3 - Los primeros comienzos

"Y dijo Dios: engendren las aguas" — john milton, El paraíso perdido.

LA ATMÓSFERA PRECÁMBRICA

El origen de la vida es un problema de difícil e incierta solución. Los fósiles claramente identificables comienzan en el Cámbrico; es cierto que también los hay en el Precámbrico, pero son raros, suelen estar mal conservados y por lo general es difícil correlacionarlos con las clasificaciones vigentes. Por otra parte, aún los fósiles más sencillos del Precámbrico, lo único que demuestran es la existencia de seres vivos en una etapa muy temprana de la historia de la Tierra, y de esta forma, no estamos más cerca de descifrar el origen de la vida, de lo que podríamos estarlo del origen del lenguaje, estudiando la literatura más antigua conocida.

Hay sin embargo, ciertos indicios que, unidos a una serie de conjeturas (si bien en algunos casos bastante razonables), pueden servir de base a una hipótesis sobre el origen de la vida. El primer paso que hay que dar, para tratar de responder a una cuestión de este tipo, es decidir dónde hay más probabilidad de encontrar estos indicios, y si consideramos el origen de la vida, debemos considerar también el medio ambiente en el que apareció. ¿Estuvo la Tierra más caliente en la Era Arcaica, o estaba cubierta por glaciares? — ¿Abundaban los volcanes? — El mar, ¿era salado? — La atmósfera, ¿era como la actual? — Todas estas cuestiones, son realmente dudosas, y nosotros aquí, sólo trataremos de la última.

Se ha escrito una novela de ciencia-ficción, en la que, como consecuencia de una guerra nuclear, la Tierra cambia de órbita, pasando a otra más elíptica (de mayor excentricidad) que la que tiene ahora, de manera que, cada vez que pasaba cerca del Sol, perdía parte de la atmósfera por efecto de la atracción solar, y en consecuencia, el aire se iba enrareciendo progresivamente, hasta que los supervivientes de la guerra nuclear, se fueron asfixiando lentamente. Esto, por supuesto, es una fantasía, pero los datos geológicos disponibles, nos hacen pensar en una atmósfera igualmente irrespirable, en el pasado.

Existen unos conglomerados precámbricos, depositados por una corriente de agua, que han estado en contacto directo con la atmósfera o con sus gases disueltos en el agua, que presentan ciertas diferencias con respecto a los conglomerados actuales; la principal diferencia está en los minerales que contienen: En ambos hay granos de cuarzo, pero mientras los conglomerados modernos contienen óxidos de hierro, los del Precámbrico contienen pirita (sulfuro de hierro), que ha sido, evidentemente, transportado por el agua en forma de granos de tamaño análogo al de los del cuarzo, hasta su actual situación. En la actualidad, la pirita es moderadamente estable en la atmósfera, pero nunca forma parte de las rocas sedimentarias, porque el oxígeno del aire o el disuelto en el agua, altera los sulfuros y provoca la formación de óxidos de hierro. Según esto, los conglomerados precámbricos se deben haber formado en aguas carentes de oxígeno: estas condiciones se pueden dar en aguas estancadas, pero las aguas corrientes (como las que depositaron los conglomerados), inevitablemente llevarían en disolución el oxígeno atmosférico, por lo que, los conglomerados piritosos sugieren la existencia de una atmósfera carente de oxígeno.

La existencia de una atmósfera carente de oxígeno, tiene importantes implicaciones, a parte de la incapacidad de los animales para respirarla. La estratosfera, situada por encima de la troposfera hasta una altura de 50 km., contiene en su parte superior una zona donde se concentra el ozono (forma alotrópica, especial, del oxígeno, O3), que aunque muy rarificado, es de vital importancia para nosotros, puesto que nos protege de los rayos ultravioleta, que emite constantemente el Sol. Una pequeña parte de estos rayos ultravioleta, ciertamente, atraviesan la capa de ozono, y son la causa de que se ponga morena la piel, pero si toda la radiación de este tipo, atravesase la atmósfera, moriríamos quemados en poco tiempo. El oxígeno, por otra parte, mediante descargas eléctricas, es el productor del ozono, de tal manera que, una atmósfera carente de oxígeno, dejaría pasar fácilmente los rayos ultravioleta hasta la Tierra. Esto nos lleva aparentemente a una paradoja: si los rayos ultravioleta son letales, y si no había oxígeno que respirar, ¿cómo pudo la vida, tal como la conocemos actualmente, haber existido? La respuesta tiene dos partes:

