La historia de la Tierra se refiere al desarrollo del planeta Tierra desde su formación hasta nuestros días. [1] [2] Casi todas las ramas de las ciencias naturales han contribuido a la comprensión de los principales eventos del pasado de la Tierra, caracterizados por constantes cambios geológicos y evolución biológica .
La escala de tiempo geológico (GTS), tal como la define la convención internacional, [3] describe los grandes períodos de tiempo desde el comienzo de la Tierra hasta el presente, y sus divisiones narran algunos eventos definitivos de la historia de la Tierra. (En el gráfico, Ma significa "hace un millón de años".) La Tierra se formó hace unos 4.540 millones de años, aproximadamente un tercio de la edad del universo , por acreción de la nebulosa solar . [4] [5] [6] La desgasificación volcánica probablemente creó la atmósfera primordial y luego el océano, pero la atmósfera primitiva casi no contenía oxígeno.. Gran parte de la Tierra se fundió debido a las frecuentes colisiones con otros cuerpos que llevaron a un vulcanismo extremo. Mientras que la Tierra estaba en su etapa más temprana ( Tierra Primitiva ), se cree que una colisión de impacto gigante con un cuerpo del tamaño de un planeta llamado Theia formó la Luna. Con el tiempo, la Tierra se enfrió, provocando la formación de una corteza sólida y permitiendo que el agua líquida en la superficie.
El eón de Hadean representa el tiempo anterior a un registro de vida confiable (fósil); comenzó con la formación del planeta y terminó hace 4.000 millones de años. Los siguientes eones Arcaicos y Proterozoicos produjeron los inicios de la vida en la Tierra y su evolución más temprana . El siguiente eón es el Fanerozoico , dividido en tres eras: el Paleozoico , una era de artrópodos, peces y la primera vida en la tierra; el Mesozoico , que abarcó el ascenso, el reinado y la extinción climática de los dinosaurios no aviares; y el cenozoico, que vio el surgimiento de los mamíferos. Los seres humanos reconocibles surgieron hace como mucho 2 millones de años, un período extremadamente pequeño en la escala geológica.
La evidencia indiscutible más antigua de vida en la Tierra data de hace al menos 3.500 millones de años, [7] [8] [9] durante la Era Eoarcaica , después de que una corteza geológica comenzara a solidificarse después del Eón Hadeano fundido anterior . Hay fósiles de esteras microbianas como los estromatolitos que se encuentran en areniscas de 348 mil millones de años descubiertas en Australia Occidental . [10] [11] [12] Otra evidencia física temprana de una sustancia biogénica es el grafito en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubierto en el suroeste de Groenlandia [13] , así como "restos de vida biótica " encontrados en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. [14] [15] Según uno de los investigadores, "Si la vida surgiera relativamente rápido en la Tierra ... entonces podría ser común en el universo ". [14]
Los organismos fotosintéticos aparecieron hace entre 3.200 y 2.400 millones de años y comenzaron a enriquecer la atmósfera con oxígeno. La vida permaneció mayormente pequeña y microscópica hasta hace unos 580 millones de años , cuando surgió la vida multicelular compleja , se desarrolló con el tiempo y culminó en la Explosión Cámbrica hace unos 541 millones de años. Esta repentina diversificación de formas de vida produjo la mayor parte de los principales filos conocidos hoy en día, y dividió el Eón Proterozoico del Período Cámbrico de la Era Paleozoica. Se estima que el 99 por ciento de todas las especies que alguna vez vivieron en la Tierra, más de cinco mil millones, [16] se han extinguido . [17] [18]Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra oscilan entre 10 millones y 14 millones, [19] de los cuales están documentados alrededor de 1,2 millones, pero más del 86 por ciento no se han descrito. [20] Sin embargo, recientemente se afirmó que 1 billón de especies viven actualmente en la Tierra, con solo una milésima parte del uno por ciento descrita. [21]
La corteza terrestre ha cambiado constantemente desde su formación, al igual que la vida desde su primera aparición. Las especies continúan evolucionando , adoptando nuevas formas, dividiéndose en especies hijas o extinguiéndose frente a entornos físicos en constante cambio. El proceso de la tectónica de placas continúa dando forma a los continentes y océanos de la Tierra y la vida que albergan.
Eones
En geocronología , el tiempo generalmente se mide en mya (hace millones de años), cada unidad representa el período de aproximadamente 1,000,000 de años en el pasado. La historia de la Tierra se divide en cuatro grandes eones , comenzando 4.540 millones de años con la formación del planeta. Cada eón vio los cambios más significativos en la composición, el clima y la vida de la Tierra. Posteriormente, cada eón se divide en eras , que a su vez se dividen en períodos , que a su vez se dividen en épocas .
| Eón | Tiempo (mya) | Descripción |
|---|---|---|
| Hadeano | 4.540–4.000 | La Tierra está formada por escombros alrededor del disco protoplanetario solar . No hay vida. Las temperaturas son extremadamente altas, con actividad volcánica frecuente y ambientes de aspecto infernal (de ahí el nombre del eón, que proviene de Hades ). La atmósfera es nebulosa. Posibles océanos tempranos o cuerpos de agua líquida. La Luna se forma en esta época probablemente debido a la colisión de un protoplaneta en la Tierra . |
| Arcaico | 4.000-2.500 | La vida procariota , la primera forma de vida, surge al comienzo de este eón, en un proceso conocido como abiogénesis . Los continentes de Ur , Vaalbara y Kenorland pueden haber existido en esta época. La atmósfera está compuesta por gases volcánicos y de efecto invernadero. |
| Proterozoico | 2.500–541 | El nombre de este eón significa "vida temprana". Surgen eucariotas , una forma de vida más compleja, incluidas algunas formas de organismos multicelulares . Las bacterias comienzan a producir oxígeno, dando forma a la tercera y actual atmósfera de la Tierra. En esta época se forman plantas, animales posteriores y posiblemente formas anteriores de hongos. Las fases temprana y tardía de este eón pueden haber pasado por períodos de " Tierra bola de nieve ", en los que todo el planeta sufrió temperaturas bajo cero. Los primeros continentes de Colombia , Rodinia y Pannotia , en ese orden, pueden haber existido en este eón. |
| Fanerozoico | 541 – presente | La vida compleja , incluidos los vertebrados , comienza a dominar el océano de la Tierra en un proceso conocido como explosión cámbrica . Pangea se forma y luego se disuelve en Laurasia y Gondwana , que a su vez se disuelven en los continentes actuales. Poco a poco, la vida se expande hacia la tierra y comienzan a aparecer formas familiares de plantas, animales y hongos, incluidos anélidos, insectos y reptiles, de ahí el nombre del eón, que significa "vida visible". Se producen varias extinciones masivas , entre las que se encuentran las aves, los descendientes de dinosaurios no aviares y, más recientemente, los mamíferos. Los animales modernos, incluidos los humanos, evolucionan en las fases más recientes de este eón. |
Escala de tiempo geológico
La historia de la Tierra se puede organizar cronológicamente de acuerdo con la escala de tiempo geológico , que se divide en intervalos basados en análisis estratigráficos . [2] [22] Las siguientes cinco líneas de tiempo muestran la escala de tiempo geológico. El primero muestra el tiempo completo desde la formación de la Tierra hasta el presente, pero esto deja poco espacio para el eón más reciente. Por lo tanto, la segunda línea de tiempo muestra una vista ampliada del eón más reciente. De manera similar, la era más reciente se expande en la tercera línea de tiempo, el período más reciente se expande en la cuarta línea de tiempo y la época más reciente se expande en la quinta línea de tiempo.
Miles de años (5º)
Formación del sistema solar
El modelo estándar para la formación del Sistema Solar (incluida la Tierra ) es la hipótesis de la nebulosa solar . [23] En este modelo, el Sistema Solar se formó a partir de una gran nube giratoria de polvo y gas interestelar llamada nebulosa solar . Estaba compuesto de hidrógeno y helio creado poco después del Big Bang 13,8 Ga (hace mil millones de años) y elementos más pesados expulsados por supernovas . Alrededor de 4.5 Ga , la nebulosa comenzó una contracción que pudo haber sido provocada por la onda de choque.de una supernova cercana . [24] Una onda de choque también habría hecho girar la nebulosa. Cuando la nube comenzó a acelerarse, su momento angular , la gravedad y la inercia la aplanaron en un disco protoplanetario perpendicular a su eje de rotación. Pequeñas perturbaciones debidas a colisiones y el momento angular de otros escombros grandes crearon los medios por los cuales comenzaron a formarse protoplanetas del tamaño de un kilómetro , orbitando el centro nebular. [25]
El centro de la nebulosa, que no tenía mucho momento angular, colapsó rápidamente y la compresión lo calentó hasta que comenzó la fusión nuclear de hidrógeno en helio. Después de una mayor contracción, una estrella T Tauri se encendió y evolucionó hacia el Sol . Mientras tanto, en la parte exterior de la nebulosa, la gravedad hizo que la materia se condensara alrededor de perturbaciones de densidad y partículas de polvo, y el resto del disco protoplanetario comenzó a separarse en anillos. En un proceso conocido como acreción descontrolada , fragmentos sucesivamente más grandes de polvo y escombros se agruparon para formar planetas. [25] La Tierra se formó de esta manera hace unos 4.540 millones de años (con una incertidumbre del 1%) [26][27] [4] [28] y se completó en gran parte en 10-20 millones de años. [29] El viento solar de la estrella T Tauri recién formada eliminó la mayor parte del material del disco que aún no se había condensado en cuerpos más grandes. Se espera que el mismo proceso produzca discos de acreción alrededor de prácticamente todas las estrellas recién formadas en el universo, algunas de las cuales producen planetas . [30]
La proto-Tierra creció por acreción hasta que su interior estuvo lo suficientemente caliente como para derretir los metales siderófilos pesados . Teniendo densidades más altas que los silicatos, estos metales se hundieron. Esta llamada catástrofe de hierro resultó en la separación de un manto primitivo y un núcleo (metálico) solo 10 millones de años después de que la Tierra comenzara a formarse, produciendo la estructura en capas de la Tierra y estableciendo la formación del campo magnético terrestre . [31] JA Jacobs [32] fue el primero en sugerir que el núcleo interno de la Tierra -a centro sólido distinto del líquido núcleo externo -está congelacióny crecer fuera del núcleo externo líquido debido al enfriamiento gradual del interior de la Tierra (alrededor de 100 grados Celsius por mil millones de años [33] ).
