¡La tierra es como un organismo vivo! La hipótesis del científico James Lovelock

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Nuestro planeta es único. Así como cada uno de nosotros es diferente de las estatuas de piedra de los dioses romanos, la Tierra es diferente de Marte, Venus y otros planetas conocidos. Cuentemos la historia de una de, quizás, las hipótesis más asombrosas y controvertidas de nuestro tiempo: la hipótesis de Gaia, que nos invita a mirar a la Tierra como un organismo vivo.

La Tierra es nuestra "casa inteligente"

James Ephraim Lovelock celebró su centenario el verano pasado. Científico, inventor, ingeniero, pensador independiente, una persona conocida no tanto por sus inventos como por la asombrosa suposición de que la Tierra es un superorganismo autorregulado que, durante la mayor parte de su historia, los últimos tres mil millones de años, ha mantenido condiciones favorables. de por vida en la superficie …

Llamada así por Gaia, la diosa de la mitología griega antigua que personifica a la Tierra, la hipótesis, a diferencia de las ciencias tradicionales, sugiere que el ecosistema global del planeta se comporta como un organismo biológico y no como un objeto inanimado controlado por procesos geológicos.

En contraste con las ciencias tradicionales de la tierra, Lovelock propone considerar el planeta no como un conjunto de sistemas separados - la atmósfera, la litosfera, la hidrosfera y la biosfera - sino como un solo sistema, donde cada uno de sus componentes, desarrollándose y cambiando, influye en el desarrollo. de otros componentes. Además, este sistema se autorregula y, al igual que los organismos vivos, tiene mecanismos de relación inversa. A diferencia de otros planetas conocidos, mediante el uso de relaciones inversas entre los mundos vivo e inanimado, la Tierra mantiene sus parámetros climáticos y ambientales para seguir siendo un hogar favorable para los seres vivos.

Desde el mismo momento de su aparición, esta idea fue criticada con razón y no fue aceptada por la comunidad científica, lo que no impide, sin embargo, despertar la imaginación y reunir muchos seguidores en todo el mundo. A pesar del centenario, Lovelock ahora, como la mayor parte de su larga vida, permaneciendo bajo el fuego de la crítica, sigue defendiendo la teoría, la modifica y complica, sigue trabajando y comprometiéndose con actividades científicas.

Hay vida en Marte

Pero antes de centrar su atención en la vida en la Tierra, James Lovelock estaba ocupado buscando vida en Marte. En 1961, solo cuatro años después de que la URSS lanzara el primer satélite artificial de nuestro planeta al espacio, Lovelock fue invitado a trabajar en la NASA.

Como parte del programa Viking, la agencia tenía previsto enviar dos sondas a Marte para estudiar el planeta y, en particular, buscar rastros de la actividad vital de microorganismos en su suelo. Fueron los dispositivos para detectar vida, que se suponía que iban a estar instalados a bordo de las sondas, que el científico desarrolló, trabajando en Pasadena, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, un centro de investigación que crea y mantiene naves espaciales para la NASA. Por cierto, literalmente trabajó codo con codo, en la misma oficina, con el famoso astrofísico y divulgador de la ciencia Karl Sagan.

Su trabajo no era puramente de ingeniería. Junto a él trabajaron biólogos, físicos y químicos. Esto le permitió sumergirse de lleno en experimentos para encontrar formas de detectar vida y analizar el problema desde todos los lados.

Como resultado, Lovelock se preguntó: "Si yo mismo estuviera en Marte, ¿cómo podría entender que hay vida en la Tierra?" Y él respondió: "Según su atmósfera, que desafía cualquier expectativa natural". El oxígeno libre constituye el 20 por ciento de la atmósfera del planeta, mientras que las leyes de la química dicen que el oxígeno es un gas altamente reactivo, y todo debe estar ligado a varios minerales y rocas.

Lovelock concluyó que la vida (microbios, plantas y animales, que metabolizan constantemente la materia en energía, convierten la luz solar en nutrientes, liberan y absorben gas) es lo que hace que la atmósfera de la Tierra sea lo que es. Por el contrario, la atmósfera marciana está prácticamente muerta y en equilibrio de baja energía sin casi reacciones químicas.

