¿Y cómo fue la transformación de esta atmósfera hostil hasta la que hoy nos permite la vida?

Como se ha mencionado antes, la atmósfera primitiva era un impedimento a la vida dado varias circunstancias, sus condiciones y su composición no eran para nada favorables a los procesos biológicos que existen en la actualidad. Entonces es evidente que algo ha sucedido con lo que llamamos Atmósfera. Los gases que conformaban la atmósfera en un comienzo, como el dióxido de carbono, hidrógeno y nitrógeno, en concentraciones muy superiores a las observadas en nuestros días, hacían imposible la presencia de organismo vivo alguno. Pero lo más relevante es la total ausencia de oxígeno en la atmósfera primitiva. Dada la gran importancia de este elemento en las reacciones biológicas de gran parte de los seres vivos y a su influencia en otras condiciones de la biosfera, como su temperatura por ejemplo, es que tomamos su aumento de concentración para explicar así el tremendo cambio que ha sufrido nuestra atmósfera para por fin convertirse en lo que es hoy.

Entonces las preguntas se reducen ahora a ¿Cómo es que este oxígeno fue “generado”?, ¿Cómo es que su concentración fue aumentando? Para responder a estas preguntas recurrimos a continuación a testimonios de investigadores enfocados al estudio de estos temas:

Científicos dedicados al estudio de la evolución de nuestro planeta, como por ejemplo James Lovelock, reconocen una estrecha relación entre el origen de la vida y el alza en las concentraciones de oxígeno atmosférico. Citando una entrevista hecha a este investigador el año, en la cual se le pregunta por la existencia de vida en el pasado, Lovelock responde: “Durante casi mil millones de años, existió con una atmósfera dominada por un solo gas, el metano o el gas natural que ahora conocemos. Y había muy poco oxígeno en la atmósfera. Pero las cosas cambiaron, la vida evolucionó y nos proporcionó una atmósfera con oxígeno, como la que tenemos...”. Esta claro entonces que existe una relación entre la vida originada en el pasado y el cambio en la composición química de la atmósfera, pero ¿cómo se explica este cambio?, ¿cuál fue el efecto de estas formas de vida sobre la atmósfera?

Como podemos ver en el gráfico, al producirse las primeras formas de vida (ver en la curva el punto en que se señala “first living cells”), el porcentaje de oxígeno en relación al total de la atmósfera era menor al 0,01%. Debemos tener en cuenta que estas primeras formas de vida correspondían a organismos unicelulares, bacterias anaeróbicas propias del periodo Arqueano, una era comprendida entre 3.800 millones y 2.500 millones de años atrás. Esto es coherente con lo presentado en el gráfico, las condiciones de bajas concentraciones de oxígeno solo permitían entonces estos tipos de vida. Pero el evento que tuvo una mayor influencia sobre el aumento en la cantidad de oxígeno fue la aparición de formas de vida fotosintetizadoras ya que son sus procesos biológicos los que tienen como resultado una liberación de oxígeno. Para ilustrar esto citamos a continuación a Jennifer Eigenbrode, investigadora del instituto de Carnegie: “Nuestra evidencia apunta a la probabilidad de que la Tierra estaba salpicada por pequeños “oasis” de microbios fotosintéticos productores de oxígeno que habitaban las aguas poco profundas, hace alrededor de 2.700 millones de años”… “Con el transcurrir del tiempo estos oasis deben haberse expandido, finalmente enriqueciendo la atmósfera con oxígeno. Nuestros datos registran esta transición”. Es tan simple como fijarnos en el eje Y del gráfico para constatar como es que desde este evento en adelante la tasa de aumento de la concentración de oxígeno atmosférico se ve aumentada de manera notable.

Es interesante el darse cuenta como es que las composiciones químicas del ambiente y las formas de vida presentes en este interactúan ambas influenciándose mutuamente. Como se ha mencionado, fueron estos microorganismos fotosintéticos los que tuvieron gran influencia sobre el cambio producido en la concentración de oxígeno en la atmósfera, pero si analizamos nuevamente el gráfico podremos ver que luego de la aparición de este tipo de organismos y de que la composición atmosférica había cambiado significativamente, se dio paso a la aparición de formas de vida adaptadas a esta presencia de oxígeno, aparecen los organismos aeróbicos, capaces de incluir este elemento en sus procesos biológicos como un reactivo y no como un producto. Este es un ejemplo ahora de la influencia de la composición atmosférica sobre el proceso evolutivo de las formas de vida, en este caso adaptándose al aumento de este elemento en particular.

Se cree muy probable también que en un comienzo la magnitud de la producción de oxígeno no era suficiente como para superar algunas pérdidas, o consumos de este mismo. En ese entonces (Periodo Arqueano), el oxígeno producido por estos organismos fotosintéticos era consumido por estas nuevas formas de vida aeróbicas, como también era utilizado gran parte en la ocurrencia de reacciones como la oxidación de materia orgánica y de minerales ferrosos. Los estudios indican que al pasar al periodo Proterozoico, comprendido entre 2.550 y 2.300 millones de años en el pasado, la producción de oxígeno pasó a ser mayor a la perdida por los procesos mencionados, fue en este entonces cuando comenzó a producirse una acumulación de este gas oxígeno a nivel atmosférico.

Esta acumulación produjo cambios a nivel terrestre, dentro de los cuales destaca: El efecto de la acumulación de Oxígeno sobre la Radiación recibida por la superficie terrestre. Dadas las nuevas condiciones que presentaba la atmósfera de la tierra es que se produjeron nuevas reacciones en esta. La creciente concentración de oxígeno libre en la atmósfera se vio expuesta a las altas tasas de radiación provenientes del sol, que incidían en ese entonces sobre la superficie terrestre sin que ningún tipo de barrera se lo impidiese. Fue entonces esta exposición la que influyó en la reacción entre el oxígeno molecular y átomos de oxígeno radical:

La reacción anterior ilustra entonces como es que lentamente ocurrió en nuestro planeta la acumulación de Ozono. Es esta capa de gas la que transfiere a la atmósfera la particularidad de ser una barrera al paso de la radiación solar, es decir, actúa como un regulador para las condiciones positivas a la vida sobre la tierra. Nuevamente estamos frente a un ejemplo de como la vida influye sobre las condiciones de la atmósfera y estas luego varían en favor de la vida. Este trabajo en equipo y sinérgico pareciese ser obra del azar...¿o no?