Historia de la Tierra
La historia de la Tierra abarca aproximadamente 4.600 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 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 Ma, 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 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 del las partículas que tenía el disco, condensándolas en cuerpos mayores.
La Luna
El origen de la Luna es incierto, aunque existen evidencias que apoyan la Hipótesis del gran impacto. La Tierra pudo no haber sido el único planeta que se formase a 150 millones kilómetros de distancia al Sol. Podría haber existido otro protoplaneta a la misma distancia del Sol, en el cuarto o quinto punto de Lagrange. Este planeta llamado Theia se estima que sería más pequeño que la actual Tierra, probablemente del mismo tamaño y masa que Marte. Iba oscilando tras la Tierra, hasta que finalmente chocó con esta hace 4.533 Ma.4 La baja velocidad relativa y el choque oblicuo no fueron suficientes para destruir la Tierra, pero una parte de su corteza salió disparada al espacio. Los elementos más pesados de Theia se hundieron hacia el centro de la Tierra, mientras que el resto se mezcló y condensó con el del la Tierra. Esta órbita pudo ser la primera estable, pero el choque de ambos desestabilizó a la Tierra y aumentó su masa. El impacto cambió el eje de giro de la Tierra, inclinándolo hasta los 23,5º; siendo el causante de las estaciones (el modelo ideal de los planetas tendría un eje de giro sin inclinación, paralelo al del Sol, y por tanto sin estaciones).
La parte que salió despedida al espacio (la Luna), bajo la influencia de su propia gravedad se hizo más esférica y fue capturada por la gravedad de la Tierra.
La vida
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.
Si la vida surgió en la Tierra quizás hace unos 4.000 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
Las 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 proteinas, y los enzimas para catalizar las reacciones. Algunos científicos opinan que en vez ser de un sólo organismo dar lugar al último antepasado universal, habían poblaciones de organismos intercambiándose genes en transferencia horizontal
La fotosíntesis y el oxígeno
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 estratégia. 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 basto período transformó la atmósfera terrestre al estado actual.13
Esta, entonces, es la tercera atmósfera de la Tierra. La radiación ultravioleta excitó parte del oxígeno formando ozono, el cual se fue acumulando en una capa cerca de la zona superior de la atmósfera. La capa de ozono absorbía, y absorbe aún, una cantidad significativa de la radiación ultravioleta que, antes atravesaba sin impedimentos la atmósfera. Esto permitía a colonizar las células de la superficie del océano y, en definitiva, la tierra:,14 sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta bombardeando la superficie habría causado niveles insostenibles de mutación en las células expuestas. Además de proporcionar una gran cantidad de energía disponible para vida y bloquear radiación ultravioleta, la fotosíntesis tenía otro tercer efecto, el más importante, y que tendría un impacto a escala planetaria. El oxígeno era tóxico; probablemente gran parte de la vida en la tierra murió al aumentar sus niveles (la "catástrofe del oxígeno".14 Las formas de vida que sobrevivieron y prosperaron, y algunos desarrollaron la capacidad de utilizar el oxígeno para mejorar su metabolismo y obtener más energía de la misma materia orgánica.
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: la célula más grande no podrían sobrevivir sin la energía producida por las más pequeñas, y estas, a su vez, no podrían sobrevivir sin la materia prima proporcionadas por la célula mayor. La simbiosis que se consiguió, entre las células más grandes y del 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 cyanobacteria17 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 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.
