La “terraformació” del nostre planeta: els microorganismes com a agents de canvi geològic

Geologia: Ricard Guerrero ha fet avui la classe inaugural del Curs 2004-2005 de la Facultat de Geologia de la Universitat de Barcelona. La classe ha sigut presentada per Salvador Reguant, catedràtic d’Estratigrafia i Geologia Històrica. Ricard Guerrero és catedràtic de Microbiologia de la Universitat de Barcelona i professor de la University of Massachussets-Amherst. Membre destacat de la International Society for Microbiologial Ecology ha fet i fa nombroses contribucions al coneixement de les comunitats microbianes (els tapissos bacterians del delta de l’Ebre, els bacteris fotosintètics anaerobis de llacs de l’àrea de Banyoles, etc.) i a altres aspectes dels microorganismes (com els bacteris magnetostàtics, els bacteris que realitzen el cicle ecològic del sofre o del ferro, polímers bacterians biodegradables com els polihidroxialcanoats, etc.). La classe d’avui, "La vida com (a) força geològica", ha sigut un repàs al paper dels microorganismes en la història geològica, a troballes recents sobre els microorganismes extremòfils i a les visions científiques actual sobre l’origen de la vida a la Terra i la seva presència en altres planetes.[@more@]Tres punts claus en el desenvolupament científic: Hutton, Vernasky i Lovelock

Per il·lustrar el desenvolupament de les idees científiques sobre l’evolució geològica i biològica, Guerrero ha triat tres pensadors cabdals: James Hutton (1726-1797), Vladimir I. Vernadsky (1863-1945) i James Lovelock (1919-).
Hutton posà les bases de la geologia moderna en defensar l’uniformisme de les lleis geològiques front el catastrofisme anterior: els agents del canvi geològic, per regla general, són agents que indueixen canvis lents, progressius, imperceptibles a l’escala humana, però d’una potència ferotge quan se’ls contempla en una sèrie estratigràfica. Hutton, en demanar-se quins són aquests processos (vulcanisme, erosió, glaciacions, etc.), esdevé el pare de la geofisiologia, de la visió de la Terra com un planeta viu, dinàmic. L’obra de Hutton influí poderosament en Charles Lyell, que en fou el principal divulgador i aplicador, i que nasqué precisament el mateix any que es moria Hutton.


Vladimir I. Vernadsky, amb l’obra "Geoquímica" (1924), posà les bases d’una visió integrada dels processos químics de l’atmosfera, dels oceans i aigües continentals (hidrosfera), del sòl i les roques (litosfera) i dels organismes vius (biosfera).

Vladimir I. Vernadsky, de formació mineralògica, és reconegut pel seu pensament antropològic, amb la noció de noosfera, com el conjunt integrat de les ments humanes, en el temps i en la història, com a objectiu a assolir, una vegada superats els antagonismes socials de les fases inferiors de la història humana. Fet i fet, aquest concepte de noosfera derivava del concepte de biosfera d’Eduard Suess. A mitjans dels anys 1920, Vernadsky contribuí decisivament a posar les bases de l’ecologia moderna amb aquesta visió integrada de tots els organismes vius i del seu entorn geològic.

Més modernament, James Lovelock, que ha reprès les nocions geofisiològiques de Hutton i el concepte de biosfera de Suess i Vernadsky, ha elaborat la teoria Gaia. Guerrero hi està d’acord amb moltes coses d’aquesta teoria, llevat del nom, que potser té unes certes consideracions místiques (gens absents en el pensament científic de Lovelock o de Vernadsky). Sigui com sigui, la teoria Gaia concep la biosfera com un superorganisme, capaç de controlar el seu medi planetari, d’adaptar-s’hi, però també d’adaptar-lo.

Les quatre eres de la Terra

Originalment, el 1969, Lovelock se centrava en una visió de l’atmosfera actual, dels seus cicles materials i de com n’eren de regulades la composició i tota una sèrie de trets físics fonamentals. L’atmosfera terrestre és una atmosfera en desequilibri, precisament per l’acció dels éssers vius: nitrogen, oxigen, diòxid de carboni, són contínuament reciclats i passen pels diferents compartiments de la superfície terrestre.
En els darrers 35 anys, a més, la nostra concepció de la història de la Terra ha guanyat en profunditat. Fins el 1957, amb Clair C. Patterson (1922-95) no s’hi pogué tindre una estimació acurada de l’edat de la Terra (4.600 milions d’anys). Els geòlegs actuals distingeixen quatre grans períodes:
– l’Hadeà abasta els primers 700 milions d’anys de la història del planeta. No anava gens desencaminat Preston Cloud quan, el 1972, ideà el terme, pres d’Hades, l’Infern dels grecs. Certament, la Terra hadeana era un infern, marcat per una activitat geològica enorme, un bombardeig de meteorits, una alta temperatura que impedia la formació d’oceans, etc. No resta cap roc del període, però sí que hi ha zirconis d’Austràlia que s’originaren fa uns 4.400 milions d’anys.


