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La Tierra se formó como parte del nacimiento del Sistema Solar: lo que terminaría siendo el sistema solar inicialmente existió como una extensa y giratoria mezcla de nubes de gas, rocas y polvo. Estaba compuesta por hidrógeno y helio producidos en el Big Bang, así como por elementos más pesados producidos por supernovas. Después, hace unos 4.600 Ma, una estrella cercana se destruyó en una supernova y la explosión envió una onda de choque hasta la nebulosa solar que aumentó su momento angular. A medida que la nebulosa empezó a acelerarse su rotación, gravedad e inercia; se aplanó en un disco protoplanetarioorientado perpendicularmente al eje de rotación. La mayor parte de lamasa se concentró en su centro y empezó a calentarse, pero unaspequeas perturbaciones debidas a colisiones y al momento angular de los numerosos escombros creados empezó a formarse los protoplanetas. Aumentó su velocidad de giro y gravedad que creó una enorme energía cinéticaen el centro. La imposibilidad de transmitir esta energía a cualquierotro proceso hizo que el centro del disco aumentara su temperatura. Porúltimo, comenzó la fusión nuclear del hidrógeno a helio, y al final, después de la contracción, una estrella T Tauri, se encendió y creó al Sol. Mientras, la gravedad producida por la condensación de la materia de que previamente había sido capturada por la gravedad propio sol; las partículas de polvo y el resto del disco protoplanetarioempezaron a separarse en anillos. Sucesivamente los fragmentos másgrandes colisionaron unos con otros, formando otros de mayor tamao queal final formarían los protoplanetas.[3] Dentro de este grupo había uno aproximadamente a 150 millones de km del centro: la Tierra. El viento solar de la recién formada estrella limpió la mayoría del las partículas que tenía el disco, condensándolas en cuerpos mayores.

Véase también: Formación y evolución del Sistema Solar

Animación (no a escala) de Theia en la formación de la Tierra en el punto L5y entonces, perturbado por la gravedad, chocó y se formó la Luna. Laanimación progresa suponiendo que la Tierra se mantiene inmóvil. Lavista es desde el polo sur. Por lo que habría otroprotoplaneta ambos a la misma distancia del Sol, en el cuarto o quinto punto de Lagrange. Este planeta llamado Theia se cree que sería más pequeo que la actual tierra, probablemente del mismo tamao y masa que Marte. Iba oscilando detrás de la Tierra, hasta que finalmente chocó con esta hace 4.533 Ma.[4]La baja velocidad y el choque oblicuo no hubiera sido suficiente paradestruir la Tierra, pero una parte de su corteza salió disparada alespacio. Los elementos más pesados de Theia se hundieron hacia encentro de la Tierra, mientras que el resto se mezclo y se condensó conel del la Tierra. Esta órbitapuede ser la primera estable, pero con el choque de ambos desestabilizóa la Tierra y aumentó su masa. El impacto cambió el eje de giro de laTierra, inclinándolo hasta los 23,5; responsable de las estaciones(simplemente, el modelo ideal de los planetas tendría un eje de girosin inclinación, y por tanto sin estaciones). Podría haber sido que seacelerase la rotación de la Tierra y se iniciase la tectónica de placas.

La parte que salió despedida al espacio (La Luna), bajo lainfluencia de su propia gravedad se hizo más esférica y fue capturadapor la gravedad de la Tierra.

Existe la teoria de que la tierra en la epoca de Theia, estabaterminando su proceso de enfriamiento, y al impactar, este fuereiniciado, tomando parte del material de Theia, que al mezclarse conlos compuestos de la tierra, favorecio el desarrollo de compuestosorganicos; permitiendo crear las condiciones para el desarrolloposterior de la vida.

Véase también: Hipótesis del gran impacto

La vida [editar]

El replicador más conocido es el ácido desoxirribonucleico. El ADN es bastante más complejo que el replicador original replicator y el proceso de repliacación está altamente elaborado.