En enero de 1965, Lovelock fue invitado a una reunión fundamental sobre la búsqueda de vida en Marte. En preparación para un evento importante, el científico leyó un breve libro de Erwin Schrödinger "Qué es la vida". Ese mismo Schrödinger, un físico teórico, uno de los fundadores de la mecánica cuántica y autor del conocido experimento mental. Con este trabajo, el físico hizo un aporte a la biología. Los dos últimos capítulos del libro contienen las reflexiones de Schrödinger sobre la naturaleza de la vida.

Schrödinger partió de la suposición de que un organismo vivo en el proceso de existencia aumenta continuamente su entropía o, en otras palabras, produce entropía positiva. Introduce el concepto de entropía negativa, que los organismos vivos deben recibir del mundo circundante para compensar el crecimiento de la entropía positiva, lo que conduce al equilibrio termodinámico y, por lo tanto, a la muerte. En un sentido simple, la entropía es caos, autodestrucción y autodestrucción. La entropía negativa es lo que come el cuerpo. Según Schrödinger, esta es una de las principales diferencias entre la vida y la naturaleza inanimada. Un sistema vivo debe exportar entropía para mantener baja su propia entropía.

Este libro inspiró a Lovelock a preguntar: "¿No sería más fácil buscar vida en Marte, buscando la baja entropía como una propiedad planetaria, que excavar en regolitos en busca de organismos marcianos?" En este caso, un simple análisis atmosférico utilizando un cromatógrafo de gases es suficiente para encontrar una baja entropía. Por ello, el científico recomendó a la NASA ahorrar dinero y cancelar la misión Viking.

A las estrellas

James Lovelock nació el 26 de julio de 1919 en Letchworth, una pequeña ciudad de Hertfordshire en el sureste de Inglaterra. Esta ciudad, construida en 1903 a 60 kilómetros de Londres y forma parte de su cinturón verde, fue el primer asentamiento en el Reino Unido, fundado de acuerdo con el concepto urbano de la "ciudad jardín". A principios del siglo pasado, fue la idea que capturó a muchos países sobre las megaciudades del futuro, que combinarían las mejores propiedades de una ciudad y un pueblo. James nació en una familia de clase trabajadora, sus padres no tenían educación, pero hicieron todo lo posible para que su hijo la recibiera.

En 1941, Lovelock se graduó de la Universidad de Manchester, una de las principales universidades británicas entre las famosas "Universidades de ladrillo rojo". Allí estudió con el profesor Alexander Todd, destacado químico orgánico inglés, premio Nobel por el estudio de nucleótidos y ácidos nucleicos.

En 1948, Lovelock recibió su doctorado en medicina del Instituto de Higiene y Medicina Tropical de Londres. Durante este período de su vida, el joven científico se dedica a la investigación médica e inventa los dispositivos necesarios para estos experimentos.

Lovelock se distinguió por una actitud muy humana hacia los animales de laboratorio, hasta el punto de que estaba listo para realizar experimentos en sí mismo. En uno de sus estudios, Lovelock y otros científicos buscaron la causa del daño a las células y tejidos vivos durante la congelación. Los animales experimentales, los hámsters en los que se llevó a cabo el experimento, debían congelarse, calentarse y volver a la vida.

Pero si el proceso de congelación fue comparativamente indoloro para los animales, entonces la descongelación sugirió que los roedores necesitaban ponerse cucharadas calientes en el pecho para calentar sus corazones y hacer que la sangre circule por el cuerpo. Fue un procedimiento extremadamente doloroso. Pero a diferencia de Lovelock, sus compañeros biólogos no se compadecieron de los roedores de laboratorio.

Luego, el científico inventó un dispositivo que tenía casi todo lo que se puede esperar de un horno de microondas común; de hecho, esto era todo. Podrías poner un hámster congelado allí, configurar un temporizador y, después de un tiempo establecido, se despertó. Un día, por curiosidad, Lovelock calentó su almuerzo de la misma manera. Sin embargo, no pensó en obtener una patente para su invento a tiempo.