Eones de Hadean y Archean
El primer eón en la historia de la Tierra, el Hadeano , comienza con la formación de la Tierra y es seguido por el eón Arcaico en 3.8 Ga. [2] : 145 Las rocas más antiguas encontradas en la Tierra datan de aproximadamente 4.0 Ga, y los cristales de circonio detrítico más antiguos en rocas a aproximadamente 4.4 Ga, [34] [35] [36] poco después de la formación de la corteza terrestre y la Tierra misma. La hipótesis del impacto gigante para la formación de la Luna establece que poco después de la formación de una corteza inicial, la proto-Tierra fue impactada por un protoplaneta más pequeño, que expulsó parte del manto.y la corteza al espacio y creó la Luna. [37] [38] [39]
A partir de los recuentos de cráteres en otros cuerpos celestes, se infiere que un período de intensos impactos de meteoritos, llamado Bombardeo Pesado Tardío , comenzó alrededor de 4.1 Ga, y concluyó alrededor de 3.8 Ga, al final del Hadeano. [40] Además, el vulcanismo fue severo debido al gran flujo de calor y al gradiente geotérmico . [41] Sin embargo, los cristales de circonio detrítico fechados en 4.4 Ga muestran evidencia de haber estado en contacto con agua líquida, lo que sugiere que la Tierra ya tenía océanos o mares en ese momento. [34]
Al comienzo del Arcaico, la Tierra se había enfriado significativamente. Las formas de vida actuales no podrían haber sobrevivido en la superficie de la Tierra, porque la atmósfera de Arcaica carecía de oxígeno, por lo tanto, no tenía una capa de ozono para bloquear la luz ultravioleta. Sin embargo, se cree que la vida primordial comenzó a evolucionar en el Arcaico temprano, con fósiles candidatos que datan de alrededor de 3.5 Ga. [42] Algunos científicos incluso especulan que la vida podría haber comenzado durante el Hadeano temprano, ya en 4.4 Ga, sobreviviendo el posible período de Bombardeo Intenso Tardío en los respiraderos hidrotermales debajo de la superficie de la Tierra. [43]
Formación de la Luna
El único satélite natural de la Tierra , la Luna, es más grande en relación con su planeta que cualquier otro satélite del Sistema Solar. [nb 1] Durante el programa Apolo , se llevaron a la Tierra rocas de la superficie de la Luna. La datación radiométrica de estas rocas muestra que la Luna tiene 4.53 ± 0.01 mil millones de años, [46] formada al menos 30 millones de años después del Sistema Solar. [47] Nuevas evidencias sugieren que la Luna se formó incluso más tarde, 4,48 ± 0,02 Ga, o 70-110 millones de años después del inicio del Sistema Solar. [48]
Las teorías sobre la formación de la Luna deben explicar su formación tardía, así como los siguientes hechos. En primer lugar, la Luna tiene una densidad baja (3,3 veces la del agua, en comparación con 5,5 para la Tierra [49] ) y un pequeño núcleo metálico. En segundo lugar, prácticamente no hay agua ni otros volátiles en la Luna. En tercer lugar, la Tierra y la Luna tienen la misma firma isotópica de oxígeno (abundancia relativa de isótopos de oxígeno). De las teorías propuestas para explicar estos fenómenos, una es ampliamente aceptada: la hipótesis del impacto gigante propone que la Luna se originó después de que un cuerpo del tamaño de Marte (a veces llamado Theia [47] ) golpeó la proto-Tierra con un golpe indirecto. [1] : 256[50] [51]
La colisión liberó alrededor de 100 millones de veces más energía que el impacto más reciente de Chicxulub que se cree que causó la extinción de los dinosaurios no aviares. Fue suficiente para vaporizar algunas de las capas externas de la Tierra y derretir ambos cuerpos. [50] [1] : 256 Una parte del material del manto fue expulsada a la órbita alrededor de la Tierra. La hipótesis del impacto gigante predice que la Luna estaba agotada de material metálico, [52] lo que explica su composición anormal. [53] La eyección en órbita alrededor de la Tierra podría haberse condensado en un solo cuerpo en un par de semanas. Bajo la influencia de su propia gravedad, el material expulsado se convirtió en un cuerpo más esférico: la Luna.[54]
Primeros continentes
La convección del manto , el proceso que impulsa la tectónica de placas, es el resultado del flujo de calor desde el interior de la Tierra a la superficie de la Tierra. [55] : 2 Implica la creación de placas tectónicas rígidas en las dorsales oceánicas . Estas placas se destruyen por subducción en el manto en las zonas de subducción . Durante el Arcaico temprano (alrededor de 3.0 Ga) el manto estaba mucho más caliente que hoy, probablemente alrededor de 1.600 ° C (2.910 ° F), [56] : 82por lo que la convección en el manto fue más rápida. Aunque ocurrió un proceso similar a la tectónica de placas actual, esto también habría ido más rápido. Es probable que durante el Hadeano y el Arcaico, las zonas de subducción fueran más comunes y, por lo tanto, las placas tectónicas fueran más pequeñas. [1] : 258 [57]
La corteza inicial, formada cuando la superficie de la Tierra se solidificó por primera vez, desapareció por completo de una combinación de esta rápida tectónica de placas hadesas y los intensos impactos del Bombardeo Pesado Tardío. Sin embargo, se cree que tenía una composición basáltica , como la corteza oceánica actual , porque todavía se había producido poca diferenciación de la corteza. [1] : 258 Las primeras piezas más grandes de corteza continental , producto de la diferenciación de elementos más ligeros durante la fusión parcial en la corteza inferior, aparecieron al final del Hadeano, alrededor de 4.0 Ga. Lo que queda de estos primeros continentes pequeños se llaman cratones. Estos trozos de corteza del Hades tardío y del Arcaico temprano forman los núcleos alrededor de los cuales crecieron los continentes de hoy. [58]
Las rocas más antiguas de la Tierra se encuentran en el cratón norteamericano de Canadá . Son tonalitas de aproximadamente 4.0 Ga. Muestran trazas de metamorfismo por alta temperatura, pero también granos sedimentarios que han sido redondeados por la erosión durante el transporte por agua, lo que demuestra que entonces existían ríos y mares. [59] Los cratones consisten principalmente en dos tipos alternos de terrenos . Los primeros son los llamados cinturones de piedra verde , que consisten en rocas sedimentarias metamorfoseadas de bajo grado. Estas "piedras verdes" son similares a los sedimentos que se encuentran hoy en las trincheras oceánicas., por encima de las zonas de subducción. Por esta razón, las piedras verdes a veces se ven como evidencia de subducción durante el Arcaico. El segundo tipo es un complejo de rocas magmáticas félsicas . Estas rocas son en su mayoría tonalita, trondhjemita o granodiorita , tipos de rocas similares en composición al granito (por lo tanto, tales terrenos se denominan TTG-terranes). Los complejos TTG se ven como las reliquias de la primera corteza continental, formada por la fusión parcial del basalto. [60] : Capítulo 5
Océanos y atmósfera
A menudo se describe que la Tierra tuvo tres atmósferas. La primera atmósfera, capturada de la nebulosa solar, estaba compuesta por elementos ligeros ( atmófilos ) de la nebulosa solar, principalmente hidrógeno y helio. Una combinación del viento solar y el calor de la Tierra habría expulsado esta atmósfera, como resultado de lo cual la atmósfera ahora está agotada de estos elementos en comparación con las abundancias cósmicas. [62] Después del impacto que creó la Luna, la Tierra fundida liberó gases volátiles; y posteriormente los volcanes liberaron más gases , completando una segunda atmósfera rica en gases de efecto invernadero pero pobre en oxígeno. [1] : 256 Finalmente, la tercera atmósfera, rica en oxígeno, emergió cuando las bacteriascomenzó a producir oxígeno alrededor de 2.8 Ga. [63] : 83–84, 116–117
En los primeros modelos de formación de la atmósfera y el océano, la segunda atmósfera se formaba mediante la desgasificación de volátiles del interior de la Tierra. Ahora se considera probable que muchos de los volátiles se hayan entregado durante la acreción mediante un proceso conocido como desgasificación por impacto en el que los cuerpos entrantes se vaporizan con el impacto. Por lo tanto, el océano y la atmósfera habrían comenzado a formarse incluso cuando se formó la Tierra. [64] La nueva atmósfera probablemente contenía vapor de agua , dióxido de carbono, nitrógeno y cantidades más pequeñas de otros gases. [sesenta y cinco]
Los planetesimales a una distancia de 1 unidad astronómica (AU), la distancia entre la Tierra y el Sol, probablemente no aportaron agua a la Tierra porque la nebulosa solar estaba demasiado caliente para que se formara hielo y la hidratación de las rocas por el vapor de agua lo haría. han tardado demasiado. [64] [66] El agua debe haber sido suministrada por meteoritos del cinturón de asteroides exterior y algunos embriones planetarios grandes de más de 2,5 UA. [64] [67] Los cometas también pueden haber contribuido. Aunque la mayoría de los cometas se encuentran hoy en órbitas más alejadas del Sol que Neptuno , las simulaciones por computadora muestran que originalmente eran mucho más comunes en las partes internas del Sistema Solar. [59] : 130-132
A medida que la Tierra se enfrió, se formaron nubes . La lluvia creó los océanos. Evidencia reciente sugiere que los océanos pueden haber comenzado a formarse tan pronto como 4.4 Ga. [34] Al comienzo del eón Arcaico, ya cubrían gran parte de la Tierra. Esta formación temprana ha sido difícil de explicar debido a un problema conocido como la paradoja del Sol joven y débil . Se sabe que las estrellas se vuelven más brillantes a medida que envejecen, y en el momento de su formación, el Sol habría estado emitiendo solo el 70% de su energía actual. Por lo tanto, el Sol se ha vuelto un 30% más brillante en los últimos 4.500 millones de años. [68] Muchos modelos indican que la Tierra estaría cubierta de hielo. [69] [64] Una solución probable es que haya suficiente dióxido de carbono y metano para producir unefecto invernadero . El dióxido de carbono habría sido producido por volcanes y el metano por microbios primitivos. Otro gas de efecto invernadero, el amoníaco , habría sido expulsado por los volcanes pero rápidamente destruido por la radiación ultravioleta. [63] : 83
Origen de la vida
Cronología de la vida | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
−4500 - - - - −4000 - - - - −3500 - - - - −3000 - - - - −2500 - - - - −2000 - - - - −1500 - - - - −1000 - - - - −500 - - - - 0 - | Agua Vida unicelular Fotosíntesis Eucariotas Vida multicelular P l a n t s Artrópodos Moluscos Flores Dinosaurios Mamíferos Aves Primates H a d e a n A r c h e a n P r o t e r o z o i c P h una n e r o z o i c |
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(hace millones de años ) * Edad de Hielo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Una de las razones del interés por la atmósfera y el océano primitivos es que forman las condiciones en las que surgió la vida por primera vez. Hay muchos modelos, pero poco consenso, sobre cómo surgió la vida a partir de sustancias químicas inertes; Los sistemas químicos creados en el laboratorio no alcanzan la complejidad mínima para un organismo vivo. [70] [71]
El primer paso en el surgimiento de la vida puede haber sido reacciones químicas que produjeron muchos de los compuestos orgánicos más simples , incluidas las nucleobases y los aminoácidos , que son los componentes básicos de la vida. Un experimento realizado en 1953 por Stanley Miller y Harold Urey mostró que tales moléculas podían formarse en una atmósfera de agua, metano, amoníaco e hidrógeno con la ayuda de chispas para imitar el efecto de un rayo . [72] Aunque la composición atmosférica probablemente fue diferente de la utilizada por Miller y Urey, experimentos posteriores con composiciones más realistas también lograron sintetizar moléculas orgánicas. [73] Las simulaciones por computadora muestran que las moléculas orgánicas extraterrestres podrían haberse formado en el disco protoplanetario antes de la formación de la Tierra. [74]
Se podría haber alcanzado una complejidad adicional a partir de al menos tres posibles puntos de partida: la autorreplicación , la capacidad de un organismo para producir descendencia que sea similar a él; metabolismo , su capacidad para alimentarse y repararse a sí mismo; y membranas celulares externas , que permiten la entrada de alimentos y la salida de productos de desecho, pero excluyen sustancias no deseadas. [75]
Replicación primero: mundo de ARN
Incluso los miembros más simples de los tres dominios modernos de la vida usan el ADN para registrar sus "recetas" y un conjunto complejo de moléculas de ARN y proteínas para "leer" estas instrucciones y usarlas para el crecimiento, mantenimiento y autorreplicación.
El descubrimiento de que una especie de molécula de ARN llamada ribozima puede catalizar tanto su propia replicación como la construcción de proteínas llevó a la hipótesis de que las formas de vida anteriores se basaban completamente en ARN. [76] Podrían haber formado un mundo de ARN en el que hubiera individuos pero no especies , ya que las mutaciones y las transferencias horizontales de genes habrían significado que la descendencia de cada generación probablemente tuviera genomas diferentes de aquellos con los que comenzaron sus padres. [77]Posteriormente, el ARN habría sido reemplazado por ADN, que es más estable y, por lo tanto, puede construir genomas más largos, ampliando la gama de capacidades que puede tener un solo organismo. [78] Las ribozimas siguen siendo los componentes principales de los ribosomas , las "fábricas de proteínas" de las células modernas. [79]
Aunque en laboratorios se han producido artificialmente moléculas de ARN cortas y autorreplicantes, [80] se han suscitado dudas sobre si es posible la síntesis natural no biológica de ARN. [81] [82] [83] Es posible que las primeras ribozimas se hayan formado a partir de ácidos nucleicos más simples , como PNA , TNA o GNA , que habrían sido reemplazados más tarde por RNA. [84] [85] Se han propuesto otros replicadores de pre-ARN , incluidos los cristales [86] : 150 e incluso los sistemas cuánticos. [87]
En 2003 se propuso que los precipitados de sulfuro metálico poroso ayudarían a la síntesis de ARN a aproximadamente 100 ° C (212 ° F) y a presiones del fondo del océano cerca de los respiraderos hidrotermales . En esta hipótesis, las proto-células estarían confinadas en los poros del sustrato metálico hasta el posterior desarrollo de membranas lipídicas. [88]
Primero el metabolismo: mundo hierro-azufre
Otra hipótesis de larga data es que la primera vida estaba compuesta por moléculas de proteínas. Los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas , se sintetizan fácilmente en condiciones prebióticas plausibles, al igual que los péptidos pequeños ( polímeros de aminoácidos) que son buenos catalizadores. [89] : 295–297 Una serie de experimentos que comenzaron en 1997 mostraron que los aminoácidos y péptidos podrían formarse en presencia de monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno con sulfuro de hierro y sulfuro de níquel.como catalizadores. La mayoría de los pasos en su ensamblaje requirieron temperaturas de alrededor de 100 ° C (212 ° F) y presiones moderadas, aunque una etapa requirió 250 ° C (482 ° F) y una presión equivalente a la encontrada bajo 7 kilómetros (4,3 millas) de rock. Por lo tanto, la síntesis autosostenida de proteínas podría haber ocurrido cerca de los respiraderos hidrotermales. [90]
Una dificultad con el escenario del metabolismo primero es encontrar una manera de que los organismos evolucionen. Sin la capacidad de replicarse como individuos, los agregados de moléculas tendrían "genomas composicionales" (recuentos de especies moleculares en el agregado) como objetivo de la selección natural. Sin embargo, un modelo reciente muestra que tal sistema no puede evolucionar en respuesta a la selección natural. [91]
Primero las membranas: el mundo de los lípidos
Se ha sugerido que las "burbujas" de lípidos de doble pared como las que forman las membranas externas de las células pueden haber sido un primer paso esencial. [92] Los experimentos que simularon las condiciones de la Tierra primitiva han informado de la formación de lípidos, que pueden formar espontáneamente liposomas , "burbujas" de doble pared y luego reproducirse. Aunque no son intrínsecamente portadores de información como lo son los ácidos nucleicos, estarían sujetos a la selección natural para su longevidad y reproducción. Entonces, los ácidos nucleicos como el ARN podrían haberse formado más fácilmente dentro de los liposomas que en el exterior. [93]
La teoría de la arcilla
Algunas arcillas , en particular la montmorillonita , tienen propiedades que las convierten en aceleradores plausibles para el surgimiento de un mundo de ARN: crecen por autorreplicación de su patrón cristalino, están sujetas a un análogo de la selección natural (como la arcilla "especie" que crece más rápido en un entorno particular rápidamente se vuelve dominante) y puede catalizar la formación de moléculas de ARN. [94] Aunque esta idea no se ha convertido en el consenso científico, todavía cuenta con partidarios activos. [95] : 150-158 [86]
La investigación en 2003 informó que la montmorillonita también podría acelerar la conversión de ácidos grasos en "burbujas", y que las burbujas podrían encapsular el ARN adherido a la arcilla. Las burbujas pueden crecer absorbiendo lípidos adicionales y dividiéndose. La formación de las primeras células puede haber sido ayudada por procesos similares. [96]
Una hipótesis similar presenta arcillas ricas en hierro autorreplicantes como progenitoras de nucleótidos , lípidos y aminoácidos. [97]
Último antepasado común universal
Se cree que de esta multiplicidad de protoceldas, solo sobrevivió una línea . La evidencia filogenética actual sugiere que el último ancestro universal (LUA) vivió durante el eón arcaico temprano , quizás 3.5 Ga o antes. [98] [99] Esta célula LUA es el antepasado de toda la vida en la Tierra hoy. Probablemente era un procariota , que poseía una membrana celular y probablemente ribosomas, pero que carecía de un núcleo o de orgánulos unidos a la membrana , como las mitocondrias o los cloroplastos . Al igual que las células modernas, utilizó el ADN como código genético, el ARN para la transferencia de información y la síntesis de proteínas.y enzimas para catalizar reacciones . Algunos científicos creen que en lugar de que un solo organismo sea el último antepasado común universal, había poblaciones de organismos que intercambiaban genes por transferencia lateral de genes . [98]
Eón proterozoico
El eón del Proterozoico duró desde hace 2,5 Ga hasta 542 Ma (millones de años). [2] : 130 En este lapso de tiempo, los cratones se convirtieron en continentes con tamaños modernos. El cambio a una atmósfera rica en oxígeno fue un acontecimiento crucial. La vida se desarrolló de procariotas a eucariotas y formas multicelulares. El Proterozoico vio un par de edades de hielo severas llamadas Tierras de bolas de nieve . Después de la última bola de nieve de la Tierra alrededor de 600 Ma, la evolución de la vida en la Tierra se aceleró. Aproximadamente 580 Ma, la biota de Ediacara formó el preludio de la Explosión Cámbrica . [ cita requerida ]
Revolución de oxígeno
Las primeras células absorbieron energía y alimentos del entorno circundante. Utilizaron la fermentación , la descomposición de compuestos más complejos en compuestos menos complejos con menos energía, y utilizaron la energía así liberada para crecer y reproducirse. La fermentación solo puede ocurrir en un ambiente anaeróbico (sin oxígeno). La evolución de la fotosíntesis hizo posible que las células obtuvieran energía del Sol. [100] : 377
La mayor parte de la vida que cubre la superficie de la Tierra depende directa o indirectamente de la fotosíntesis. La forma más común, la fotosíntesis oxigenada, convierte el dióxido de carbono, el agua y la luz solar en alimento. Captura la energía de la luz solar en moléculas ricas en energía como el ATP, que luego proporciona la energía para producir azúcares. Para suministrar los electrones en el circuito, el hidrógeno se extrae del agua, dejando oxígeno como producto de desecho. [101] Algunos organismos, incluidas las bacterias púrpuras y las bacterias verdes del azufre , utilizan una forma de fotosíntesis anoxigénica que utiliza alternativas al hidrógeno extraído del agua como donantes de electrones ; ejemplos son sulfuro de hidrógeno, azufre y hierro. Tal extremófiloLos organismos están restringidos a entornos que de otro modo serían inhóspitos, como fuentes termales y respiraderos hidrotermales. [100] : 379–382 [102]
La forma anoxigénica más simple surgió alrededor de 3.8 Ga, poco después de la aparición de la vida. El momento de la fotosíntesis oxigenada es más controvertido; ciertamente había aparecido en alrededor de 2,4 Ga, pero algunos investigadores lo situaron hasta 3,2 Ga. [101] Este último "probablemente aumentó la productividad global en al menos dos o tres órdenes de magnitud". [103] [104] Entre los restos más antiguos de formas de vida productoras de oxígeno se encuentran los estromatolitos fósiles . [103] [104] [61]
Al principio, el oxígeno liberado estaba ligado a piedra caliza , hierro y otros minerales. El hierro oxidado aparece como capas rojas en estratos geológicos llamados formaciones de hierro en bandas que se formaron en abundancia durante el período sideriano (entre 2500 Ma y 2300 Ma). [2] : 133 Cuando la mayoría de los minerales expuestos que reaccionaban fácilmente se oxidaron, el oxígeno finalmente comenzó a acumularse en la atmósfera. Aunque cada célula solo produjo una pequeña cantidad de oxígeno, el metabolismo combinado de muchas células durante un vasto tiempo transformó la atmósfera de la Tierra a su estado actual. Esta fue la tercera atmósfera de la Tierra. [105] : 50–51 [63] :83–84, 116–117
La radiación ultravioleta solar estimuló algo de oxígeno para formar ozono , que se acumuló en una capa cerca de la parte superior de la atmósfera. La capa de ozono absorbió, y aún absorbe, una cantidad significativa de la radiación ultravioleta que una vez pasó a través de la atmósfera. Permitió que las células colonizaran la superficie del océano y, finalmente, la tierra: sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta que bombardeaba la tierra y el mar habría provocado niveles insostenibles de mutación en las células expuestas. [106] [59] : 219–220
La fotosíntesis tuvo otro impacto importante. El oxígeno era tóxico; Mucha vida en la Tierra probablemente se extinguió a medida que aumentaron sus niveles en lo que se conoce como la catástrofe del oxígeno . Las formas resistentes sobrevivieron y prosperaron, y algunas desarrollaron la capacidad de usar oxígeno para aumentar su metabolismo y obtener más energía del mismo alimento. [106]
Tierra bola de nieve
La evolución natural del Sol lo hizo progresivamente más luminoso durante los eones Arcaico y Proterozoico; la luminosidad del Sol aumenta un 6% cada mil millones de años. [59] : 165 Como resultado, la Tierra comenzó a recibir más calor del Sol en el eón Proterozoico. Sin embargo, la Tierra no se calentó. En cambio, el registro geológico sugiere que se enfrió dramáticamente durante el Proterozoico temprano. Los depósitos glaciares encontrados en Sudáfrica se remontan a 2,2 Ga, momento en el que, según la evidencia paleomagnética , deben haber estado ubicados cerca del ecuador. Así, esta glaciación, conocida como glaciación huroniana, puede haber sido global. Algunos científicos sugieren que esto fue tan severo que la Tierra se congeló desde los polos hasta el ecuador, una hipótesis llamada Tierra bola de nieve. [107]
La edad de hielo de Huron podría haber sido causada por el aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera, lo que provocó la disminución del metano (CH 4 ) en la atmósfera. El metano es un gas de efecto invernadero fuerte, pero con el oxígeno reacciona para formar CO 2 , un gas de efecto invernadero menos eficaz. [59] : 172 Cuando el oxígeno libre estuvo disponible en la atmósfera, la concentración de metano podría haber disminuido drásticamente, lo suficiente como para contrarrestar el efecto del aumento del flujo de calor del Sol. [108]
Sin embargo, el término Tierra de bolas de nieve se usa más comúnmente para describir edades de hielo extremas posteriores durante el período Criogénico . Hubo cuatro períodos, cada uno de los cuales duró unos 10 millones de años, hace entre 750 y 580 millones de años, en los que se cree que la tierra estaba cubierta de hielo, aparte de las montañas más altas, y las temperaturas promedio eran de aproximadamente -50 ° C (-58 ° C). F). [109] La bola de nieve puede deberse en parte a la ubicación del supercontinente Rodinia a ambos lados del ecuador.. El dióxido de carbono se combina con la lluvia para meteorizar las rocas y formar ácido carbónico, que luego se arrastra hacia el mar, extrayendo así el gas de efecto invernadero de la atmósfera. Cuando los continentes están cerca de los polos, el avance del hielo cubre las rocas, frenando la reducción de dióxido de carbono, pero en el criogénico la erosión de Rodinia pudo continuar sin control hasta que el hielo avanzó hacia los trópicos. Es posible que el proceso finalmente se haya revertido por la emisión de dióxido de carbono de los volcanes o la desestabilización de los hidratos de gas metano . Según la teoría alternativa de Slushball Earth , incluso en el apogeo de las edades de hielo todavía había aguas abiertas en el ecuador. [110] [111]
Aparición de eucariotas
La taxonomía moderna clasifica la vida en tres dominios. El momento de su origen es incierto. El dominio de las bacterias probablemente se separó primero de las otras formas de vida (a veces llamado Neomura ), pero esta suposición es controvertida. Poco después de esto, en 2 Ga, [112] el Neomura se dividió en Archaea y Eukarya . Las células eucariotas (Eukarya) son más grandes y más complejas que las células procariotas (Bacteria y Archaea), y el origen de esa complejidad recién ahora se está conociendo. [ cita requerida ] Los primeros fósiles que poseen características típicas de los hongos datan del Paleoproterozoicoera, hace unos 2,4; estos organismos bentónicos multicelulares tenían estructuras filamentosas capaces de anastomosis . [113]
Alrededor de este tiempo, se formó la primera proto-mitocondria . Una célula bacteriana relacionada con la actual Rickettsia , [114] que había evolucionado a oxígeno a metabolizar , entró en una célula procariota más grande, que carecía de esa capacidad. Quizás la célula grande intentó digerir la más pequeña pero falló (posiblemente debido a la evolución de las defensas de las presas). Es posible que la celda más pequeña haya intentado parasitar a la más grande. En cualquier caso, la celda más pequeña sobrevivió dentro de la celda más grande. Usando oxígeno, metabolizó los productos de desecho de las células más grandes y obtuvo más energía. Parte de este exceso de energía se devolvió al anfitrión. La celda más pequeña se replica dentro de la más grande. Pronto, una simbiosis establedesarrollado entre la célula grande y las células más pequeñas dentro de ella. Con el tiempo, la célula huésped adquirió algunos genes de las células más pequeñas y los dos tipos se volvieron dependientes entre sí: la célula más grande no podría sobrevivir sin la energía producida por las más pequeñas, y estas, a su vez, no podrían sobrevivir sin la materias primas proporcionadas por la celda más grande. La célula completa ahora se considera un solo organismo , y las células más pequeñas se clasifican como orgánulos llamados mitocondrias. [115]
Un evento similar ocurrió con cianobacterias fotosintéticas [116] que ingresaron a grandes células heterótrofas y se convirtieron en cloroplastos. [105] : 60–61 [117] : 536–539 Probablemente como resultado de estos cambios, una línea de células capaces de realizar la fotosíntesis se separó de los otros eucariotas hace más de mil millones de años. Probablemente hubo varios eventos de inclusión de este tipo. Además de la teoría endosimbiótica bien establecida del origen celular de las mitocondrias y los cloroplastos, existen teorías de que las células conducen a peroxisomas , mientras que las espiroquetas conducen a cilios y flagelos., y que quizás un virus de ADN condujo al núcleo celular, [118] [119] aunque ninguno de ellos es ampliamente aceptado. [120]
Los arqueos, las bacterias y los eucariotas continuaron diversificándose y volviéndose más complejos y mejor adaptados a sus entornos. Cada dominio se dividió repetidamente en varios linajes, aunque se sabe poco sobre la historia de las arqueas y las bacterias. Alrededor de 1.1 Ga, el supercontinente Rodinia se estaba reuniendo. [121] [122] Las líneas de plantas , animales y hongos se habían dividido, aunque todavía existían como células solitarias. Algunos de ellos vivían en colonias, y gradualmente una división del trabajocomenzó a tener lugar; por ejemplo, las células de la periferia podrían haber comenzado a asumir roles diferentes a los del interior. Aunque la división entre una colonia con células especializadas y un organismo multicelular no siempre es clara, hace alrededor de mil millones de años [123] surgieron las primeras plantas multicelulares, probablemente algas verdes . [124] Posiblemente alrededor de 900 Ma [117] : 488 la verdadera multicelularidad también había evolucionado en los animales. [ cita requerida ]
Al principio, probablemente se parecía a las esponjas de hoy , que tienen células totipotentes que permiten que un organismo alterado se vuelva a ensamblar. [117] : 483–487 A medida que se completaba la división del trabajo en todas las líneas de organismos multicelulares, las células se volvían más especializadas y más dependientes unas de otras; las células aisladas morirían. [ cita requerida ]
Supercontinentes en el Proterozoico
Las reconstrucciones del movimiento de las placas tectónicas en los últimos 250 millones de años (las eras Cenozoica y Mesozoica) se pueden hacer de manera confiable utilizando el ajuste de los márgenes continentales, las anomalías magnéticas del suelo oceánico y los polos paleomagnéticos. Ninguna corteza oceánica se remonta más atrás que eso, por lo que las reconstrucciones anteriores son más difíciles. Los polos paleomagnéticos se complementan con evidencia geológica como cinturones orogénicos , que marcan los bordes de placas antiguas y distribuciones pasadas de flora y fauna. Cuanto más atrás en el tiempo, más escasos y difíciles de interpretar se vuelven los datos y más inciertas son las reconstrucciones. [125] : 370
A lo largo de la historia de la Tierra, ha habido momentos en que los continentes chocaron y formaron un supercontinente, que luego se dividió en nuevos continentes. Aproximadamente 1000 a 830 Ma, la mayor parte de la masa continental se unió en el supercontinente Rodinia. [125] : 370 [126] Rodinia pudo haber sido precedido por continentes Proterozoicos Temprano-Medio llamados Nuna y Columbia. [125] : 374 [127] [128]
Después de la ruptura de Rodinia alrededor de 800 Ma, los continentes pueden haber formado otro supercontinente de corta duración alrededor de 550 Ma. El hipotético supercontinente a veces se denomina Pannotia o Vendia . [129] : 321–322 La evidencia de ello es una fase de colisión continental conocida como orogenia panafricana , que se unió a las masas continentales de las actuales África, Sudamérica, Antártida y Australia. La existencia de Pannotia depende del momento de la ruptura entre Gondwana (que incluyó la mayor parte de la masa continental ahora en el hemisferio sur, así como la Península Arábiga y el subcontinente indio ) yLaurentia (aproximadamente equivalente a la actual América del Norte). [125] : 374 Es al menos cierto que al final del eón Proterozoico, la mayor parte de la masa continental yacía unida en una posición alrededor del polo sur. [130]
Clima y vida del Proterozoico tardío
El final del Proterozoico vio al menos dos Tierras Bola de Nieve, tan severas que la superficie de los océanos puede haber estado completamente congelada. Esto sucedió alrededor de 716,5 y 635 Ma, en el período Criogeniano . [131] La intensidad y el mecanismo de ambas glaciaciones aún están bajo investigación y son más difíciles de explicar que la Tierra de la bola de nieve del Proterozoico temprano. [132] La mayoría de los paleoclimatólogos creen que los episodios de frío estaban relacionados con la formación del supercontinente Rodinia. [133] Debido a que Rodinia se centró en el ecuador, las tasas de meteorización química aumentaron y se extrajo dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera. Porque CO 2es un gas de efecto invernadero importante, los climas se enfrían a nivel mundial. [ cita requerida ] De la misma manera, durante las Tierras Bola de Nieve, la mayor parte de la superficie continental estaba cubierta con permafrost , lo que disminuyó nuevamente la meteorización química, lo que llevó al final de las glaciaciones. Una hipótesis alternativa es que se escapó suficiente dióxido de carbono a través de la desgasificación volcánica que el efecto invernadero resultante elevó las temperaturas globales. [133] El aumento de la actividad volcánica resultó de la ruptura de Rodinia aproximadamente al mismo tiempo. [ cita requerida ]
El período criogénico fue seguido por el período ediacárico , que se caracterizó por un rápido desarrollo de nuevas formas de vida multicelulares. [134] No está claro si existe una conexión entre el final de las severas glaciaciones y el aumento de la diversidad de la vida, pero no parece una coincidencia. Las nuevas formas de vida, llamadas Ediacara biota, eran más grandes y diversas que nunca. Aunque la taxonomía de la mayoría de las formas de vida de Ediacara no está clara, algunas eran antepasados de grupos de la vida moderna. [135] Desarrollos importantes fueron el origen de las células musculares y neurales. Ninguno de los fósiles de Ediacara tenía partes del cuerpo duras como esqueletos. Estos aparecen por primera vez después del límite entre el Proterozoico y el Fanerozoico.eones o períodos ediacáricos y cámbrico. [ cita requerida ]
Eón fanerozoico
El Fanerozoico es el eón actual de la Tierra, que comenzó hace aproximadamente 542 millones de años. Consiste en tres eras: Paleozoica , Mesozoica y Cenozoica , [22] y es la época en la que la vida multicelular se diversificó enormemente en casi todos los organismos conocidos en la actualidad. [136]
La era Paleozoica ("vieja vida") fue la primera y más larga era del eón Fanerozoico, que duró de 542 a 251 Ma. [22] Durante el Paleozoico, surgieron muchos grupos de vida modernos. La vida colonizó la tierra, primero plantas, luego animales. Ocurrieron dos grandes extinciones. Los continentes formados en la ruptura de Pannotia y Rodinia al final del Proterozoico se movieron lentamente juntos nuevamente, formando el supercontinente Pangea en el Paleozoico tardío. [ cita requerida ]
La era Mesozoica ("vida media") duró desde 251 Ma hasta 66 Ma. [22] Se subdivide en los períodos Triásico , Jurásico y Cretácico . La era comenzó con el evento de extinción del Pérmico-Triásico , el evento de extinción más grave en el registro fósil; El 95% de las especies de la Tierra se extinguieron. [137] Terminó con el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno que acabó con los dinosaurios . [ cita requerida ] .