La colonización de la superficie
La acumulación de oxígeno de la fotosíntesis dio lugar a la formación de una capa de ozono que absorbía gran parte de la radiación ultravioleta del Sol, en el sentido de organismos unicelulares que llegaron a la superficie de la tierra tenían menos probabilidades de morir, y los procariotas empezaron a multiplicarse y a adaptarse mejor a la supervivencia fuera del agua. Los procariotas probablemente había colonizado la tierra ya hace 2.600 Ma31 incluso antes de que el origen de las eucariotas. Durante mucho tiempo, se mantuvo superficie estéril de los organismos multicelulares. El supercontinente Pannotia formado alrededor de 600 Ma y luego se fracturó sólo 50 Ma más tarde.32 Los peces, los primeros vertebrados, aparecieron en los océanos alrededor de 530 Ma.33 A finales del Cámbrico ocurrió una extinción masiva,34 la cual terminó hace 488 Ma.35
Hace varios cientos de millones de años, las plantas (probablemente parecido a las algas) y los hongos se empezó a desarrollar en los bordes del agua, y después fuera de ella.36 Los fósiles más antiguos de la tierra hongos y plantas se data alrededor de 480 a 460 Ma, aunque la evidencia molecular sugiere que hongos pueden haber colonizado la tierra ya hace 1.000 Ma y las plantas hace 700 Ma.37 Al principio cerca del borde del agua, después las mutaciones y variaciones dieron lugar a un nuevo colonización de este nuevo entorno. El momento de los primeros animales a salir de los océanos no se conoce con precisión: la más antigua evidencia clara en la superficie son los artrópodos hace alrededor de 450 Ma,38 prósperos y cada vez mejor adaptados debido a la gran fuente de alimento proporcionado por la plantas terrestres. También hay algunas pruebas de que los artrópodos no confirmados, que puede haber aparecido en la tierra hace 530 Ma.39 Al final del período Ordovícico, hace 440 Ma, se produjeron otra extinción masiva, debido, quizá, a una glaciación.40 Hace alrededor de 380 a 375 Ma, los primeros tetrápodos evolucionó a partir de los peces.41 Se piensa que quizás las aletas evolucionaron hasta convertirse en las extremidades que permitían a los primeros tetrápodos levantar la cabeza fuera del agua para respirar aire. Esto les permitirían sobrevivir en aguas pobres en oxígeno o perseguir pequeñas presas en aguas poco profundas.41 Más tarde podrían aventurarse en tierra por breves períodos. Progresivamente, algunos llegaron se adaptaron tan bien a la vida terrestre que pasaban su vida adulta en la tierra, a pesar de nacer y tener que poner los huevos en el agua. Este fue el origen de los anfibios. Hace cerca de 365 Ma, se produjo una nueva extinción masiva, tal vez como resultado de un enfriamiento global.42 Plantas desarrollaron semillas, que se aceleró drásticamente su propagación en la tierra, en esta época (hace unos 360 Ma).43 ,44
Pangea, el supercontinente más reciente, existió de 300 a 180 Ma. Las siluetas de los continentes modernos y otras masas de tierra se indican en este mapa.
Unos 20 millones de años más tarde (hace 340 Ma45 ), el evolucionado huevo amniótico, que podría ponerse en la tierra, dando una ventaja en la supervivencia de los embriones de tetrápodos. Esto dio lugar a la divergencia de los amniotas y los anfibios. Otros 30 millones de años (hace 310 Ma46 ) se observa la divergencia de los synapsidas (incluidos los mamíferos) y los saurópsidos (incluidas las aves, no aves y los reptiles no mamíferos). Otros grupos de organismos continuó evolucionando en líneas divergentes (en peces, insectos, bacterias, etc), pero se conocen menos detalles. Hace 300 Ma, se formó el supercontinente más cercano a la actualidad, llamado Pangea. La extinción más grave hasta hoy tuvo lugar hace 250 Ma, en el límite de los períodos Pérmico y Triásico, el 95% de la vida en la Tierra desapareció,47 posiblemente debido al evento volcánico llamado trampas siberianas. El descubrimiento del cráter de la Tierra de Wilkes en la Antártida podría sugerir una conexión con la extinción Pérmico-Triásico, pero la edad del cráter que no se conoce.48 Pero la vida continuó, y en torno a 230 Ma,49 los dinosaurios se separó de sus antepasados reptiles. Un extinción masiva entre los períodos Triásico y Jurásico hace 200 Ma prescindió de muchos de los dinosaurios,50 aunque pronto se convirtió en los dominantes entre los vertebrados. Aunque algunos de los mamíferos empezaron a diverger durante este periodo, los mamíferos que existían eran probablemente todos semejantes pequeñas musarañas.51 Hace unos 180 Ma, Pangea se dividió en Laurasia y Gondwana. El límite entre las aves y los dinosaurios no-aves no está claro. Archaeopteryx, considerado tradicionalmente una de las primeras aves, vivó hace alrededor de 150 