En 1957, Lovelock inventa el detector de captura de electrones, un dispositivo extraordinariamente sensible que revolucionó la medición de concentraciones ultrabajas de gases en la atmósfera y, en particular, en la detección de compuestos químicos que representan una amenaza para el medio ambiente.

A finales de la década de 1950, el dispositivo se utilizó para demostrar que la atmósfera del planeta estaba llena de residuos del pesticida DDT (diclorodifeniltricloroetano). Este pesticida extremadamente eficaz y fácil de obtener se ha utilizado ampliamente desde la Segunda Guerra Mundial. Por el descubrimiento de sus propiedades únicas, el químico suizo Paul Müller recibió el Premio Nobel de Medicina en 1948. Este premio se otorgó no solo por las cosechas salvadas, sino también por los millones de vidas salvadas: el DDT se utilizó durante la guerra para combatir la malaria y el tifus entre la población civil y el personal militar.

No fue hasta finales de los años 50 que se descubrió la presencia de un pesticida peligroso en casi todas partes de la Tierra, desde el hígado de pingüino en la Antártida hasta la leche materna de madres lactantes en los Estados Unidos.

El detector proporcionó datos precisos para el libro de 1962 "Silent Spring", escrito por la ecologista estadounidense Rachel Carson, que lanzó la campaña internacional para prohibir el uso de DDT. El libro argumentó que el DDT y otros pesticidas causaban cáncer y que su uso en la agricultura representaba una amenaza para la vida silvestre, especialmente para las aves. La publicación fue un evento histórico en el movimiento ambiental y provocó una gran protesta pública, que finalmente llevó a la prohibición del uso agrícola del DDT en los Estados Unidos y luego en todo el mundo en 1972.

Un poco más tarde, después de comenzar a trabajar en la NASA, Lovelock viajó a la Antártida y con la ayuda de su detector descubrió la presencia ubicua de clorofluorocarbonos, gases artificiales que ahora se sabe que agotan la capa de ozono estratosférico. Ambos descubrimientos fueron extremadamente importantes para el movimiento ambiental del planeta.

Entonces, cuando la Administración de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU. Planeó sus misiones lunares y planetarias a principios de la década de 1960 y comenzó a buscar a alguien que pudiera crear equipos sensibles que pudieran enviarse al espacio, recurrieron a Lovelock. Fascinado por la ciencia ficción desde niño, aceptó la oferta con entusiasmo y, por supuesto, no pudo negarse.

Planetas vivos y muertos

Trabajar en el Laboratorio de Propulsión a Chorro brindó a Lovelock una excelente oportunidad para recibir la primera evidencia de la naturaleza de Marte y Venus transmitida por sondas espaciales. Y estos eran, sin duda, planetas completamente muertos, sorprendentemente diferentes de nuestro mundo floreciente y vivo.

La tierra tiene una atmósfera termodinámicamente inestable. Los gases como el oxígeno, el metano y el dióxido de carbono se producen en grandes cantidades pero coexisten en un equilibrio dinámico estable.

La atmósfera extraña e inestable que respiramos requiere algo en la superficie de la Tierra que pueda sintetizar continuamente grandes cantidades de estos gases, así como eliminarlos de la atmósfera al mismo tiempo. Al mismo tiempo, el clima del planeta es bastante sensible a la abundancia de gases poliatómicos como el metano y el dióxido de carbono.

Lovelock desarrolla gradualmente una idea del papel regulador de tales ciclos de sustancias en la naturaleza, por analogía con los procesos metabólicos en el cuerpo de un animal. Y la vida terrenal está involucrada en estos procesos, que, según la teoría de Lovelock, no solo participa en ellos, sino que también aprendió a mantener las condiciones necesarias de existencia para sí mismo, habiendo entrado en alguna forma de cooperación mutuamente beneficiosa con el planeta.

Y si al principio todo esto fue pura especulación, luego en 1971 Lovelock tuvo la oportunidad de discutir este tema con la destacada bióloga Lynn Margulis, la creadora de la versión moderna de la teoría de la simbiogénesis y la primera esposa de Carl Sagan.