Los detalles del origen de la vidase desconocen, aunque se han establecido unos principios generales. Haydos grupos sobre el origen de la vida. El primero, que defiende lahipótesis de la “panspermia”, sugiere que la materia orgánica puede haber llegado a la Tierra desde el espacio,[5]mientras que otros argumentan que tiene origen terrestre. El mecanismopor el cual la vida surgió en cambio es similar. Si la vida surgió dela Tierra, el calculo de cuando comenzó es bastante especulativo quizás hace unos 4.000 Ma. Si este cambio destruía la capacidadde hacer nuevas copias, no podía hacer más copias y se extinguiría. Deotra manera, unos pocos cambios harían más rápida o mejor la réplica:esta variedad llegaría a ser numerosa y exitosa. A medida que cambiabala materia viva (“comida”) iba agotándose, las cadenas explotaríanuevos materiales, o quizás detendría el progreso de otras cadenas yrecogía sus recursos, llegando a ser más numerosas.

Se han propuesto varios modelos para explicar cómo replicador podríadesarrollarse. Se han propuesto diferentes cadenas, incluidas algunascomo las proteínas modernas, ácidos nucleicos, fosfolípidos,cristales, o incluso sistemas cuánticos. Actualmente no hay forma dedeterminar cual de estos modelos pudo ser, acerca del origen de la vidaen la Tierra. Una de las teorías más antiguas, en la cual se ha estadotrabajando minuciosamente, puede servir como ejemplo para saber cómopodría haber ocurrido. A medida que aumentaba esta “sopa orgánica”,las diferentes moléculas reaccionaban unas con otras. A veces seobtenían moléculas más complejas. La presencia de ciertas moléculaspodría aumentar la velocidad de reacción. Esto continuó durantebastante tiempo, con reacciones más o menos aleatorias, hasta que secreó una nueva molécula: el replicador. En cualquier caso, elADN ha reemplazado al replicador; toda la vida conocida (exceptoalgunos virus y priones) usan el ADN como su replicador, de forma casi idéntica.

Véase también: Origen de la vida

Las células [editar]

Sección de una membrana celular. Esta membrana celular actual, es bastante más compleja que la simple doble capa de fosfolípidos original (la pequea capa de esferas azules). Las proteinas y los carbohidratos cumplen varias funciones regulando el paso de materia a través de la membrana y relacionándose con el ambiente.

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 las moléculas de fosfolípidos que construyen una membrana celular a menudo forman una bicapa espontáneamente cuando se coloca en agua (véase “Teoría de la burbuja”).[6] No se sabe 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 protocélulassimplemente podrían haber explotado cuando crecían demasiado; elcontenido esparcido podría haber recolonizado otras “burbujas”. Las proteínasque estabilizaban la membrana, o que ayudaban en la división de formaordenada, podrían estimular la proliferación de estas cadenascelulares. ARN es probablemente un candidato para un primer replicadorya 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 enzimasadoptador el papel de catalizar, dejando al ARN para transferirinformación y modular el proceso. Se tiende a creer que estasprimigenias células pudieron evolucionar en grupos en las chimeneasvolcánicas submarinas conocidas como “chimeneas negras”;[7] o incluso calientes,
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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. Algunos científicos opinan que en vezser de un sólo organismo dar lugar al último antepasado universal,habían poblaciones de organismos intercambiandose genes en transferencia horizontal.[9]

La fotosíntesis y el oxígeno [editar]

El aprovechamiento de la energía solar dio lugar a varios de los mayores cambios de la vida en la Tierra.

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 unanueva estratégia. En vez utilizar los cada vez menores grupos demoléculas 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. Cuando cesaron las reacciones,el oxígeno podría finalmente llegar a la atmósfera. Sin embargo cadacélula sólo producía una pequea cantidad de oxígeno, el metabolismocombinado de muchas células durante un basto periodo de tiempotransformó 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 laatmósfera. La capa de ozono absorbía, y absorbe aún, una cantidadsignificativa de la radiación ultravioleta que, antes atravesaba sinimpedimentos la atmósfera. Esto permitía a colonizar las células de lasuperficie del océano y, en definitiva, la tierra:,[14] sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta bombardeando la superficie habría causado niveles insostenibles de mutaciónen las células expuestas. Además de proporcionar una gran cantidad deenergía disponible para vida y bloquear radiación ultravioleta, lafotosíntesis tenía otro tercer efecto, el más importante, y que tendríaun impacto a escala planetaria. El oxígeno era tóxico; probablementegran 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 algunosdesarrollaron la capacidad de utilizar el oxígeno para mejorar sumetabolismo y obtener más energía de la misma materia orgánica.

