¿Cuánta vida ha existido alguna vez en la Tierra?

Todos los organismos están formados por células vivas. Si bien es difícil determinar exactamente cuándo surgieron las primeras células, las mejores estimaciones de los geólogos sugieren que hace al menos 3.800 millones de años. Pero ¿cuánta vida ha habitado este planeta desde la primera célula en la Tierra? ¿Y cuánta vida existirá alguna vez en la Tierra?

En nuestro nuevo estudio, publicado en Biología actualmis colegas del Instituto Weizmann de Ciencias y del Smith College y yo apuntamos a estas grandes preguntas.

Carbono en la Tierra

Cada año, se absorben alrededor de 200 mil millones de toneladas de carbono a través de lo que se conoce como producción primaria. Durante la producción primaria, el carbono inorgánico (como el dióxido de carbono en la atmósfera y el bicarbonato en el océano) se utiliza para obtener energía y para construir las moléculas orgánicas que la vida necesita.

Hoy en día, el contribuyente más notable a este esfuerzo es la fotosíntesis oxigénica, donde la luz solar y el agua son ingredientes clave. Sin embargo, descifrar las tasas pasadas de producción primaria ha sido una tarea desafiante. En lugar de una máquina del tiempo, los científicos como yo confiamos en pistas dejadas en antiguas rocas sedimentarias para reconstruir entornos pasados.

En el caso de la producción primaria, la composición isotópica del oxígeno en forma de sulfato en los antiguos depósitos de sal permite realizar tales estimaciones.

En nuestro estudio, compilamos todas las estimaciones previas de la producción primaria antigua derivadas del método anterior, así como muchos otros. El resultado de este censo de productividad fue que pudimos estimar que 100 quintillones (o 100 mil millones de billones) de toneladas de carbono han pasado por la producción primaria desde el origen de la vida.

Es difícil imaginar cifras tan grandes como ésta; 100 quintillones de toneladas de carbono es aproximadamente 100 veces la cantidad de carbono contenida en la Tierra, una hazaña bastante impresionante para los productores primarios de la Tierra.

Producción primaria

Hoy en día, la producción primaria se logra principalmente mediante plantas terrestres y microorganismos marinos como algas y cianobacterias. En el pasado, la proporción de estos principales contribuyentes era muy diferente; En el caso de la historia más temprana de la Tierra, la producción primaria fue realizada principalmente por un grupo completamente diferente de organismos que no dependen de la fotosíntesis oxigénica para mantenerse con vida.

Una combinación de diferentes técnicas ha podido dar una idea de cuándo los diferentes productores primarios estuvieron más activos en el pasado de la Tierra. Ejemplos de tales técnicas incluyen la identificación de los bosques más antiguos o el uso de fósiles moleculares llamados biomarcadores.

En nuestro estudio, utilizamos esta información para explorar qué organismos han contribuido más a la producción primaria histórica de la Tierra. Descubrimos que, a pesar de llegar tarde a la escena, las plantas terrestres probablemente fueron las que más contribuyeron. Sin embargo, también es muy posible que las cianobacterias fueran las que más contribuyeran.

vida total

Al determinar cuánta producción primaria ha ocurrido alguna vez e identificar qué organismos han sido responsables de ella, también pudimos estimar cuánta vida ha existido alguna vez en la Tierra.

Hoy en día, es posible que se pueda estimar cuántos seres humanos existen en función de la cantidad de alimentos que se consumen. De manera similar, pudimos calibrar una proporción entre la producción primaria y la cantidad de células que existen en el entorno moderno.

A pesar de la gran variabilidad en el número de células por organismo y los tamaños de las diferentes células, tales complicaciones pasan a ser secundarias ya que los microbios unicelulares dominan las poblaciones celulares globales. Al final, pudimos estimar que alrededor de 1030 (10 no millones) de células existen hoy en día, y que entre 1039 (un duodecillón) y 1040 alguna vez han existido células en la Tierra.

¿Cuánta vida tendrá alguna vez la Tierra?

Salvo por la capacidad de mover la Tierra a la órbita de una estrella más joven, la vida útil de la biosfera de la Tierra es limitada. Este hecho morboso es consecuencia del ciclo de vida de nuestras estrellas. Desde su nacimiento, el sol se ha ido volviendo más brillante a lo largo de los últimos cuatro mil quinientos millones de años a medida que el hidrógeno se ha convertido en helio en su núcleo.

En un futuro lejano, dentro de unos dos mil millones de años, todas las medidas de seguridad biogeoquímicas que mantienen la Tierra habitable superarán sus límites. Primero, las plantas terrestres morirán y luego, finalmente, los océanos hervirán y la Tierra volverá a ser un planeta rocoso en gran medida sin vida como lo fue en su infancia.

Pero hasta entonces, ¿cuánta vida albergará la Tierra durante toda su vida habitable? Proyectando hacia adelante nuestros niveles actuales de productividad primaria, estimamos que alrededor de 1040 alguna vez ocuparán la Tierra.

La Tierra como exoplaneta

Hace sólo unas décadas, los exoplanetas (planetas que orbitan alrededor de otras estrellas) eran sólo una hipótesis. Ahora somos capaces no sólo de detectarlos, sino también de describir muchos aspectos de miles de mundos lejanos alrededor de estrellas distantes.

Pero, ¿cómo se compara la Tierra con estos cuerpos? En nuestro nuevo estudio, hemos tomado una visión aérea de la vida en la Tierra y hemos propuesto a la Tierra como punto de referencia para comparar otros planetas.

Lo que encuentro realmente interesante, sin embargo, es lo que pudo haber sucedido en el pasado de la Tierra para producir una trayectoria radicalmente diferente y, por lo tanto, una cantidad radicalmente diferente de vida que ha podido llamar hogar a la Tierra. Por ejemplo, ¿qué pasaría si la fotosíntesis oxigenada nunca se estableciera o si la endosimbiosis nunca ocurriera?

Las respuestas a estas preguntas son las que impulsarán mi laboratorio en la Universidad de Carleton durante los próximos años.

Peter Crockford, profesor asistente, Ciencias de la Tierra, Universidad de Carleton

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.