Los procesos geológicos de la Tierra (fotografiados aquí por el módulo de aterrizaje lunar Blue Ghost de Firefly Aerospace) ¿dictaron cuándo evolucionó la vida?(Crédito de la imagen: Firefly Aerospace)
El concepto del «gran filtro» para explicar por qué hasta ahora parecemos estar solos en el universo se basa en supuestos erróneos, según un nuevo modelo que describe cómo la vida en la Tierra evolucionó al compás de las cambiantes condiciones geobiológicas y no mediante una serie de acontecimientos improbables.
«Estamos argumentando que la vida inteligente puede no requerir una serie de golpes de suerte para existir», dijo el autor principal Dan Mills de la Universidad de Munich en un comunicado. «Los humanos no evolucionaron ‘temprano’ o ‘tarde’ en la historia de la Tierra, sino ‘a tiempo’ cuando se dieron las condiciones».
Fue el físico australiano Brandon Carter quien popularizó por primera vez la idea de que la vida en la Tierra era el resultado de una secuencia de acontecimientos improbables, que describió como «pasos difíciles» en un artículo de 1983.
Carter, teórico de los agujeros negros, también se adentró de vez en cuando en cuestiones más existenciales, especializándose en extraer supuestos del razonamiento probabilístico y antrópico (es decir, el argumento de que las conclusiones sobre la naturaleza del cosmos tienen que estar limitadas por el hecho de que existimos) para decir algo sobre nuestra existencia en el universo.
Esto se ve mejor que en su argumento del Día del Juicio Final, en el que Carter postula que, como individuos, tenemos más probabilidades de existir en un momento en el que el mayor número de humanos esté vivo. Por ejemplo, imaginemos que a todos los seres humanos que han existido se les asigna un número en función del orden en que nacieron, y que estos números se extraen de un bote como los números de la lotería: es más probable que salga un número más alto que uno muy bajo si el número total de seres humanos que han vivido y vivirán es grande. Dado que el crecimiento de la población puede modelarse como exponencial, el hecho de que existamos ahora con un número de nacimientos relativamente bajo en comparación con todos los cientos de miles de millones a billones de personas que nos seguirán sugiere que algo catastrófico podría estar a punto de ocurrirle a la raza humana que reduzca el número de habitantes en el futuro. Al menos, ése es el argumento; filósofos y estadísticos llevan discutiendo sobre ello desde que Carter lo propuso.
El modelo de «pasos difíciles» de Carter sobre nuestra evolución en la Tierra es igualmente probabilístico. El Sol está a punto de llegar a la mitad de su vida útil, que es de unos 10.000 millones de años, y nosotros, los Homo sapiens, hemos tardado casi todo ese tiempo en aparecer en escena. Carter no veía ninguna razón para que la vida humana tardara tanto en evolucionar en la Tierra si la vida compleja es común en el universo. Esto sugirió a Carter que el desarrollo de vida similar a la humana debía ser difícil, pasando por una serie de cuellos de botella evolutivos en los que las posibilidades de que la vida tuviera éxito eran tan remotas que no cabría esperar que esas transiciones evolutivas se produjeran durante la vida de la Tierra. La vida en nuestro planeta sería, por tanto, una completa casualidad, con pocas probabilidades de repetirse en otros lugares del universo.
La idea de los pasos difíciles se ha transformado posteriormente en el concepto de «gran filtro», la idea de que algo en la historia de toda la vida lleva inevitablemente a esa vida a su fin. Entre los grandes filtros que se han sugerido figuran el origen de la vida, la evolución de la vida tecnológica y la capacidad de dicha vida para aniquilarse a sí misma. La existencia del gran filtro ayudaría sin duda a explicar el aparente «gran silencio» en el universo que han encontrado los investigadores del SETI (búsqueda de inteligencia extraterrestre), sin pruebas confirmadas de vida alienígena en todas las décadas que llevamos buscando.
Sin embargo, al igual que el argumento del Juicio Final, el modelo de los «pasos difíciles» tiene sus detractores, y ahora se suman a ellos los autores de un nuevo artículo que pone de relieve lo que, según ellos, es una falacia en el razonamiento de Carter.
Carter asumió específicamente que la edad del Sol, y por tanto de la Tierra, no debería influir en la rapidez con la que evolucionó la vida compleja. Sin embargo, el nuevo artículo de Mills (geomicrobióloga), junto con los coautores de la Universidad Estatal de Pensilvania Jennifer Macalady (profesora de geociencias), Adam Frank y Jason Wright (ambos astrofísicos), señala que la edad del Sol y, por tanto, de la Tierra tienen mucho que ver.
El equipo seleccionó cinco de los «pasos difíciles» más aceptados universalmente: el origen de la vida, la evolución de los eucariotas (organismos con células formadas por un núcleo que contiene información genética rodeado por una membrana), la oxigenación de la atmósfera terrestre, el desarrollo de la vida multicelular compleja y la llegada del Homo sapiens. A continuación, estudiaron cómo los cambios geológicos y atmosféricos de la Tierra podrían haber afectado al momento en que se produjeron estos pasos supuestamente difíciles. Si la Tierra fue inicialmente hostil a estos supuestos pasos duros, se explicaría naturalmente por qué tardaron tanto en producirse: porque tuvieron que esperar a que la Tierra alcanzara el punto en que pudieran ser posibles.