Margulis fue coautora de la hipótesis de Gaia. Sugirió que los microorganismos deberían desempeñar un papel de conexión en el campo de la interacción entre la vida y el planeta. Como señaló Lovelock en una de sus entrevistas, "Sería justo decir que ella puso carne en los huesos de mi concepto fisiológico de un planeta viviente".

Debido a la novedad del concepto y su inconsistencia con las ciencias tradicionales, Lovelock necesitaba un nombre corto y memorable. Fue entonces, en 1969, que un amigo y vecino del científico, físico y escritor, premio Nobel, así como el autor de la novela El señor de las moscas, William Golding, propuso llamar a esta idea Gaia - en honor a la antigua diosa griega de la Tierra.

Cómo funciona

Según el concepto de Lovelock, la evolución de la vida, es decir, la totalidad de todos los organismos biológicos del planeta, está tan estrechamente relacionada con la evolución de su entorno físico a escala global que juntos forman un único sistema de autodesarrollo con autodesarrollo. -Propiedades reguladoras similares a las propiedades fisiológicas de un organismo vivo.

La vida no solo se adapta al planeta: lo cambia para sus propios fines. La evolución es una danza en pareja en la que todo lo vivo e inanimado gira. De esta danza surge la esencia de Gaia.

Lovelock introduce el concepto de geofisiología, que implica un enfoque de sistemas a las ciencias de la tierra. La geofisiología se presenta como una ciencia de la tierra sintética que estudia las propiedades y el desarrollo de un sistema integral, cuyos componentes estrechamente relacionados son la biota, la atmósfera, los océanos y la corteza terrestre.

Sus tareas incluyen la búsqueda y estudio de mecanismos de autorregulación a nivel planetario. La geofisiología tiene como objetivo establecer vínculos entre procesos cíclicos a nivel celular-molecular con procesos similares en otros niveles relacionados, como el organismo, los ecosistemas y el planeta en su conjunto.

En 1971, se sugirió que los organismos vivos son capaces de producir sustancias que tienen importancia regulatoria para el clima. Esto se confirmó cuando, en 1973, se descubrió la emisión de sulfuro de dimetilo de organismos planctónicos moribundos.

Las gotitas de dimetilsulfuro, que entran a la atmósfera, sirven como núcleos de condensación del vapor de agua, provocando la formación de nubes. La densidad y el área de la cobertura de nubes afectan significativamente el albedo de nuestro planeta: su capacidad para reflejar la radiación solar.

Al mismo tiempo, al caer al suelo junto con la lluvia, estos compuestos de azufre promueven el crecimiento de las plantas, que, a su vez, aceleran la lixiviación de las rocas. Los biógenos formados como resultado de la lixiviación se lavan en los ríos y finalmente terminan en los océanos, lo que promueve el crecimiento de algas planctónicas.

El ciclo de desplazamiento del sulfuro de dimetilo está cerrado. En apoyo de esto, se encontró en 1990 que la nubosidad sobre los océanos se correlaciona con la distribución del plancton.

Según Lovelock, hoy en día, cuando la atmósfera se sobrecalienta como resultado de la actividad humana, el mecanismo biogénico de regulación de la capa de nubes se vuelve extremadamente importante.

Otro elemento regulador de Gaia es el dióxido de carbono, que la geofisiología considera un gas metabólico clave. El clima, el crecimiento de las plantas y la producción de oxígeno atmosférico libre dependen de su concentración. Cuanto más carbono se almacena, más oxígeno se libera a la atmósfera.

Al controlar la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera, la biota regula así la temperatura media del planeta. En 1981, se sugirió que dicha autorregulación se produce mediante la mejora biogénica del proceso de meteorización de las rocas.

Lovelock compara la dificultad para comprender los procesos que ocurren en el planeta con la dificultad para comprender la economía. El economista del siglo XVIII Adam Smith es mejor conocido por introducir el concepto de la "mano invisible" en la erudición, lo que hace que el interés comercial desenfrenado funcione de alguna manera para el bien común.