Representació artística d’un paisatge hadeà (a Palaeos.com)

– l’Arqueà és el segon període i es perllonga fins a 2.500 milions d’anys abans del present. El nom és degut a que les primeres formacions rocoses són d’inicis d’aquest període. Diversos indicis assenyalen que la vida hi aparegué a la Terra fa uns 3.800 milions d’anys. Guerrero puntualitza que l’"origen" de la vida segurament va tindre lloc repetides vegades en els primers oceans que s’hi formaven. La proximitat de la Lluna (que, amb els milions d’anys s’ha anat allunyant de la Terra) i l’escàs relleu d’un jove planeta, feia que a cada marea grans extensions quedessin cobertes i descobertes; els grans meteorits encara sovintejaven. Així, tot i que les condicions eren favorables a la formació de matèria orgànica i a intents d’autoorganització, els proto-organismes ho tenien ben difícil per afermar-se en la Terra. Per Guerrero, no n’hi ha prou amb la biopoiesi (la generació de vida), sinó que també cal l’ecopoiesi, la generació d’ecosistemes complexos. En aquest punt recorda les reflexions de Margalef sobre la tendència de tota forma de vida a expandir-se i a esgotar una determinada mena de recursos. Qualsevol comunitat microbiana poc diversa era (i és) condemnada a la desaparició, ja sigui per l’exhauriment dels recursos o per l’acumulació dels propis residus que genera. Tan sols l’aparició d’unes complementarietats ecològiques, a partir de la diversitat, l’existència d’organismes fotosintètics productors, d’organismes consumidors, d’organismes que aprofiten els residus d’uns altres i que completen els cicles geològics de la matèria, pot fer que la vida es consolidi. És molt probable que a Mart i a Venus s’hagi produït un o més esdeveniment biopoiètics: però Gaia a la Terra és un cas únic, que no s’ha repetit ni amb un Ares a Mart o una Afrodita a Venus.
– El tercer període rep el nom de Proterozoic. Hom suposa que és en aquest període on es consolida la vida a la Terra i on comencen els microorganismes a tenir un paper actiu en la configuració del "paisatge". Guerrero, no obstant, creu que l’aparició de la fotosíntesi ja s’hi donà en la primera meitat de l’Arqueà. De la vida consolidada del proterozoic en són descendents tots els organismes posteriors del planeta. La biologia molecular demostra plenament la genial intuïció de Darwin quant a l’ancestre comú universal. De mica en mica, l’atmosfera de la Terra assoleix la seva composició actual: una barreja de nitrogen i d’oxigen (que creixerà d’un 5% fins al 21% actual) i de gasos minoritaris (però crucials per l’efecte "hivernacle"). En general, avui es considera que l’atmosfera terrestre és el resultat de l’acció dels organismes vius, de l’acció de la biosfera. Un cert punt de controvèrsia en aquest sentit té a veure amb la noció de l’"atmosfera de metà", que hauria existit durant l’Arqueà: per Guerrero, aquesta "atmosfera de metà" tingué una curta vida, precisament per l’acció dels primers bacteris fotosintètics oxigènics (=productors d’oxigen).
– El quart període (des de fa uns 550 milions d’anys), l’actual, és el Fanerozoic, caracteritzat per l’explosió i diversificació dels organismes pluricel·lulars, de primers als oceans i, després als continents. El món es fa habitable per l’ésser humà, després de tota una sèrie de fenòmens geològics, atmosfèrics, astronòmics i… biològics: aquests són els agents de la primera "terraformació" coneguda.

Els límits de la vida a la Terra i més enllà

Els extremòfils són els microorganismes capaços de viure en condicions extremes de temperatura, pressió, salinitat, etc. Aquests organismes forcen a redefinir els límits dins els quals la vida és possible: la presència d’aigua en estat líquid, el dissolvent universal de la matèria viva, sembla ser l’únic imperatiu. Un parell d’exemples, citats per Guerrero, ens il·lustraran sobre això:
– el llac Vostoc és una massa d’aigua líquida situada sota el casquet glacial antàrtic. De moment, encara no s’hi ha estudiat la presència de vida, ja que hi ha por de contaminar-lo amb bacteris de l’exterior si es proven de prendre mostres. El cas és que, en les prospeccions del gel antàrtic, fins i tot a grans profunditat, hom troba microorganismes vius, que aprofiten petites gotes d’aigua líquida.
– en prospeccions geològiques a la regió de Columbia River Basalt hom ha arribat a trobar microorganismes a profunditats de fins a 3 km. La vida és extraordinàriament lenta i hom creu que cada cèl·lula bacteriana triga a dividir-se uns 10.000 anys (!). Aquests microorganismes aprofiten l’aigua intersticial com a hàbitat. I l’energia? La treuen exclusivament de conversions químiques: són comunitats quimiolitotròfes, completament independents de l’energia solar que alimenta (la majoria de) la biosfera. També en els fons dels oceans, a les surgències de sofre, existeixen comunitats d’organismes que tenen com a font d’energia reduccions i oxidacions de compostos de sofre, de nitrogen, etc.
Un cas i l’altre tenen un impacte alhora d’avaluar les probabilitats de trobar vida en un planeta determinat. Els bacteris de les capes de gel que hi ha damunt del llac Vostoc suggeririen la possibilitat de vida al satèl·lit jovià Europa, amb una superfície recoberta de plaques de gel. Els bacteris subterranis de la conca del riu Colúmbia ofereixen perspectives a trobar formes de vida similar en el subsòl marcià. Per això són històries d’uns altres planetes i d’unes altres biosferes.

Lligams:

International Society for Microbiologial Ecology.

Crucial crises in biology: life in the deep biosphere. R. Guerrero. Int Microbiol. 1998 Dec;1(4):285-94.

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada