Un controvertido estudio sugiere que incrementan la complejidad ecológica en escalas de tiempo geológicas
Pocos conceptos de las ciencias de la Tierra son tan controvertidos y atractivos como la hipótesis de Gaia. La idea, introducida por primera vez por el químico James Lovelock y el microbiólogo Lynn Margulis en la década de 1970, de que la Tierra misma se comporta como un organismo que se autoperpetúa, con organismos vivos que interactúan con la Tierra no viviente para mantener e incluso mejorar las condiciones de vida.
Algunos expertos han señalado que perturbaciones planetarias a gran escala, como el cambio climático y el uso excesivo de recursos, pueden acabar con el progreso de cualquier mundo, lo que podría sugerir que la vida empeora sus condiciones o incluso es inherentemente autodestructiva, en contraste con la hipótesis de Gaia.
Pero un nuevo estudio utiliza experimentos de modelado informático para plantear un argumento diferente: que las perturbaciones a gran escala son en realidad un mecanismo por el cual los sistemas gaianos aumentan en complejidad (el número de conexiones existentes en una red de especies). Los hallazgos podrían eventualmente ayudar a los científicos planetarios a limitar su búsqueda de vida más allá de la Tierra, según los autores.
"Estoy muy contento de que la gente esté intentando poner a prueba experimentalmente algunas de las preguntas más profundas sobre la vida misma", dijo Peter Ward, un paleontólogo de la Universidad de Washington que no participó en la investigación.
Modelando a Gaia
La Tierra se ha comportado históricamente como un sistema gaiano, dijo Arwen Nicholson, astrofísico de la Universidad de Exeter y coautor del nuevo estudio. "Se observa esta tendencia de aumento de la diversidad y la biomasa a lo largo del tiempo, y la vida se ha vuelto más compleja".
Parte de esa complejidad parece haber surgido de perturbaciones a gran escala en la Tierra, dijo: por ejemplo, el Gran Evento de Oxidación, un período hace unos 2.500 millones de años cuando los niveles de oxígeno en la atmósfera de la Tierra aumentaron bruscamente, mató la mayor parte de la vida anaeróbica pero creó la oportunidad para que evolucionaran los animales.
Para comprobar si esto puede ser cierto en otros mundos, el equipo de investigación utilizó un modelo informático llamado Modelo de Naturaleza Enredada, cuyo objetivo es simular cómo evolucionan los grupos de especies. En el Modelo de Naturaleza Enredada, el destino de cada especie está ligado al de las demás, tal como ocurre en la Tierra.
Los investigadores simularon perturbaciones en estos mundos modelados reduciendo temporalmente la capacidad de carga del mundo. Realizaron experimentos con perturbaciones de diferentes duraciones, diferentes números de perturbaciones y diferentes números de refugios, donde la vida podía persistir durante una perturbación.
Después de miles de simulaciones, el equipo descubrió que, si bien era más probable que un sistema perturbado extinguiera por completo toda la vida, los sistemas perturbados en los que la vida sobrevivía tenían una mayor diversidad y abundancia de vida que persistía durante decenas de miles de generaciones. "Cuando se produce un colapso, existe la posibilidad de que surja algo nuevo", dijo Nicholson.
"Los sistemas que sobrevivieron a esos eventos se recuperaron más fuertes", dijo Nathan Mayne, astrofísico también de la Universidad de Exeter y coautor del nuevo estudio. Eso es posible porque la vida no suele desaparecer por completo, dijo Nicholson; todavía existen focos de vida en los refugios. Por ejemplo, durante el Gran Evento de Oxidación, la vida anaeróbica persistió en aguas profundas con poco oxígeno.
Cuanto más complejo es el sistema vivo de un planeta, más complejas son las interacciones de las especies entre sí, lo que hace más probable que la siguiente iteración de un ecosistema que llene un nicho vacío esté formada por conexiones más complejas, en lugar de más simples, dijo Nicholson.
Mayne enfatizó que el modelo es abstracto, no incluye todos los detalles de las formas de vida biológicas y, en cambio, pretende revelar los principios generales que pueden desarrollarse en mundos diferentes. "La biología es inevitablemente más complicada y más sutil que los modelos", escribió en un correo electrónico Charles Lineweaver, astrobiólogo de la Universidad Nacional de Australia que no participó en la nueva investigación. "La biología siempre está llena de sorpresas y consecuencias imprevistas".
Tendencias autodestructivas
Ward fue uno de los primeros científicos en afirmar que la vida en la Tierra puede ser inherentemente autodestructiva, idea que denominó hipótesis Medea. Ward dijo que el nuevo estudio no lo convenció porque en la historia de la Tierra, "la vida es una de las principales causas" de muerte masiva.
Por ejemplo, la vida misma puede conducir a retroalimentaciones anti-Gaianas como el Gran Evento de Oxidación, que fue causado por la evolución de una nueva forma de organismos unicelulares que podían realizar la fotosíntesis, dijo. "Finalmente aparece la vida en el planeta, ¿y qué ocurre? Evoluciona para producir oxígeno y acaba con casi todo".
"Estas enormes perturbaciones hacen que la vida retroceda, es decir, que las condiciones empeoren", afirmó. Agregó que los ecosistemas de la Tierra tienden a mostrar que "la diversidad surge cuando hay largos períodos de estabilidad". Por ejemplo, los arrecifes de coral tienden a ser más diversos si han tenido un largo período de estabilidad durante el cual han evolucionado.
Nicholson tenía una opinión diferente: "Liberar el oxígeno permitió que la vida se volviera más compleja... por eso estamos aquí", dijo. "Si hubieras sido un microbio durante el Gran Evento de Oxidación eso habría sido realmente malo. Pero para que un bioma aumente en complejidad, eso tendrá que implicar algún tipo de trastorno para la vida".
La idea de que la vida eventualmente se destruye a sí misma al estimular sus propios eventos de extinción contradice los hallazgos de los experimentos de modelado de los autores, que muestran que los sistemas vivos tienen estabilidad a lo largo del tiempo incluso con perturbaciones a gran escala, dijo Mayne. "Nuestro trabajo idealizado va en contra de la hipótesis de Medea", añadió. "Nuestro modelo sugiere que, estadísticamente, las biosferas generan complejidad y no son autodestructivas".
Gaias más allá de la Tierra
Según los autores, los resultados podrían ayudar a los científicos a acotar su búsqueda de vida extraterrestre. La búsqueda de vida más allá de la Tierra requiere muchos recursos, por lo que resulta útil saber qué planetas del universo tienen mayores probabilidades de albergar vida.
Los resultados ofrecen un parámetro adicional para la búsqueda científica, dijo Mayne. Por ejemplo, los planetas cercanos a los límites de la zona habitable (una ventana de distancia desde la estrella de un planeta que permite la existencia de agua líquida) pueden tener más probabilidades de haber experimentado perturbaciones en sus climas, lo que podría haber estimulado una vida más compleja, dijo. Los cambios orbitales y los impactos de asteroides también podrían perturbar un planeta.
La idea de que el nuevo artículo proporciona "un paso razonable para permitir a los astrónomos clasificar los planetas similares a la Tierra por su potencial para albergar vida" es "exagerada", porque ninguno de los parámetros utilizados en el artículo es observable en exoplanetas, escribió Lineweaver. Mayne estuvo de acuerdo en que se necesita mucha más investigación para identificar planetas donde es más probable que se produzcan estos mecanismos.
El estudio se ha publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: What does not kill Gaia makes her stronger: impacts of external perturbations on biosphere evolution