— En primer lugar, la vida anaerobia (que se desarrolla sin necesidad de consumir oxígeno), es bien conocida, incluso actualmente: ciertos ambientes carentes de oxígeno libre, son ricos en bacterias anaerobias, las cuales se desarrollan a base de ciertos compuestos que contienen oxígeno únicamente en estado combinado, como p. ej., los sulfatos.

— En segundo lugar, las radiaciones ultravioletas, aunque sean letales para nosotros, son un importante activador de las reacciones químicas. Se han llevado a cabo una serie de experiencias con radiación ultravioleta y descargas eléctricas (que bien pudieron tener lugar en forma de rayos o relámpagos en la atmósfera primitiva), y se ha comprobado que estos agentes dan lugar a la formación de moléculas orgánicas bastante complejas, a partir de simples compuestos inorgánicos (dióxido de carbono, amoniaco, agua, metano).

De hecho, nadie ha creado aún vida por este procedimiento, pero en la inmensidad del tiempo geológico, la vida bien pudo haberse originado mediante estos procesos, actuando sobre sustancias químicas formadas naturalmente.

El siguiente paso, sería la formación de oxígeno libre a partir de su estado combinado, del mismo modo que lo hacen las plantas en la fotosíntesis, probablemente por la acción de algas (muchas de ellas unicelulares), y a continuación se formaría el ozono, que protegería a la Tierra de los rayos ultravioleta, haciendo posible el desarrollo de la vida, tal como ahora la conocemos, incapaz de resistir las radiaciones ultravioleta que anteriormente llegaban a la Tierra.

Ahora se nos presenta otra pregunta: ¿cuándo ocurrió todo esto? La edad de las rocas que no contienen fósiles es muy difícil de calcular, pero las rocas que nos han proporcionado evidencia de una atmósfera carente de oxígeno, vienen seguidas por otras, de tipo más moderno, cuya edad se estima en unos 1.000-2.000 millones de años, es decir, aproximadamente de una edad triple que el Cámbrico, y este punto puede ser un momento crucial, puesto que marca el límite entre la vida anaerobia y la aerobia, como un rasgo muy característico de la historia de nuestro planeta.

LOS FÓSILES DEL PRECÁMBRICO

Antes de considerar el período Cámbrico, con su abundante y variada fauna, es necesario conocer los restos fósiles del Precámbrico, en cuanto sea posible.

Estos restos, pueden ser fósiles de los mismos organismos, o bien simplemente, proporcionarnos pruebas de la existencia de otros que no han fosilizado. Esta evidencia indirecta, incluye ciertas calizas que han sido consideradas como producto de la acción de Algas u otros organismos de este tipo, cuya edad corresponde al Precámbrico inferior —algunas especies de Rhodesia son con seguridad de hace 3.000 millones de años— pero se extienden hasta el Paleozoico inferior.

Los fósiles más convincentes, análogos ya a los organismos actuales, y de mayor antigüedad, proceden de los yacimientos de hierro de la formación "Gun Flint" del Canadá, cuya edad, difícil de determinar con exactitud, está probablemente comprendida entre 1.000 y 2.000 millones de años. Su conservación es excelente, y se trata de algas microscópicas, silicificadas durante su fosilización (impregnadas por sílice); algunos de estos fósiles parecen ser realmente algas, mientras que otros podrían ser quizás hongos. Si realmente se trata de algas, podemos deducir que ya realizaban la fotosíntesis y que descomponían el dióxido de carbono, desprendiendo oxígeno libre, con lo que aportarían el elemento indispensable para la vida animal.