La era Cenozoica ("nueva vida") comenzó en 66 Ma, [22] y se subdivide en los períodos Paleógeno , Neógeno y Cuaternario. Estos tres períodos se dividen en siete subdivisiones, con el Paleógeno compuesto por Paleoceno , Eoceno y Oligoceno , el Neógeno dividido en Mioceno , Plioceno y Cuaternario compuesto por Pleistoceno y Holoceno. [138]Mamíferos, aves, anfibios, cocodrilos, tortugas y lepidosaurios sobrevivieron al evento de extinción del Cretácico-Paleógeno que acabó con los dinosaurios no aviares y muchas otras formas de vida, y esta es la era durante la cual se diversificaron en sus formas modernas. [ cita requerida ]
Tectónica, paleogeografía y clima
Al final del Proterozoico, el supercontinente Pannotia se había dividido en los continentes más pequeños Laurentia, Baltica , Siberia y Gondwana. [139] Durante los períodos en que los continentes se separan, la actividad volcánica forma más corteza oceánica. Debido a que la corteza volcánica joven es relativamente más caliente y menos densa que la corteza oceánica antigua, los fondos oceánicos se elevan durante esos períodos. Esto hace que suba el nivel del mar . Por lo tanto, en la primera mitad del Paleozoico, grandes áreas de los continentes estaban por debajo del nivel del mar. [ cita requerida ]
Los climas tempranos del Paleozoico eran más cálidos que los actuales, pero al final del Ordovícico se produjo una corta edad de hielo durante la cual los glaciares cubrieron el polo sur, donde se encontraba el enorme continente Gondwana. Los rastros de glaciación de este período solo se encuentran en la antigua Gondwana. Durante la edad de hielo del Ordovícico tardío, se produjeron algunas extinciones masivas, en las que desaparecieron muchos braquiópodos , trilobites, briozoos y corales . Estas especies marinas probablemente no podrían lidiar con la temperatura decreciente del agua del mar. [140]
Los continentes Laurentia y Baltica chocaron entre 450 y 400 Ma, durante la Orogenia Caledonia , para formar Laurussia (también conocida como Euramerica). [141] Los rastros del cinturón montañoso que causó esta colisión se pueden encontrar en Escandinavia , Escocia y los Apalaches del norte . En el período Devónico (416–359 Ma) [22] Gondwana y Siberia comenzaron a moverse hacia Laurussia. La colisión de Siberia con Laurussia provocó la Orogenia Uraliana , la colisión de Gondwana con Laurussia se llama Orogenia Varisca u Herciniana en Europa o Orogenia Alegheniana.en Norte América. La última fase tuvo lugar durante el período Carbonífero (359-299 Ma) [22] y resultó en la formación del último supercontinente, Pangea. [60]
Hacia 180 Ma, Pangea se dividió en Laurasia y Gondwana. [ cita requerida ]
Explosión cámbrica
La tasa de evolución de la vida registrada por los fósiles se aceleró en el período Cámbrico (542–488 Ma). [22] La repentina aparición de muchas especies, filos y formas nuevas en este período se denomina Explosión Cámbrica. El fomento biológico en la Explosión Cámbrica no tuvo precedentes antes y desde entonces. [59] : 229 Mientras que las formas de vida de Ediacara parecen todavía primitivas y no son fáciles de colocar en ningún grupo moderno, al final del Cámbrico ya estaban presentes la mayoría de los filos modernos. El desarrollo de partes duras del cuerpo como conchas, esqueletos o exoesqueletos en animales como moluscos , equinodermos ,los crinoides y artrópodos (un grupo bien conocido de artrópodos del Paleozoico inferior son los trilobites ) hicieron que la preservación y fosilización de tales formas de vida sea más fácil que las de sus ancestros proterozoicos. Por esta razón, se sabe mucho más sobre la vida en y después del Cámbrico que sobre la de períodos más antiguos. Algunos de estos grupos cámbricos parecen complejos, pero aparentemente son bastante diferentes de la vida moderna; ejemplos son Anomalocaris y Haikouichthys . Más recientemente, sin embargo, parecen haber encontrado un lugar en la clasificación moderna. [ cita requerida ]
Durante el Cámbrico aparecieron los primeros animales vertebrados , entre ellos los primeros peces . [117] : 357 Una criatura que podría haber sido el antepasado de los peces, o probablemente estuvo estrechamente relacionada con ellos, fue Pikaia . Tenía una notocorda primitiva , una estructura que podría haberse convertido en una columna vertebral más tarde. Los primeros peces con mandíbulas ( Gnathostomata ) aparecieron durante el siguiente período geológico, el Ordovícico . La colonización de nuevos nichosresultó en tamaños corporales masivos. De esta manera, los peces de tamaño creciente evolucionaron durante el Paleozoico temprano, como el placodermo titánico Dunkleosteus , que podía crecer 7 metros (23 pies) de largo. [ cita requerida ]
La diversidad de formas de vida no aumentó mucho debido a una serie de extinciones masivas que definen unidades bioestratigráficas generalizadas llamadas biómeros . [142] Después de cada pulso de extinción, las regiones de la plataforma continental fueron repobladas por formas de vida similares que pueden haber estado evolucionando lentamente en otros lugares. [143] A finales del Cámbrico, los trilobites habían alcanzado su mayor diversidad y dominaban casi todos los conjuntos fósiles. [144] : 34
Colonización de tierras
La acumulación de oxígeno a partir de la fotosíntesis dio como resultado la formación de una capa de ozono que absorbió gran parte de la radiación ultravioleta del Sol , lo que significa que los organismos unicelulares que llegaron a la tierra tenían menos probabilidades de morir, y los procariotas comenzaron a multiplicarse y adaptarse mejor para sobrevivir fuera del agua. Los linajes procariotas [145] probablemente habían colonizado la tierra desde 2.6 Ga [146] incluso antes del origen de los eucariotas. Durante mucho tiempo, la tierra permaneció desprovista de organismos multicelulares. El supercontinente Pannotia se formó alrededor de 600 Ma y luego se rompió 50 millones de años después. [147] Los peces, los primeros vertebrados , evolucionaron en los océanos alrededor de 530 Ma. [117] :354 Un evento de extinción importante ocurrió cerca del final del período Cámbrico, [148] que terminó en 488 Ma. [149]
Hace varios cientos de millones de años, las plantas (probablemente parecidas a las algas ) y los hongos comenzaron a crecer en los bordes del agua y luego fuera de ella. [150] : 138-140 Los fósiles más antiguos de hongos terrestres y plantas datan de 480-460 Ma, aunque la evidencia molecular sugiere que los hongos pueden haber colonizado la tierra desde 1000 Ma y las plantas 700 Ma. [151] Inicialmente permaneciendo cerca de la orilla del agua, las mutaciones y variaciones dieron como resultado una mayor colonización de este nuevo entorno. El momento de los primeros animales en abandonar los océanos no se conoce con precisión: la evidencia clara más antigua es de artrópodos en tierra alrededor de 450 Ma, [152]quizás prosperando y adaptándose mejor debido a la gran fuente de alimento proporcionada por las plantas terrestres. También hay evidencia no confirmada de que los artrópodos pueden haber aparecido en tierra desde hace 530 Ma. [153]
Evolución de los tetrápodos
Al final del período Ordovícico, 443 Ma, [22] ocurrieron eventos de extinción adicionales , quizás debido a una edad de hielo concurrente. [140] Alrededor de 380 a 375 Ma, los primeros tetrápodos evolucionaron a partir de peces. [154] Las aletas evolucionaron para convertirse en extremidades que los primeros tetrápodos usaban para sacar la cabeza del agua para respirar aire. Esto les permitiría vivir en aguas pobres en oxígeno o perseguir presas pequeñas en aguas poco profundas. [154] Es posible que posteriormente se hayan aventurado en tierra durante breves períodos. Con el tiempo, algunos de ellos se adaptaron tan bien a la vida terrestre que pasaron su vida adulta en tierra, aunque eclosionaron en el agua y volvieron a poner sus huevos. Este fue el origen de los anfibios. Aproximadamente 365 Ma, ocurrió otro período de extinción , quizás como resultado del enfriamiento global . [155] Las plantas desarrollaron semillas , que aceleraron dramáticamente su propagación en la tierra, alrededor de este tiempo (en aproximadamente 360 Ma). [156] [157]
Aproximadamente 20 millones de años después (340 Ma [117] : 293-296 ), evolucionó el huevo amniótico , que podría depositarse en la tierra, dando una ventaja de supervivencia a los embriones de tetrápodos. Esto resultó en la divergencia de amniotes de anfibios. Otros 30 millones de años (310 Ma [117] : 254-256 ) vieron la divergencia de los sinápsidos (incluidos los mamíferos) de los saurópsidos (incluidos los pájaros y los reptiles). Otros grupos de organismos continuaron evolucionando y las líneas divergieron (en peces, insectos, bacterias, etc.), pero se conocen menos los detalles. [ cita requerida ]
Después de otra, la extinción más severa del período (251 ~ 250 Ma), alrededor de 230 Ma, los dinosaurios se separaron de sus antepasados reptiles. [158] El evento de extinción Triásico-Jurásico en 200 Ma salvó a muchos de los dinosaurios, [22] [159] y pronto se convirtieron en dominantes entre los vertebrados. Aunque algunas líneas de mamíferos comenzaron a separarse durante este período, los mamíferos existentes probablemente eran animales pequeños que se parecían a las musarañas . [117] : 169
El límite entre los dinosaurios aviares y no aviares no está claro, pero Archaeopteryx , considerado tradicionalmente una de las primeras aves, vivió alrededor de 150 Ma. [160]
La evidencia más temprana de la evolución de las flores de las angiospermas se encuentra durante el período Cretácico, unos 20 millones de años después (132 Ma). [161]
Extinciones
La primera de las cinco grandes extinciones masivas fue la extinción Ordovícico-Silúrico . Su posible causa fue la intensa glaciación de Gondwana, que finalmente condujo a una tierra de bolas de nieve . Se extinguió el 60% de los invertebrados marinos y el 25% de todas las familias. [ cita requerida ]
La segunda extinción masiva fue la extinción del Devónico tardío , probablemente causada por la evolución de los árboles, que podría haber provocado el agotamiento de los gases de efecto invernadero (como el CO2) o la eutrofización del agua. El 70% de todas las especies se extinguieron. [ cita requerida ]
La tercera extinción masiva fue el evento Pérmico-Triásico, o Gran Muerte , posiblemente causado por alguna combinación del evento volcánico Siberian Traps , un impacto de asteroide, gasificación de hidrato de metano , fluctuaciones del nivel del mar y un evento anóxico importante . O el cráter propuesto Wilkes Land [162] en la Antártida o la estructura Bedoutfrente a la costa noroeste de Australia puede indicar una conexión de impacto con la extinción del Pérmico-Triásico. Pero sigue siendo incierto si estos u otros cráteres fronterizos del Pérmico-Triásico propuestos son cráteres de impacto reales o incluso contemporáneos del evento de extinción del Pérmico-Triásico. Esta fue, con mucho, la extinción más mortal de la historia, con aproximadamente el 57% de todas las familias y el 83% de todos los géneros muertos. [163] [164]
