La historia de la Tierra comprende 4.570 millones de años (Ma),1 desde su formación a partir de la nebulosa protosolar. Ese tiempo es aproximadamente un tercio del total transcurrido desde el Big Bang, el cual se estima que tuvo lugar hace 13.700 Ma.2 Este artículo es un resumen de las principales teorías científicas de la evolución de nuestro planeta a lo largo de su existencia.
Origen
El origen de La Tierra es el mismo que el del Sistema Solar. Lo que terminaría siendo el Sistema Solar inicialmente existió como una extensa mezcla de nubes de gas, rocas y polvo en rotación. Estaba compuesta por hidrógeno y helio surgidos en el Big Bang, así como por elementos más pesados producidos por supernovas. Hace unos 4.600 Millones de años, una estrella cercana se transformó en supernova y su explosión envió una onda de choque hasta la nebulosa protosolar incrementando su momento angular. A medida que la nebulosa empezó a incrementar su rotación, gravedad e inercia, se aplanó conformando un disco protoplanetario (orientado perpendicularmente al eje de rotación). La mayor parte de la masa se acumuló en su centro y empezó a calentarse, pero debido a las pequeñas perturbaciones del momento angular y a las colisiones de los numerosos escombros generados, empezaron a formarse protoplanetas. Aumentó su velocidad de giro y gravedad, originándose una enorme energía cinética en el centro. La imposibilidad de transmitir esta energía a cualquier otro proceso hizo que el centro del disco aumentara su temperatura. Por último, comenzó la fusión nuclear: de hidrógeno a helio, y al final, después de su contracción, se transformó en una estrella T Tauri: el Sol. La gravedad producida por la condensación de la materia –que previamente había sido capturada por la gravedad del propio Sol–, hizo que las partículas de polvo y el resto del disco protoplanetario empezaran a segmentarse en anillos. Los fragmentos más grandes colisionaron con otros, conformando otros de mayor tamaño que al final formarían los protoplanetas.3 Dentro de este grupo había uno situado aproximadamente a 150 millones de km del centro: la Tierra. El viento solar de la recién formada estrella arrastró la mayoría de las partículas que tenía el disco, condensándolas en cuerpos mayores.
Los detalles del origen de la vida se desconocen, aunque se han establecido unos principios generales. Hay dos teorías sobre el origen de la vida. La primera defiende la hipótesis de la "panspermia", y sugiere que la materia orgánica pudo haber llegado a la Tierra desde el espacio,5 mientras que otros argumentan que tuvo origen terrestre. En cambio, es similar el mecanismo por el cual la vida surgió.
La vida surgió en la Tierra quizás hace unos 4000 Ma, aunque el cálculo de cuando comenzó es bastante especulativo. Generada por la energía química de la joven Tierra, surgió una molécula (o varias) que poseía la capacidad de hacer copias similares a ella misma –el «primer replicador»-. La naturaleza de esta molécula se desconoce. Esta ha sido reemplazada en funciones, a lo largo del tiempo, por el actual replicador: el ADN. Haciendo copias de sí mismo, el replicador funcionaba con exactitud, pero algunas copias contenían algún error. Si este cambio destruía la capacidad de hacer nuevas copias, no podía hacer más y se extinguía. De otra manera, algunos cambios harían más rápida o mejor la réplica: esta variedad llegaría a ser numerosa y exitosa. A medida que aumentaba la materia viva, la "comida" iba agotándose, y las «cadenas» explotarían nuevos materiales, o quizás detenía el progreso de otras «cadenas» y recogía sus recursos, llegando a ser más numerosas.
Se han propuesto varios modelos para explicar cómo podría desarrollarse el replicador. Se han propuesto diferentes cadenas, incluidas algunas como las proteínas modernas, ácidos nucleicos, fosfolípidos, cristales, o incluso sistemas cuánticos. Actualmente no hay forma de determinar cual de estos modelos pudo ser el originario de la vida en la Tierra. Una de las teorías más antiguas, en la cual se ha estado trabajando minuciosamente, puede servir como ejemplo para saber cómo podría haber ocurrido. La gran energía de los volcanes, rayos, y la radiación ultravioleta podrían haber ayudado a desencadenar las reacciones químicas produciendo moléculas más complejas a partir de compuestos simples como el metano y el amoníaco. Entre estos compuestos orgánicos simples estarían los bloques con los que se construiría la vida. A medida que aumentaba esta "sopa orgánica", las diferentes moléculas reaccionaban unas con otras. A veces se obtenían moléculas más complejas. La presencia de ciertas moléculas podría aumentar la velocidad de reacción. Esto continuó durante bastante tiempo, con reacciones más o menos aleatorias, hasta que se creó una nueva molécula: el «replicador». Este tenía la extraña propiedad de promover reacciones químicas para conseguir una copia de sí mismo, con lo que comenzó realmente la evolución. Se han postulado otras teorías del replicador. En cualquier caso, el ADN ha reemplazado al replicador. Toda la vida conocida (excepto algunos virus y priones) usan el ADN como su replicador, de forma casi idéntica.