Quizás no tan antiguos como los de "Gun Flint", pero más variados, son los fósiles de las rocas precámbricas de la región de Edicara en Australia. Al contrario de los de "Gun Flint", los fósiles de Edicara son impresiones de animales de cuerpo blando, claramente visibles a simple vista, que parecen haber vivido en aguas someras de fondos arcillosos, quedando luego recubiertas por arena muy fina, la cual, al endurecerse, ha formado una arenisca o cuarcita muy dura en la que se conservan las impresiones. La arcilla se ha transformado en sericita, una sustancia micácea, que al disgregarse por acción de la intemperie, deja al descubierto las impresiones de las cuarcitas, en la superficie de los bloques que se desprenden por las laderas de las montañas de Edicara. Estos fósiles, sólo pueden describirse con imprecisión: algunos tienen aspecto de "medusas"; otros tienen cierto parecido con "gusanos", y algunos son completamente distintos a cualquier tipo de organismo actual. De hecho, ninguno puede relacionarse con seguridad a un grupo de animal definido, pero es posible establecer ciertas analogías: en la Figura 10, aparecen los principales fósiles precámbricos (Dickinsonia, Spriggina, Rangea), comparados con algunos organismos actuales con los que posiblemente estén relacionados. También tiene interés el hecho de que las supuestas formas de "gusanos" de Edicara, como Spriggina, se asemejen, tanto a los gusanos actuales, como a ciertos Trilobites del Cámbrico inferior.

TRANSICIÓN AL CÁMBRICO

Ya en el Cámbrico, los fósiles comienzan a aparecer en cantidad suficiente, para poderlos encontrar, con relativa facilidad, en cualquier parte del mundo. En realidad, el Cámbrico inferior es más bien pobre en fósiles, pero a base de una búsqueda intensiva a escala mundial, se ha conseguido descubrir una rica fauna bien diversificada, mientras que las rocas del precámbrico, que están situadas inmediatamente debajo de ellas, no suelen contener fósiles.

La diferencia entre las faunas del Cámbrico y del Precámbrico, sin embargo, no se refiere únicamente a su abundancia: mientras que los fósiles de Edicara (y los de otras localidades precámbricas, p. ej., en África austral), son de organismos de cuerpo blando, cuyas únicas partes duras son pequeñas cerdas o espículas microscópicas, formadas en los tejidos blandos para darles mayor consistencia, en el Cámbrico encontramos, desde sus comienzos, fósiles con partes esqueléticas duras. También existían, naturalmente, gusanos y otros organismos de cuerpo blando, del mismo modo que en el Precámbrico, pero estos fósiles son insignificantes y escasos, en comparación con los que poseen esqueletos resistentes.

Una diferencia más profunda, entre los fósiles cámbricos y precámbricos, es que estos últimos son extraños, imprecisos y difíciles de relacionar con los grupos modernos, mientras que los del Cámbrico son, por lo general, fáciles de relacionar con los actuales. De hecho, todos los grandes grupos de organismos fosilizables, excepto los Briozoos y los Vertebrados, se pueden seguir desde el Cámbrico (véase la Figura 11).

¿Cuál fue la causa de este extraordinario aumento de fósiles? — Las rocas que contienen los fósiles de Edicara, no parecen ser muy diferentes de las que contienen los del Cámbrico; es posible que el principio de este período, coincidiese con la aparición de conchas y caparazones duros, pero no es fácil comprender, porqué tantos grupos independientes de animales, desarrollaron a la vez tales esqueletos duros, en el Cámbrico inferior, a menos que, tal vez, ciertos de estos animales "inventaran" el tipo de alimentación carnívoro, obligando a los demás a seguir el juego y protegerse adecuadamente.