La cuarta extinción masiva fue el evento de extinción Triásico-Jurásico en el que casi todos los sinápsidos y arcosaurios se extinguieron, probablemente debido a la nueva competencia de los dinosaurios. [ cita requerida ]
La quinta y más reciente extinción masiva fue la extinción KT . En 66 Ma, un asteroide de 10 kilómetros (6,2 millas) golpeó la Tierra cerca de la península de Yucatán, en algún lugar del extremo suroeste de la entonces Laurasia, donde se encuentra hoy el cráter Chicxulub . Esto expulsó grandes cantidades de material particulado y vapor al aire que ocluyó la luz solar, inhibiendo la fotosíntesis. El 75% de toda la vida, incluidos los dinosaurios no aviares, se extinguió, [165] marcando el final del período Cretácico y la era Mesozoica. [ cita requerida ]
Diversificación de mamíferos
Los primeros mamíferos verdaderos evolucionaron a la sombra de los dinosaurios y otros grandes arcosaurios que llenaron el mundo a finales del Triásico. Los primeros mamíferos eran muy pequeños y probablemente nocturnos para escapar de la depredación. La diversificación de mamíferos realmente comenzó solo después del evento de extinción Cretácico-Paleógeno. [166] En el Paleoceno temprano, la tierra se recuperó de la extinción y aumentó la diversidad de mamíferos. Criaturas como Ambulocetus se trasladaron a los océanos para eventualmente evolucionar a ballenas, [167] mientras que algunas criaturas, como los primates, se trasladaron a los árboles. [168] Todo esto cambió durante la mitad del Eoceno tardío cuando la corriente circun-antártica se formó entre la Antártida y Australia, lo que interrumpió los patrones climáticos a escala global. Sin hierbala sabana comenzó a predominar en gran parte del paisaje, y mamíferos como Andrewsarchus se elevaron para convertirse en el mamífero depredador terrestre más grande conocido hasta ahora, [169] y las primeras ballenas como Basilosaurus tomaron el control de los mares. [ cita requerida ]
La evolución de la hierba trajo un cambio notable al paisaje de la Tierra, y los nuevos espacios abiertos creados empujaron a los mamíferos a crecer cada vez más. La hierba comenzó a expandirse en el Mioceno, y el Mioceno es donde aparecieron por primera vez muchos mamíferos modernos. Los ungulados gigantes como Paraceratherium y Deinotherium evolucionaron para gobernar las praderas. La evolución de la hierba también hizo descender a los primates de los árboles e inició la evolución humana . Los primeros grandes felinos también evolucionaron durante este tiempo. [170] El mar de Tetis fue cerrado por la colisión de África y Europa. [171]
La formación de Panamá fue quizás el evento geológico más importante ocurrido en los últimos 60 millones de años. Las corrientes del Atlántico y del Pacífico se aislaron entre sí, lo que provocó la formación de la Corriente del Golfo , que calentó Europa. El puente terrestre permitió que las criaturas aisladas de América del Sur migraran a América del Norte y viceversa. [172] Varias especies migraron hacia el sur, lo que provocó la presencia en América del Sur de llamas , osos de anteojos , kinkajous y jaguares . [ cita requerida ]
Hace tres millones de años vio el comienzo de la época del Pleistoceno, que presentó cambios climáticos dramáticos debido a las edades de hielo. Las edades de hielo llevaron a la evolución y expansión del hombre moderno en el África sahariana. La megafauna que dominaba se alimentaba de pastizales que, a estas alturas, se habían apoderado de gran parte del mundo subtropical. Las grandes cantidades de agua contenidas en el hielo permitieron que varios cuerpos de agua se encogieran y, a veces, desaparecieran, como el Mar del Norte y el Estrecho de Bering. Muchos creen que se produjo una gran migración a lo largo de Beringia por lo que, hoy en día, hay camellos (que evolucionaron y se extinguieron en América del Norte), caballos.(que evolucionó y se extinguió en América del Norte) y los nativos americanos. El final de la última edad de hielo coincidió con la expansión del hombre, junto con una muerte masiva de megafauna de la edad de hielo. Esta extinción recibe el sobrenombre de " la Sexta Extinción ".
Evolución humana
Cronología de los homínidos | ||||||||||||||||||||
−10 - - −9,5 - - −9 - - −8,5 - - −8 - - −7,5 - - −7 - - −6,5 - - −6 - - −5,5 - - −5 - - −4,5 - - −4 - - −3,5 - - −3 - - −2,5 - - −2 - - −1,5 - - −1 - - −0,5 - - 0 - | mioceno Plioceno pleistoceno Hominini Nakalipithecus Ouranopithecus Oreopithecus Sahelanthropus Orrorin Ardipithecus Australopithecus Homo habilis Homo erectus H. heidelbergensis Homo sapiens Neandertales , Denisovanos |
| ||||||||||||||||||
(hace millones de años ) | ||||||||||||||||||||
Un pequeño simio africano que vivía alrededor de 6 Ma fue el último animal cuyos descendientes incluirían tanto a los humanos modernos como a sus parientes más cercanos, los chimpancés . [117] : 100–101 Sólo dos ramas de su árbol genealógico tienen descendientes sobrevivientes. Muy poco después de la separación, por razones que aún no están claras, los simios de una rama desarrollaron la capacidad de caminar erguidos . [117] : 95–99 El tamaño del cerebro aumentó rápidamente, y hacia 2 Ma, aparecieron los primeros animales clasificados en el género Homo . [150] : 300Por supuesto, la línea entre diferentes especies o incluso géneros es algo arbitraria ya que los organismos cambian continuamente a lo largo de generaciones. Casi al mismo tiempo, la otra rama se dividió en los antepasados del chimpancé común y los antepasados del bonobo a medida que la evolución continuaba simultáneamente en todas las formas de vida. [117] : 100–101
La capacidad de controlar el fuego probablemente comenzó en el Homo erectus (u Homo ergaster ), probablemente hace al menos 790.000 años [173], pero quizás ya en 1,5 Ma. [117] : 67 El uso y descubrimiento del fuego controlado puede incluso ser anterior al Homo erectus . El fuego fue posiblemente utilizado por el homínido Homo habilis del Paleolítico Inferior temprano ( Oldowan ) o por australopitecinos fuertes como Paranthropus . [174]
Es más difícil establecer el origen del lenguaje ; no está claro si el Homo erectus podía hablar o si esa capacidad no había comenzado hasta el Homo sapiens . [117] : 67 A medida que aumentaba el tamaño del cerebro, los bebés nacían antes, antes de que sus cabezas crecieran demasiado para pasar a través de la pelvis . Como resultado, exhibieron más plasticidad y, por lo tanto, poseían una mayor capacidad de aprendizaje y requirieron un período más largo de dependencia. Las habilidades sociales se volvieron más complejas, el lenguaje se volvió más sofisticado y las herramientas se volvieron más elaboradas. Esto contribuyó a una mayor cooperación y desarrollo intelectual. [176] : 7Se cree que los humanos modernos ( Homo sapiens ) se originaron hace unos 200.000 años o antes en África ; los fósiles más antiguos datan de hace unos 160.000 años. [177]
Los primeros humanos en mostrar signos de espiritualidad son los neandertales (generalmente clasificados como una especie separada sin descendientes supervivientes); enterraron a sus muertos, a menudo sin señales de comida o herramientas. [178] : 17 Sin embargo, la evidencia de creencias más sofisticadas, como las primeras pinturas rupestres de Cromañón (probablemente con un significado mágico o religioso) [178] : 17-19 no apareció hasta hace 32.000 años. [179] Los cromañones también dejaron estatuillas de piedra como la Venus de Willendorf , que probablemente también significan creencias religiosas. [178] : 17-19Hace 11.000 años, el Homo sapiens había llegado al extremo sur de América del Sur , el último de los continentes deshabitados (a excepción de la Antártida, que permaneció sin descubrir hasta 1820 d. C.). [180] El uso de herramientas y la comunicación continuaron mejorando y las relaciones interpersonales se volvieron más complejas. [ cita requerida ]
Historia humana
A lo largo de más del 90% de su historia, el Homo sapiens vivió en pequeñas bandas como cazadores-recolectores nómadas . [176] : 8 A medida que el lenguaje se hizo más complejo, la capacidad de recordar y comunicar información resultó, según una teoría propuesta por Richard Dawkins , en un nuevo replicador: el meme . [181] Las ideas podrían intercambiarse rápidamente y transmitirse de generación en generación. La evolución cultural superó rápidamente a la evolución biológica y comenzó la historia propiamente dicha. Entre 8500 y 7000 a.C. , los humanos del Creciente Fértil en elOriente Medio inició la cría sistemática de plantas y animales: la agricultura . [182] Esto se extendió a las regiones vecinas y se desarrolló de forma independiente en otros lugares, hasta que la mayoría de los Homo sapiens vivieron una vida sedentaria en asentamientos permanentes como agricultores. No todas las sociedades abandonaron el nomadismo, especialmente aquellas en áreas aisladas del mundo pobres en especies de plantas domesticables , como Australia . [183] Sin embargo, entre las civilizaciones que adoptaron la agricultura, la relativa estabilidad y el aumento de la productividad proporcionada por la agricultura permitieron que la población se expandiera. [ cita requerida ]
La agricultura tuvo un impacto importante; los humanos comenzaron a afectar el medio ambiente como nunca antes. Los excedentes de comida permitieron que surgiera una clase sacerdotal o gobernante, seguida de una creciente división del trabajo . Esto llevó a la primera civilización de la Tierra en Sumer en el Medio Oriente, entre 4000 y 3000 AC. [176] : 15 Rápidamente surgieron civilizaciones adicionales en el antiguo Egipto , en el valle del río Indo y en China. La invención de la escritura permitió que surgieran sociedades complejas: mantenimiento de registros y bibliotecassirvió como almacén de conocimientos y aumentó la transmisión cultural de información. Los seres humanos ya no tenían que pasar todo su tiempo trabajando para sobrevivir, permitiendo las primeras ocupaciones especializadas (por ejemplo, artesanos, comerciantes, sacerdotes, etc.). La curiosidad y la educación impulsaron la búsqueda del conocimiento y la sabiduría, y surgieron varias disciplinas, incluida la ciencia (en una forma primitiva). Esto a su vez condujo al surgimiento de civilizaciones cada vez más grandes y complejas, como los primeros imperios, que en ocasiones comerciaban entre sí o luchaban por territorio y recursos.