Ma.52 Las primeras evidencias de las angiospermas es durante el período Cretácico, unos 20 millones de años más tarde (hace 132 Ma)53 La competencia con las aves condujo a la extinción a muchos pterosaurios, y los dinosaurios fueron probablemente ya en declive por varios motivos54 cuando, hace 65 Ma, un meteorito de 10 kilómetros chocó con la Tierra cerca de la Península de Yucatán, expulsó grandes cantidades de partículas de polvo y vapor a la atmósfera impidiendo la llegada de luz solar a la superficie, y por tanto la fotosíntesis. La mayoría de los grandes animales, incluidos los dinosaurios no-aves, se extinguieron.,55 que marca el fin del período Cretácico y la era Mesozoica. Posteriormente, en el Paleoceno, los mamíferos se diversificaron rápidamente, aumentando en tamaño, y se convirtieron en los vertebrados dominantes. Tal vez un par de millones de años más tarde (hace alrededor de 63 Ma), vivió el último ancestro común de los primates.56 A fines del Eoceno, hace 34 Ma, algunos mamíferos terrestres regresaron al mar para convertirse en animales como Basilosaurus, que más tarde dio lugar a los delfines y ballenas
La civilización
A lo largo de más del 90% de su historia, el Homo sapiens vivió en pequeños grupos nómadas de 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 replicator: el meme.71 Las ideas se podían intercambiar rápidamente y pasaron de generación a generación. Evolución cultural superado rápidamente la evolución biológica, y comenzó propiamente la. En algún punto entre 8500 y 7000 adC, los seres humanos en el fértil en el Oriente Medio comenzaron de manera sistemática, la cría de animales y plantas: la agricultura.72 Esto se extendió a las regiones vecinas, y también desarrolladose independientemente en otros lugares, hasta que la mayoría Homo sapiens vivieron vida sedentaria en asentamientos permanentes, como los agricultores. No todas las sociedades abandonaron el nomadismo, en especial los que están en zonas aisladas del planeta pobre 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 sugieron 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.
Hechos recientes
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.
En 1957, la Unión Soviética lanzó el primer satélite artificial en órbita y, poco después, Yuri Gagarin se convirtió en el primer humano en el espacio. Neil Armstrong, un estadounidense, fue el primero en poner pie sobre otro objeto espacial, el satélite de la Tierra (la Luna). Sondas no tripuladas han sido enviadas hacia todos los planetas en el sistema solar, y algunos (como los Voyager) está el proceso de abandonar el sistema solar. La Unión Soviética y los Estados Unidos fueron al principio los principales líderes en la exploración espacial en el siglo XX. Cinco agencias espaciales, que representan a más de quince países,79 han trabajado juntos para construir la Estación Espacial Internacional. A bordo de ella, ha habido una continua presencia humana en el espacio desde el 2000.
Y de super yapa
La historia de la Tierra abarca aproximadamente 4.600 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 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 Ma, 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 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 del las partículas que tenía el disco, condensándolas en cuerpos mayores.
La Luna
El origen de la Luna es incierto, aunque existen evidencias que apoyan la Hipótesis del gran impacto. La Tierra pudo no haber sido el único planeta que se formase a 150 millones kilómetros de distancia al Sol. Podría haber existido otro protoplaneta a la misma distancia del Sol, en el cuarto o quinto punto de Lagrange. Este planeta llamado Theia se estima que sería más pequeño que la actual Tierra, probablemente del mismo tamaño y masa que Marte. Iba oscilando tras la Tierra, hasta que finalmente chocó con esta hace 4.533 Ma.4 La baja velocidad relativa y el choque oblicuo no fueron suficientes para destruir la Tierra, pero una parte de su corteza salió disparada al espacio. Los elementos más pesados de Theia se hundieron hacia el centro de la Tierra, mientras que el resto se mezcló y condensó con el del la Tierra. Esta órbita pudo ser la primera estable, pero el choque de ambos desestabilizó a la Tierra y aumentó su masa. El impacto cambió el eje de giro de la Tierra, inclinándolo hasta los 23,5º; siendo el causante de las estaciones (el modelo ideal de los planetas tendría un eje de giro sin inclinación, paralelo al del Sol, y por tanto sin estaciones).
La parte que salió despedida al espacio (la Luna), bajo la influencia de su propia gravedad se hizo más esférica y fue capturada por la gravedad de la Tierra.
La vida
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.