También es posible que la atmósfera se haya enriquecido lentamente en oxígeno, y que en el Precámbrico, hayan existido pequeñas comunidades de animales, agrupadas allí donde hubiera vida vegetal suficiente para proporcionarles el oxígeno necesario, ya que la escasez de vegetales habría significado una menor liberación de oxígeno que se combinaría rápidamente con el hierro y otros elementos químicos en el mar precámbrico. El comienzo del Cámbrico pudo ser, bajo este punto de vista, el comienzo de un período en que habría ya oxígeno suficiente disuelto en el agua, para completar la oxidación de los compuestos químicos en solución, y dejar aún suficiente oxígeno libre para que la vida animal se extendiera en los mares. Una etapa en la que, el contenido del agua en oxígeno, aumentase rápidamente hasta sobrepasar la cantidad requerida para la oxidación de los elementos químicos oxidables, podría explicar la aparentemente repentina aparición de tantos grupos de animales en el Cámbrico.

LA VIDA EN EL CÁMBRICO

Al margen de lo que se pueda especular, sobre el origen de los seres vivos que por primera vez aparecen en el Cámbrico, la abundancia de grupos de animales ampliamente diversificados, y estructuralmente bastante avanzados, nos viene a indicar que debió existir una larga historia precámbrica, para la mayoría de tales grupos, que es la que pretendemos investigar. Por otra parte, la vida en el Cámbrico parece haber estado restringida al mar y, de hecho, hasta al Silúrico y el Devónico los seres vivos no se aventuraron en el "inhóspito mundo" no marino, que presentaba peligros tan graves como el hielo en invierno, la sequía en verano, impetuosas corrientes fluviales y el extraño ambiente terrestre y subaéreo.

Es interesante revisar los grupos de organismos representados en el Cámbrico, y aunque resulte quizás un tanto fastidioso, comprobar que la vida se nos presenta ya como un hecho consumado, en el sentido de que la mayoría de los grupos más importantes estaban ya establecidos en los comienzos de este período, podemos en cambio comprobar cómo fue una época de "experimentación inicial", ya que muchos subgrupos del Cámbrico se extinguieron o quedaron muy reducidos, mientras que en el Ordovícico ya se logró la estabilización de otros muchos que todavía existen en la actualidad, y que ya son menos "exóticos", en comparación con los tipos normales actuales.

Los seres vivos presentes en el Cámbrico son los siguientes:

Reino Planicie (Vegetales): están representadas por calizas cuyo origen se debe a la actividad de ciertas Algas; algunas de estas estructuras se encuentran también en el Precámbrico.

Reino Protista: son organismos unicelulares; Protozoos y otros organismos análogos, cuyos caracteres los sitúan entre Vegetales y Animales. Los esqueletos microscópicos de estos organismos, se conocen desde el Cámbrico inferior.

Reino Animalia (Animales):

Phyllum Brachiopoda: estos Invertebrados, de aspecto parecido al de los Moluscos Bivalvos, son todavía actuales, aunque están muy reducidos, en comparación con su desarrollo en el Paleozoico; son fósiles comunes en el Cámbrico.

Phyllum Arthropoda: Clase Trilobites: muy comunes en el Cámbrico, pero se extinguen al final del Paleozoico. De otros Artrópodos, se conocen algunos elementos representativos, pero no son frecuentes.

Phyllum Mollusca: Los representantes primitivos de este grupo (Gasterópodos y Pelecípodos), se conocen desde el Cámbrico, si bien son bastante escasos.

Phyllum Echinodermata: los primeros representantes de este Phyllum, se encuentran en el Cámbrico: Edrioasteroideos, Cystoideos, etc.

Phyllum Porifera: las primeras Esponjas aparecen en el Cámbrico, y los Arqueociátidos son exclusivos de este período.

Phyllum Coelenterata: las medusas, a pesar de su carencia de esqueleto, presentan un notable registro fósil, ya desde el Precámbrico. Los Corales, se empiezan a encontrar en el Ordovícico, pero sus antecesores se pueden situar en el Cámbrico.