Alrededor del año 500 a. C., había civilizaciones avanzadas en el Medio Oriente, Irán, India, China y Grecia, que a veces se expandían, a veces entraban en declive. [176] : 3 En 221 a. C., China se convirtió en una única entidad política que crecería para difundir su cultura por todo el este de Asia , y sigue siendo la nación más poblada del mundo. Durante este período, los famosos textos hindúes conocidos como vedas aparecieron en la civilización del valle del Indo . Esta civilización se desarrolló en la guerra , las artes , las ciencias , las matemáticas y en el arquitecto . [ cita requerida ]Los fundamentos de la civilización occidental se moldearon en gran medida en la Antigua Grecia , con el primer gobierno democrático del mundo y grandes avances en filosofía y ciencia . La antigua Roma en derecho, gobierno e ingeniería. [184] El Imperio Romano fue cristianizado por el emperador Constantino a principios del siglo IV y declinó a fines del quinto. A partir del siglo VII, comenzó la cristianización de Europa . En 610, se fundó el Islam y rápidamente se convirtió en la religión dominante en Asia Occidental . La Casa de la Sabiduríase estableció en Abbasid -era Bagdad , Irak . [185] Se considera que fue un importante centro intelectual durante la Edad de Oro islámica , donde los eruditos musulmanes en Bagdad y El Cairo florecieron desde los siglos IX al XIII hasta el saqueo de Bagdad por parte de los mongoles en 1258 d. C. En 1054 d.C., el Gran Cisma entre la Iglesia Católica Romana y la Iglesia Ortodoxa Oriental condujo a las prominentes diferencias culturales entre Europa Occidental y Oriental . [cita requerida ]
En el siglo XIV, el Renacimiento comenzó en Italia con avances en religión, arte y ciencia. [176] : 317–319 En ese momento, la Iglesia cristiana como entidad política perdió gran parte de su poder. En 1492, Cristóbal Colón llegó a América, iniciando grandes cambios en el nuevo mundo . La civilización europea comenzó a cambiar a partir de 1500, dando lugar a las revoluciones científica e industrial . Ese continente comenzó a ejercer un dominio político y cultural sobre las sociedades humanas de todo el mundo, una época conocida como la era colonial (ver también Edad de los descubrimientos ).[176] : 295–299 En el siglo XVIII, un movimiento cultural conocido como el Siglo de las Luces moldeó aún más la mentalidad de Europa y contribuyó a su secularización . De 1914 a 1918 y de 1939 a 1945, las naciones de todo el mundo se vieron envueltas en guerras mundiales . Establecida después de la Primera Guerra Mundial , la Sociedad de Naciones fue un primer paso en el establecimiento de instituciones internacionales para resolver disputas de manera pacífica. Después de no poder evitar la Segunda Guerra Mundial , el conflicto más sangriento de la humanidad, fue reemplazada por las Naciones Unidas . Después de la guerra, se formaron muchos estados nuevos que declararon o se les concedió la independencia en un período dedescolonización . Los Estados Unidos capitalistas democráticos y la Unión Soviética socialista se convirtieron en las superpotencias dominantes del mundo durante un tiempo, y mantuvieron una rivalidad ideológica, a menudo violenta, conocida como Guerra Fría hasta la disolución de esta última. En 1992, varias naciones europeas se unieron a la Unión Europea . A medida que mejoraron el transporte y las comunicaciones, las economías y los asuntos políticos de las naciones de todo el mundo se han entrelazado cada vez más. Esta globalización a menudo ha producido tanto conflicto como cooperación. [ cita requerida ]
Eventos recientes
El cambio ha continuado a un ritmo rápido desde mediados de la década de 1940 hasta la actualidad. Los desarrollos tecnológicos incluyen armas nucleares , computadoras , ingeniería genética y nanotecnología . La globalización económica , impulsada por los avances en la tecnología de las comunicaciones y el transporte, ha influido en la vida cotidiana en muchas partes del mundo. Las formas culturales e institucionales como la democracia , el capitalismo y el ambientalismo han aumentado su influencia. Principales preocupaciones y problemas como enfermedades , guerras , pobreza , radicalismo violentoy, recientemente, el cambio climático causado por el hombre ha aumentado a medida que aumenta la población mundial. [ cita requerida ]
En 1957, la Unión Soviética puso en órbita el primer satélite artificial y, poco después, Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en el espacio. Neil Armstrong , un estadounidense, fue el primero en pisar otro objeto astronómico, la Luna. Se han enviado sondas no tripuladas a todos los planetas conocidos del Sistema Solar, y algunos (como las dos naves espaciales Voyager ) han abandonado el Sistema Solar. Cinco agencias espaciales, que representan a más de quince países, [186] han trabajado juntas para construir la Estación Espacial Internacional . A bordo de él, ha habido una presencia humana continua en el espacio desde 2000. [187] La World Wide Webse convirtió en parte de la vida cotidiana en la década de 1990, y desde entonces se ha convertido en una fuente de información indispensable en el mundo desarrollado . [ cita requerida ]
Ver también
- 2021 en el medio ambiente y las ciencias ambientales
- Cronología del universo - Historia y futuro del universo
- Línea de tiempo logarítmica detallada
- Fase de la Tierra - Fases de la Tierra vista desde la Luna
- Historia evolutiva de la vida
- Futuro de la Tierra : cambios geológicos y biológicos extrapolados a largo plazo
- Historia geológica de la Tierra : la secuencia de los principales eventos geológicos en el pasado de la Tierra.
- Riesgo catastrófico global : eventos futuros hipotéticos que podrían dañar el bienestar humano a nivel mundial
- Cronología de la historia evolutiva de la vida : teoría científica actual que describe los principales eventos durante el desarrollo de la vida.
- Cronología de la historia natural - artículo de la lista de Wikipedia
Notas
- ↑ Caronte, el satélite de Plutón ,es relativamente más grande, [44] pero Plutón se define como un planeta enano . [45]
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enlaces externos
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- Línea de tiempo de evolución (usa Shockwave ). La historia animada de la vida muestra todo, desde el Big Bang hasta la formación de la Tierra y el desarrollo de bacterias y otros organismos hasta el ascenso del hombre.
- 25 puntos de inflexión más importantes en la historia de la Tierra BBC
- Evolución de la Tierra . Cronología de los eventos más importantes en la evolución de la Tierra.
- Los orígenes de la Tierra en In Our Time en la BBC
- Aging the Earth , BBC Radio 4 discusión con Richard Corfield, Hazel Rymer y Henry Gee ( In Our Time , 20 de noviembre de 2003)
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