Células
En la actualidad se tiene que reproducir materia paquetada dentro de la membrana celular. Es fácil comprender el origen de la membrana celular así como el origen del replicador, debido a que las moléculas de fosfolípidos que construyen una membrana celular a menudo forman una bicapa espontáneamente cuando se colocan en agua (véase “Teoría de la burbuja”).6 No se sabe si este proceso precede o da como resultado el origen del replicador (o quizás fuera el replicador). La teoría que predomina más es que el replicador, quizás el ARN (hipótesis del ARN mundial), junto a este instrumento de reproducción y tal vez otras biomoléculas, ya habían evolucionado. Al principio las protocélulas simplemente podrían haber explotado cuando crecían demasiado; el contenido esparcido podría haber recolonizado otras "burbujas". Las proteínas que estabilizaban la membrana, o que ayudaban en la división de forma ordenada, podrían estimular la proliferación de estas cadenas celulares. ARN es probablemente un candidato para un primer replicador ya que puede almacenar información genética y catalizar reacciones. En algunos puntos el ADN prevaleció el papel de recopilador genético sobre el ARN, y las proteínas conocidas como enzimas adoptador el papel de catalizar, dejando al ARN para transferir información y modular el proceso. Se tiende a creer que estas primigenias células pudieron evolucionar en grupos en las chimeneas volcánicas submarinas conocidas como "fumarolas negras";7 o incluso calientes, rocas marinas.8 No obstante, se cree que de todas estas múltiples células, o protocélulas, sólo una sobrevivió. Las evidencias sugieren que el último antepasado universal vivió durante el principio del Eón Arcaico, hace alrededor de 3.500 Ma o incluso antes.9 ,10 Esta célula "LUCA" es el antecesor común de todas las células y por tanto de toda la vida en la Tierra. Fue probablemente una procariota, la cual poseía una membrana celular y probablemente ribosomas, pero carente de un núcleo o orgánulos como mitocondrias o cloroplastos. Igual que todas las células modernas, utilizaba el ADN como código genético, el ARN para transferir información y sintetizar proteínas, y los enzimas para catalizar las reacciones. Algunos científicos opinan que en vez de ser un sólo organismo el que dio lugar al último antepasado universal, habían poblaciones de organismos intercambiándose
Probablemente las primeras células eran todas heterótrofas, utilizando todas las moléculas orgánicas (incluso las de otras células) como materia prima y como fuente de energía.11 Así como el suministro de comida disminuía, algunas desarrollaron una nueva estrategia. En vez utilizar los cada vez menores grupos de moléculas orgánicas libres, estas moléculas adoptaron la luz solar como fuente de energía. Las estimaciones varían, pero hace unos 3.000 Ma,12 algo similar a la actual fotosíntesis se había desarrollado. Esto hizo que la energía solar disponible no sólo para los autotrofos sino que también para los heterótrofos que se nutrían de ellos. La fotosíntesis consume bastante CO2 y agua como materia prima y, con la energía de la luz solar, produce moléculas ricas en energía (los carbohidratos).