Phyllum Chordata (Cordados y Vertebrados): Los Vertebrados propiamente dichos, no se conocen fósiles hasta el Ordovícico; pero si los Graptolitos son —como se ha pretendido— Pterobranquios, que están relacionados con los Cordados primitivos, puede considerarse que empiezan en el Cámbrico. Ciertos fósiles extraños, agrupados bajo el nombre de Calcicordados (ver más adelante, Figura 14), que han sido asignados a los Cordados y a los Equinodermos (Carpoideos), también son cámbricos.

Así pues, con ciertas garantías, se ha podido establecer a grandes rasgos el conjunto del mundo de los seres vivos en el Cámbrico, que ya comprende los grupos más importantes (Phylla), aunque los grupos menores (Clases) comprendidos en los mismos, sean bastante distintos de los que nos son familiares. Estas diferencias son más acusadas en la fauna del Cámbrico medio hallada en las pizarras de Burgess (Canadá).

Las circunstancias del descubrimiento de los extraños fósiles de las pizarras de "Burgess Pass", han sido descritas por Me. Alester en "Historia de la vida" (Prentice Hall), de donde transcribimos el siguiente pasaje:

"Al cruzar un agreste paso de montaña, cerca de Field en la Columbia Británica (Canadá), Walcott y sus acompañantes tropezaron con unas lajas de pizarra negra que contenían Trilobites del Cámbrico medio, e impresiones de otros fósiles de cuerpo blando, del tipo de los gusanos; las investigaciones subsiguientes revelaron que los fósiles procedían dé diversos estratos de pizarra, que afloraban parcialmente en el escarpado talud de la montaña. En los veranos siguientes, Walcott volvió a la localidad con gran acompañamiento, logrando excavar unos 8 m. en la roca, para recoger los fósiles, la mayoría de los cuales se encontraron en unos estratos de 1 m. de espesor. Los estudios preliminares llevados a cabo por Walcott, revelaron que las pizarras contenían más de un centenar de especies de Invertebrados de cuerpo blando, bien preservados, junto con gran cantidad de Trilobites (que tienen caparazón) y Esponjas. Dominan, sobre todo, los Artrópodos: Trilobites y representantes de otras 4 Clases primitivas, carentes de caparazón".

Causa envidia ver que alguien tropiece con fósiles como estos. Los Artrópodos presentan, ciertamente, una extraordinaria variedad de formas, lo que demuestra que este Phyllum había alcanzado una notable diversidad, incluso en las primeras etapas de su historia. La Figura 13 muestra 4 fósiles de las pizarras de Burgess, tomados más o menos al azar, para demostrar la diversidad de formas existentes.

Los Trilobites, que se desarrollaron durante el Paleozoico, forman un grupo completamente extinguido, pero en el Cámbrico y en el Ordovícico, presentan una gran variedad y amplia dispersión, comparables a las que presentan actualmente los Crustáceos. Son particularmente notables sus ojos que, aunque rudimentarios o ausentes en algunos casos, son en general compuestos, como los de las moscas, y es probable que, a parte del hecho de que los Trilobites vivían bajo el agua, tuvieran una visión del mundo similar al percibido por las moscas.

Las rocas del Cámbrico son abundantes en conchas misteriosas, cuyas afinidades son dudosas. Entre estas, están los Calyptoptomátidos p Hyolithes, calcáreos, de forma cónica, que a veces parecen estar divididas en el interior e incluso parece que poseían unos órganos en forma de aletas externas; en ocasiones se encuentra también un opérculo. Estas conchas son comunes en las pizarras del Cámbrico, pero su posición dentro del Reino Animal es muy dudosa.

Se conocen también otras conchas cónicas del Cámbrico; unas son calcáreas mientras que otras están formadas por fosfato cálcico, pudiendo ser extraídas de la roca que las contiene con un ácido débil. Con frecuencia resulta más sencillo llegar a conocer la forma de vida de los animales correspondientes a tales conchas, que averiguar lo que realmente eran.