Endosimbiosis y los tres dominios de la vida [editar]Artículo principal: Teoría endosimbiótica

Algunas de las vías por las que los diversos endosimbiomismos pudiera haber surgido.

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 de tiempo una pequea proteobacteria alfa relacionada con las actuales Rickettsia[16]se introdujo en una célula procariota más grande. Tal vez fue unintento de ingestión por parte de la célula grande que falló (debido ala evolución de las defensas de la pequea proteobacteria). Quizás lacélula más pequea trató de parasitar a la más grande. En cualquiercaso, las células más pequeas sobrevivieron en el interior de las másgrandes. El uso del oxígeno,permitió metabolizar los desechos de las células más grandes y asíobtener más energía. Parte de este excedente de energía fue devuelto ala reserva. Las células más pequeas se reproducían en el interior dela más grande, y al poco tiempo dio lugar una relación simbióticaestable. Con el tiempo la célula más grande adquirió algunos de losgenes de las células más pequeas, y los dos tipos llegaron a ser unodependiente del otro: la célula más grande no podrían sobrevivir sin laenergía producida por las más pequeas, y estas, a su vez, no podríansobrevivir sin la materia prima proporcionadas por la célula mayor. La simbiosisque se consiguió, entre las células más grandes y del grupo de célulasmás pequeas que estaban en su interior, fue tal que se considera quese han convertido en un solo organismo, las células más pequeas están clasificadas como orgánulos llamados mitocondrias. Aunque la división entre una colonia de célulasespecializadas y un organismo pluricelular no siempre es clara, hacealrededor de 1.000 Ma,[25] Las primeras plantas pluricelulares surgieron, probablemente, de las algas verdes.[26] Probablemente hace unos 900 Ma,[27] el verdadero pluricelular también había evolucionado a animales. Al principio, probablemente, algo semejante a la actual esponja, en el que todas las células eran totipotentes y un organismo mutilado regenerarse.[28]Como la división del trabajo se volvió más completo en todos lossentidos en los organismos pluricelulares, las células se volvieron másespecializadas y más dependientes de los demás; las aisladas célulasmorirían. Muchos científicos creen que una glaciación muy severacomenzó hace alrededor de 770 Ma, de tal gravedad que la superficie de todos los océanos se congelaron por completo (la glaciación global). Finalmente, después de 20 Ma,cuando el suficiente dióxido de carbono volcánico llegara a laatmósfera; se provocó el consiguiente efecto invernadero subiendo latemperatura global del planeta.[29] Por la misma época, hace unos 750 Ma,[30] Rodinia comenzó a fracturarse.

La colonización de la superficie [editar]

Durante la mayor parte de la historia de la Tierra, no existíanorganismos pluricelulares en la tierra. La superficie se asemejabavagamente a la de Marte, uno de los planetas vecinos de la Tierra.

La acumulación de oxígeno de la fotosíntesis dio lugar a la formación de una capa de ozono que absorbía gran parte de la radiación ultravioletadel Sol, en el sentido de organismos unicelulares que llegaron a lasuperficie de la tierra tenían menos probabilidades de morir, y losprocariotas empezaron a multiplicarse y a adaptarse mejor a lasupervivencia fuera del agua. Los procariotas probablemente habíacolonizado la tierra ya hace 2.600 Ma[31]incluso antes de que el origen de las eucariotas. Durante mucho tiempo,se mantuvo superficie estéril de los organismos multicelulares. Elsupercontinente 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]
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