Por ejemplo, la oxigenación de la atmósfera terrestre. Durante más de 2.000 millones de años después de su formación, la atmósfera de la Tierra era en su mayor parte dióxido de carbono. Sólo hace entre 2.100 y 2.400 millones de años empezó a llenarse de oxígeno. Esto fue gracias al inicio de la fotosíntesis, provocada por la evolución de unos microbios llamados cianobacterias. A su vez, el desarrollo de las cianobacterias dependía de determinadas condiciones climáticas y medioambientales. En algunos modelos, los océanos de esta época eran cálidos y el agua tendría que haberse enfriado por debajo de los 70 grados Celsius (158 grados Fahrenheit) para que evolucionaran las cianobacterias. En otros modelos, las condiciones eran más suaves y el desarrollo de las cianobacterias dependía entonces de la disponibilidad de agua dulce y de la extensión de la superficie terrestre por encima del nivel del mar. En cualquier caso, la evolución de las cianobacterias y el inicio de la fotosíntesis y la oxigenación de la atmósfera se retrasaron hasta que se cumplieron estas condiciones; no pudo ocurrir antes.
E incluso una vez que las cianobacterias ingirieron dióxido de carbono y exhalaron oxígeno mediante la fotosíntesis, los niveles de oxígeno tardaron en acumularse. La vida multicelular requiere una cierta abundancia de oxígeno, y la vida más compleja en general requiere más oxígeno. La abundancia de oxígeno en la atmósfera adecuada para la evolución del Homo sapiens no se produjo hasta hace 400 millones de años, lo que significa que durante el 91% de la historia de la Tierra no hubo suficiente oxígeno en la atmósfera para sustentar la vida humana.
En otras palabras, el equipo de Mills propone que no se trataba de «pasos difíciles» como los veía Carter, sino que la vida simplemente tuvo que esperar a que la Tierra pudiera facilitarlos: que la Tierra y la vida tuvieron que coevolucionar juntas.
Otras variables que pueden haber influido en la rapidez con la que se produjeron las distintas etapas de la evolución de la vida son los niveles de ozono atmosférico, la disponibilidad de nutrientes, el descenso de la temperatura de la superficie del mar, la disminución de la salinidad de los océanos, los periodos en los que el planeta se heló por completo y el desarrollo de la tectónica de placas.
«Se trata de un cambio significativo en nuestra forma de concebir la historia de la vida», afirma Macalady. «Sugiere que la evolución de la vida compleja puede tener menos que ver con la suerte y más con la interacción entre la vida y su entorno, lo que abre nuevas y apasionantes vías de investigación en nuestra búsqueda por comprender nuestros orígenes y nuestro lugar en el universo.»
Gracias a las pruebas geológicas sabemos que la vida existía en la Tierra hace 3.700 millones de años, y posiblemente incluso antes. El desarrollo inicial de la vida en la Tierra se conoce como «límite de habitabilidad». A medida que se fueron abriendo diferentes ventanas de habitabilidad, la vida habría podido evolucionar en ráfagas. Y si es así como ocurre en la Tierra, también podría ser así en otros mundos, y quizá más rápida o más lentamente, dependiendo de cómo evolucione la geología de esos mundos.
Hay una salvedad, y es que los biólogos evolutivos aún no comprenden cómo se originó la vida en la Tierra. Este momento de la génesis se pierde actualmente en la noche de los tiempos, y aún no podemos decir si fue un acontecimiento único fortuito o si se trató de un paso fácil. Una posibilidad es que la vida se desarrollara en múltiples ocasiones en la Tierra, pero que todos los demás linajes se extinguieran, dejándonos sólo a nosotros -los descendientes de LUCA, el último ancestro común universal, a partir del cual evolucionó toda la vida conocida en la Tierra- como los únicos que quedamos en pie. Esto daría la ilusión de que la vida se originó una sola vez, cuando podría haber tenido varios orígenes independientes.
Otros misterios son cómo evolucionaron las células biológicas por primera vez y qué provocó el espectacular inicio de la vida compleja durante la explosión del Cámbrico hace 540 millones de años.
Sigue siendo totalmente posible que se tratara de acontecimientos únicos y raros, pero el nuevo artículo no defiende que la vida sea común en el universo, sólo que el concepto de pasos duros en la evolución no es necesariamente cierto y que el desarrollo de entornos planetarios tiene un gran papel que desempeñar, en contra del modelo original de Carter.
Otra advertencia es que, hasta ahora, los astrónomos todavía no han encontrado otro mundo como la Tierra, por lo que los geólogos aún no pueden decir si la forma en que se desarrollaron la geología y la atmósfera de la Tierra es típica o no. Podría ser que la creación de un mundo habitable sea lo más difícil.
Hasta que descubramos vida extraterrestre real, ya sean microbios en Marte o auténticos hombrecillos verdes, seguiremos lidiando con la posibilidad de que la Tierra y su vida sean únicas. Por ahora, es un universo solitario.
El artículo de Mills et al se publicó el 14 de febrero en la revista Science Advances.