Además, se producía oxígeno como desecho de la fotosíntesis. Al principio se combinaba con caliza, hierro, y otros minerales. Hay una prueba sólida de esto en las capas ricas de hierro oxidado en el estrato geológico correspondiente a este periodo. Los océanos habrían cambiado el color a verde mientras el oxígeno estaba reaccionando con los minerales. Cuando cesaron las reacciones, el oxígeno podría finalmente llegar a la atmósfera. Sin embargo cada célula sólo producía una pequeña cantidad de oxígeno, el metabolismo combinado de muchas células durante un vasto período transformó la atmósfera terrestre al estado actual.13
Endosimbiosis y los tres dominios de la vida
La moderna Taxonomía clasifica la vida en tres dominios. El momento del origen de estos dominios es teórico. El dominio Bacteria fue probablemente el primero que se separó de las otras formas de vida (que a veces se agrupan en Neomura), pero esta suposición es controvertida. Después de esto, hace 2.000 Ma,15 Neomura se dividió dando lugar a los otros dos dominios, Archaea (arqueas) y Eukaryota (eucariotas). Las células eucarióticas son más grandes y más complejas que las procarióticas (bacterias y arqueas), y el origen de su complejidad sólo ahora está saliendo a la luz. Sobre este período una pequeña proteobacteria alfa relacionada con las actuales Rickettsia16 se introdujo en una célula procariota más grande. Tal vez fue un intento de ingestión por parte de la célula grande que falló (debido a la evolución de las defensas de la pequeña proteobacteria). Quizás la célula más pequeña trató de parasitar a la más grande. En cualquier caso, las células más pequeñas sobrevivieron en el interior de las más grandes. El uso del oxígeno, permitió metabolizar los desechos de las células más grandes y así obtener más energía. Parte de este excedente de energía fue devuelto a la reserva. Las células más pequeñas se reproducían en el interior de la más grande, y al poco tiempo dio lugar una relación simbiótica estable. Con el tiempo la célula más grande adquirió algunos de los genes de las células más pequeñas, y los dos tipos llegaron a ser uno dependiente del otro: las células más grandes no podrían sobrevivir sin la energía producida por las más pequeñas, y estas, a su vez, no podrían prosperar sin la materia prima proporcionadas por las células mayores. La simbiosis que se consiguió, entre las células más grandes y el grupo de células más pequeñas que estaban en su interior, fue tal que se considera que se han convertido en un solo organismo. Las células más pequeñas están clasificadas como orgánulos llamados mitocondrias. Algo parecido pasó con la fotosíntesis de las cianobacterias.17 Entrando en las células heterótrofas más grandes y llegando a ser cloroplastos.18 ,19 Probablemente como resultado de estos cambios, un grupo de células capaces de realizar la fotosíntesis se separó de las demás eucariotas hará unos 1.000 Ma. Había probablemente tal inclusión de eventos, como la figura de la izquierda indica. Además de la teoría endosimbiótica del origen celular de las mitocondrias y cloroplastos, se ha sugerido que las células que dieron lugar a las peroxisomas y spirochaetes también dieron lugar a los cilios y flagelos, y quizás a un virus ADN, además de dar lugar al núcleo celular,20 ,,21 aunque ninguna de estas teorías es generalmente aceptada.22 Durante este período, se cree que ha existido un supercontinente llamado Columbia, probablemente, hace alrededor de 1.800 a 1.500 Ma. Es el supercontinente más antiguo.23
Un pequeño mono africano que vivió hace unos a seis millones de años fue el último de los animales cuyos descendientes incluyen tanto a los humanos modernos como a sus parientes más cercanos, los bonobos y chimpancés.58 Sólo sobreviven dos ramas de su árbol de familia. Muy poco después de la división, por razones que aún se debaten, una rama desarrolló la capacidad de caminar en posición vertical.59 El tamaño del cerebro aumentó rápidamente, y hace 2 Ma, aparecieron los primeros animales clasificados en el género Homo.60 Por supuesto, la línea entre diferentes especies o incluso géneros es bastante arbitraria así como los continuos cambios producidos durante generaciones. En la misma época, la otra rama dio lugar a los antepasados del chimpancé común y bonobo, que evolucionaron simultáneamente.58 La capacidad de controlar el fuego que comenzó con el Homo erectus (o el Homo ergaster), probablemente hace por lo menos 790.000 años61 o quizás tan pronto como hace 1,5 Ma.62 Es más difícil establecer el origen del lenguaje, no está claro si el Homo erectus podía hablar o si esa capacidad no había empezado hasta el Homo sapiens.63 Con el aumento de tamaño del cerebro, los bebés nacieron antes, antes sus cabezas crecían demasiado como para pasar a través de la pelvis. Como resultado, se exhiben más plasticidad, y por lo tanto poseen una mayor capacidad de aprender y requiere un período más largo de dependencia. Las habilidades sociales se hicieron más complejas, el lenguaje se hizo más avanzados, y las herramientas eran más elaboradas. Esto contribuyó a aumentar la cooperación y el desarrollo cerebral.64 Anatómicamente los humanos modernos - Homo sapiens - se cree que se originó hace alrededor de 200.000 años o antes en África; los más antiguos fósiles que datan de unos 160.000 años.65 Los primeros seres humanos que mostraron signos de espiritualidad fueron los Neandertales, enterraban a sus muertos, al parecer a menudo con alimentos o herramientas.66 Sin embargo, las pruebas de las creencias más sofisticadas, como la de los primeros Cromagnon, las pinturas rupestres (probablemente con significado religioso o mágico)67 no aparecieron hasta hace unos 32.000 años.68 Cro-Magnons también dejaron figuras de piedra como la Venus de Willendorf, que probablemente también tuviera significado religioso.67 Hace unos 11.000 años, el Homo sapiens había llegado a la punta sur de América del Sur, el último de los continentes deshabitados.69 Las herramientas y el idioma continuó mejorándose; las relaciones interpersonales se hicieron más complejas.