Si la vida surgió en la Tierra quizás hace unos 4.000 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
Las 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 proteinas, y los enzimas para catalizar las reacciones. Algunos científicos opinan que en vez ser de un sólo organismo dar lugar al último antepasado universal, habían poblaciones de organismos intercambiándose genes en transferencia horizontal
La fotosíntesis y el oxígeno
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 estratégia. 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 basto período transformó la atmósfera terrestre al estado actual.13
Esta, entonces, es la tercera atmósfera de la Tierra. La radiación ultravioleta excitó parte del oxígeno formando ozono, el cual se fue acumulando en una capa cerca de la zona superior de la atmósfera. La capa de ozono absorbía, y absorbe aún, una cantidad significativa de la radiación ultravioleta que, antes atravesaba sin impedimentos la atmósfera. Esto permitía a colonizar las células de la superficie del océano y, en definitiva, la tierra:,14 sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta bombardeando la superficie habría causado niveles insostenibles de mutación en las células expuestas. Además de proporcionar una gran cantidad de energía disponible para vida y bloquear radiación ultravioleta, la fotosíntesis tenía otro tercer efecto, el más importante, y que tendría un impacto a escala planetaria. El oxígeno era tóxico; probablemente gran parte de la vida en la tierra murió al aumentar sus niveles (la "catástrofe del oxígeno".14 Las formas de vida que sobrevivieron y prosperaron, y algunos desarrollaron la capacidad de utilizar el oxígeno para mejorar su metabolismo y obtener más energía de la misma materia orgánica.
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: la célula más grande no podrían sobrevivir sin la energía producida por las más pequeñas, y estas, a su vez, no podrían sobrevivir sin la materia prima proporcionadas por la célula mayor. La simbiosis que se consiguió, entre las células más grandes y del 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 cyanobacteria17 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 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.
La colonización de la superficie
La acumulación de oxígeno de la fotosíntesis dio lugar a la formación de una capa de ozono que absorbía gran parte de la radiación ultravioleta del Sol, en el sentido de organismos unicelulares que llegaron a la superficie de la tierra tenían menos probabilidades de morir, y los procariotas empezaron a multiplicarse y a adaptarse mejor a la supervivencia fuera del agua. Los procariotas probablemente había colonizado la tierra ya hace 2.600 Ma31 incluso antes de que el origen de las eucariotas. Durante mucho tiempo, se mantuvo superficie estéril de los organismos multicelulares. El supercontinente Pannotia formado alrededor de 600 Ma y luego se fracturó sólo 50 Ma más tarde.32 Los peces, los primeros vertebrados, aparecieron en los océanos alrededor de 530 Ma.33 A finales del Cámbrico ocurrió una extinción masiva,34 la cual terminó hace 488 Ma.35
Hace varios cientos de millones de años, las plantas (probablemente parecido a las algas) y los hongos se empezó a desarrollar en los bordes del agua, y después fuera de ella.36 Los fósiles más antiguos de la tierra hongos y plantas se data alrededor de 480 a 460 Ma, aunque la evidencia molecular sugiere que hongos pueden haber colonizado la tierra ya hace 1.000 Ma y las plantas hace 700 Ma.37 Al principio cerca del borde del agua, después las mutaciones y variaciones dieron lugar a un nuevo colonización de este nuevo entorno. El momento de los primeros animales a salir de los océanos no se conoce con precisión: la más antigua evidencia clara en la superficie son los artrópodos hace alrededor de 450 Ma,38 prósperos y cada vez mejor adaptados debido a la gran fuente de alimento proporcionado por la plantas terrestres. También hay algunas pruebas de que los artrópodos no confirmados, que puede haber aparecido en la tierra hace 530 Ma.39 Al final del período Ordovícico, hace 440 Ma, se produjeron otra extinción masiva, debido, quizá, a una glaciación.40 Hace alrededor de 380 a 375 Ma, los primeros tetrápodos evolucionó a partir de los peces.41 Se piensa que quizás las aletas evolucionaron hasta convertirse en las extremidades que permitían a los primeros tetrápodos levantar la cabeza fuera del agua para respirar aire. Esto les permitirían sobrevivir en aguas pobres en oxígeno o perseguir pequeñas presas en aguas poco profundas.41 Más tarde podrían aventurarse en tierra por breves períodos. Progresivamente, algunos llegaron se adaptaron tan bien a la vida terrestre que pasaban su vida adulta en la tierra, a pesar de nacer y tener que poner los huevos en el agua. Este fue el origen de los anfibios. Hace cerca de 365 Ma, se produjo una nueva extinción masiva, tal vez como resultado de un enfriamiento global.42 Plantas desarrollaron semillas, que se aceleró drásticamente su propagación en la tierra, en esta época (hace unos 360 Ma).43 ,44
Pangea, el supercontinente más reciente, existió de 300 a 180 Ma. Las siluetas de los continentes modernos y otras masas de tierra se indican en este mapa.
