su origen a la actividad volcánica submarina, que liberó enormes cantidades de minerales, entre ellos fósforo. El fósforo es uno de los elementos clave de la vida, ya que resulta crucial para la creación del ADN y de las membranas celulares. Así pues, los elevados niveles de compuestos ricos en fósforo serían los responsables de la oxigenación de la atmósfera y los océanos.

Sea como fuere, el aumento de oxígeno fue la clave para la aparición del reino animal. Constituyó el combustible que permitió a los organismos unicelulares unirse y evolucionar para dar lugar a los seres pluricelulares.

De héroe a villano

Con estos antecedentes, es fácil comprender por qué hablamos de la paradoja del CO₂. El mismo gas que estuvo implicado en el origen de las condiciones ambientales que favorecieron el desarrollo de la vida en la Tierra lo está ahora en el deterioro de las mismas debido al calentamiento global.

En 800 000 años de historia de la Tierra, la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera fluctuó entre 172 y 299 partes por millón. Desde 1950, se ha producido un crecimiento drástico de las emisiones de CO₂, que han aumentado su concentración en la atmósfera desde las 300 hasta las 415 partes por millón en 2021. Un incremento del 38,7 % en solo tres cuartos de siglo.

Incremento de la concentración de todos los gases de efecto invernadero (negro) y de dióxido de carbono (en azul) en la atmósfera en los últimos años. NOAA

Una paradoja antrópica: el problema es que la actividad humana ha roto el equilibrio natural que ha existido durante miles de años. Y lo ha hecho muy rápidamente, sobre todo a través de la quema de combustibles fósiles. Estamos apenas comenzando a atisbar las consecuencias de este proceso.

En definitiva, el CO₂ es un gas de gran interés para la ciencia climatológica y ambiental. Como hemos visto, tuvo una importante relación causal con el establecimiento de las condiciones que permitieron el origen de la vida en el planeta Tierra. Pero ahora está mostrando un lado oscuro, ya que su acumulación está teniendo un fuerte impacto en el deterioro de las condiciones para el mantenimiento de esa vida. Así como importantes implicaciones económicas y sociales.The Conversation

Jesús Rey Rocha, Investigador Científico en Ciencia y Sociedad, Instituto de Filosofía (IFS-CSIC) y Emilio Muñoz Ruiz, Profesor de Investigación. Unidad de Investigación en CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad) del CIEMAT, Instituto de Filosofía (IFS-CSIC)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.

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