A lo largo de más del 90% de su historia, el Homo sapiens vivió en pequeños grupos de nómadas cazadores-recolectores.70 Mientras que la lengua llegó a ser más compleja, la capacidad de recordar y de transmitir la información dio lugar a una nueva clase de replicador: el meme.71 Ahora las ideas se intercambiaban más rápido y era más sencillo transmitirlas de generación a generación. Evolución cultural superando la evolución biológica. En algún punto entre 8500 y 7000 adC, los seres humanos que vivían en el llamado creciente fértil, actual Oriente Medio, comenzaron,de manera sistemática, la cría de animales y plantas: la agricultura.72 Esto se extendió a las regiones vecinas y/o surgio de forma independiente en otros lugares, hasta que la mayoría de Homo sapiens optaron por la vida sedentaria en pequeños asentamientos como agricultores pero no todas las sociedades abandonaron el nomadismo, en especial los que están en zonas aisladas del planeta pobres en especies de plantas domesticables, tales como Australia.73 Sin embargo, entre esas civilizaciones que adoptaron la agricultura, la seguridad y la productividad creciente relativas proporcionadas cultivando permitió que la población se ampliara. La agricultura tenía un impacto importante; los seres humanos comenzaron a afectar el ambiente como nunca antes. Los excedentes de alimentos permitieron surgir a la clase sacerdotal o gobernante, seguido por un aumento de la división del trabajo. Esto condujo a la primera civilización de la tierra en Sumeria en el Oriente Medio, entre 4000 y 3000 a. C.74 Otras civilizaciones surgieron rápidamente en Egipto y en el valle del río Indo.
A partir de alrededor de 3000 a. C., el hinduismo, una de las religiones más antiguas todavía se practica hoy en día, comenzó a tomar forma.75 Surgieron otras pronto. La invención de la escritura permitió a sociedades complejas presentarse: el mantenimiento de registros y las bibliotecas sirvieron como almacén del conocimiento y aumentaron la transmisión cultural de la información. Los seres humanos ya tenían que gastar todo su tiempo en la supervivencia y la educación llevó a la búsqueda del conocimiento y la sabiduría. Diversas disciplinas, incluyendo la ciencia (en una forma primitiva) aparecieron. Nueva civilizaciones surgieron, comerciando entre ellas, o participando en guerras por territorios y recursos: se empezaban a formar los imperios. alrededor del 500 a. C., hubo imperios en el Medio Oriente, Irán, la India, China y Grecia, aproximadamente de la misma forma.76
En el siglo XIV, el Renacimiento comenzó en Italia con los avances en religión, arte y ciencia.77 A comienzos de 1500, la civilización europea comenzó a experimentar los cambios que conducían a la revolución científica e industrial: ese continente comenzó a ejercer una dominación política y cultural sobre las sociedades humanas de todo el planeta.78 De 1914 a 1918 y de 1939 a 1945, la mayoría de las naciones del mundo estuvieron envueltas en las guerras mundiales. Creada después de la Primera Guerra Mundial, la Sociedad de Naciones fue un primer paso hacia un gobierno mundial; después de la Segunda Guerra Mundial que fue sustituido por la ONU. En 1992, varios países europeos, se unieron para formar la Unión Europea. Como el transporte y la mejora de la comunicación, la economía y los asuntos políticos de las naciones de todo el mundo se han vuelto cada vez más interrelacionadas. Esta globalización ha producido con frecuencia la discordia, aunque también una mayor colaboración internacional.
El cambio ha continuado a un ritmo rápido a partir de mediados de la década de 1940. Los progresos tecnológicos incluyen armas nucleares, ordenadores, ingeniería genética, y nanotecnología. La globalización de la economía impulsada por los avances tecnológicos en comunicación y transporte ha influido en la vida cotidiana de muchas partes del mundo. Formas culturales e institucionales, tales como democracia, capitalismo, y el movimiento ecologista han aumentado su influencia. Las principales preocupaciones y problemas como enfermedades, guerra, pobreza, radicalismo violento, y más recientemente, el calentamiento global han aumentado a medida que aumenta la población mundial.
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