Unos 20 millones de años más tarde (hace 340 Ma45 ), el evolucionado huevo amniótico, que podría ponerse en la tierra, dando una ventaja en la supervivencia de los embriones de tetrápodos. Esto dio lugar a la divergencia de los amniotas y los anfibios. Otros 30 millones de años (hace 310 Ma46 ) se observa la divergencia de los synapsidas (incluidos los mamíferos) y los saurópsidos (incluidas las aves, no aves y los reptiles no mamíferos). Otros grupos de organismos continuó evolucionando en líneas divergentes (en peces, insectos, bacterias, etc), pero se conocen menos detalles. Hace 300 Ma, se formó el supercontinente más cercano a la actualidad, llamado Pangea. La extinción más grave hasta hoy tuvo lugar hace 250 Ma, en el límite de los períodos Pérmico y Triásico, el 95% de la vida en la Tierra desapareció,47 posiblemente debido al evento volcánico llamado trampas siberianas. El descubrimiento del cráter de la Tierra de Wilkes en la Antártida podría sugerir una conexión con la extinción Pérmico-Triásico, pero la edad del cráter que no se conoce.48 Pero la vida continuó, y en torno a 230 Ma,49 los dinosaurios se separó de sus antepasados reptiles. Un extinción masiva entre los períodos Triásico y Jurásico hace 200 Ma prescindió de muchos de los dinosaurios,50 aunque pronto se convirtió en los dominantes entre los vertebrados. Aunque algunos de los mamíferos empezaron a diverger durante este periodo, los mamíferos que existían eran probablemente todos semejantes pequeñas musarañas.51 Hace unos 180 Ma, Pangea se dividió en Laurasia y Gondwana. El límite entre las aves y los dinosaurios no-aves no está claro. Archaeopteryx, considerado tradicionalmente una de las primeras aves, vivó hace alrededor de 150 Ma.52 Las primeras evidencias de las angiospermas es durante el período Cretácico, unos 20 millones de años más tarde (hace 132 Ma)53 La competencia con las aves condujo a la extinción a muchos pterosaurios, y los dinosaurios fueron probablemente ya en declive por varios motivos54 cuando, hace 65 Ma, un meteorito de 10 kilómetros chocó con la Tierra cerca de la Península de Yucatán, expulsó grandes cantidades de partículas de polvo y vapor a la atmósfera impidiendo la llegada de luz solar a la superficie, y por tanto la fotosíntesis. La mayoría de los grandes animales, incluidos los dinosaurios no-aves, se extinguieron.,55 que marca el fin del período Cretácico y la era Mesozoica. Posteriormente, en el Paleoceno, los mamíferos se diversificaron rápidamente, aumentando en tamaño, y se convirtieron en los vertebrados dominantes. Tal vez un par de millones de años más tarde (hace alrededor de 63 Ma), vivió el último ancestro común de los primates.56 A fines del Eoceno, hace 34 Ma, algunos mamíferos terrestres regresaron al mar para convertirse en animales como Basilosaurus, que más tarde dio lugar a los delfines y ballenas
La civilización
A lo largo de más del 90% de su historia, el Homo sapiens vivió en pequeños grupos nómadas de 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 replicator: el meme.71 Las ideas se podían intercambiar rápidamente y pasaron de generación a generación. Evolución cultural superado rápidamente la evolución biológica, y comenzó propiamente la. En algún punto entre 8500 y 7000 adC, los seres humanos en el fértil en el Oriente Medio comenzaron de manera sistemática, la cría de animales y plantas: la agricultura.72 Esto se extendió a las regiones vecinas, y también desarrolladose independientemente en otros lugares, hasta que la mayoría Homo sapiens vivieron vida sedentaria en asentamientos permanentes, como los agricultores. No todas las sociedades abandonaron el nomadismo, en especial los que están en zonas aisladas del planeta pobre 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 sugieron 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.
Hechos recientes
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.
En 1957, la Unión Soviética lanzó el primer satélite artificial en órbita y, poco después, Yuri Gagarin se convirtió en el primer humano en el espacio. Neil Armstrong, un estadounidense, fue el primero en poner pie sobre otro objeto espacial, el satélite de la Tierra (la Luna). Sondas no tripuladas han sido enviadas hacia todos los planetas en el sistema solar, y algunos (como los Voyager) está el proceso de abandonar el sistema solar. La Unión Soviética y los Estados Unidos fueron al principio los principales líderes en la exploración espacial en el siglo XX. Cinco agencias espaciales, que representan a más de quince países,79 han trabajado juntos para construir la Estación Espacial Internacional. A bordo de ella, ha habido una continua presencia humana en el espacio desde el 2000.
Y de super yapa