Lo mismo ocurre con el planeta, dice Lovelock: cuando "maduró", comenzó a mantener las condiciones adecuadas para la existencia de la vida, y la "mano invisible" fue capaz de orientar los intereses dispares de los organismos hacia la causa común de mantener estas condiciones.

Darwin contra Lovelock

Publicado en 1979, Gaia: Una nueva mirada a la vida en la Tierra se convirtió en un éxito de ventas. Fue bien recibido por los ambientalistas, pero no por los científicos, la mayoría de los cuales rechazó las ideas que contenía.

El renombrado crítico del creacionismo y el diseño inteligente, profesor de la Universidad de Oxford y autor de El gen egoísta, Richard Dawkins, condenó la teoría de Gaia como una herejía "profundamente defectuosa" contra el principio básico de la selección natural darwiniana: "el más apto sobrevive". Aún así, porque la teoría de Gaia establece que los animales, las plantas y los microorganismos no solo compiten, sino que también cooperan para mantener el medio ambiente.

Cuando se discutió por primera vez la teoría de Gaia, los biólogos darwinianos se encontraban entre sus oponentes más feroces. Argumentaron que la cooperación necesaria para la autorregulación de la Tierra nunca puede combinarse con la competencia necesaria para la selección natural.

Además de la esencia misma, el nombre, tomado de la mitología, también provocó insatisfacción. Todo esto parecía una nueva religión, donde la Tierra misma se convirtió en objeto de deificación. El talentoso polemista Richard Dawkins desafió la teoría de Lovelock con la misma energía que luego utilizó en relación con el concepto de la existencia de Dios.

Lovelock continuó refutando sus críticas con evidencia de autorregulación recopilada de su investigación y modelos matemáticos que ilustraron cómo funciona la autorregulación del clima planetario. La teoría de Gaia es una vista fisiológica de arriba hacia abajo del sistema terrestre. Ella ve a la Tierra como un planeta que responde dinámicamente y explica por qué es tan diferente de Marte o Venus.

La crítica se basó principalmente en la idea errónea de que la nueva hipótesis era anti-darwiniana.

"La selección natural favorece a los potenciadores", dijo Lovelock. Su teoría solo detalla la teoría de Darwin, lo que implica que la naturaleza favorece a los organismos que dejan el medio ambiente en mejor forma para que la descendencia sobreviva.

Aquellas especies de seres vivos que afectan negativamente el medio ambiente, lo hacen menos adecuado para la posteridad y eventualmente serán expulsados del planeta, así como especies más débiles y evolutivamente inadaptadas, argumentó Lovelock.

Copérnico esperando a su Newton

Resumiendo, hay que decir que el concepto científico de la Tierra como un sistema vivo integral, un superorganismo vivo, ha sido desarrollado por científicos y pensadores naturalistas desde el siglo XVIII. Este tema fue discutido por el padre de la geología y geocronología modernas James Hutton, científico natural que dio al mundo el término "biología" Jean-Baptiste Lamarck, naturalista y viajero, uno de los fundadores de la geografía como ciencia independiente, Alexander von Humboldt.

En el siglo XX, la idea se desarrolló en un concepto científicamente fundamentado de la biosfera del destacado científico y pensador ruso y soviético Vladimir Ivanovich Vernadsky. En su parte científica y teórica, el concepto de Gaia es similar al de "Biosfera". Sin embargo, en los años 70 del siglo pasado, Lovelock aún no estaba familiarizado con las obras de Vernadsky. En ese momento, no hubo traducciones exitosas de su trabajo al inglés: como dijo Lovelock, los científicos de habla inglesa son tradicionalmente "sordos" para trabajar en otros idiomas.

Lovelock, como su colega Lynn Margulis, ya no insiste en que Gaia es un superorganismo. Hoy reconoce que, en muchos sentidos, su término "organismo" es solo una metáfora útil.

Sin embargo, el concepto de "lucha por la supervivencia" de Charles Darwin puede considerarse una metáfora por la misma razón. Al mismo tiempo, esto no impidió que la teoría darwiniana conquistara el mundo. Metáforas como estas pueden estimular el pensamiento científico, llevándonos más y más por el camino del conocimiento.

Hoy, la Hipótesis de Gaia se ha convertido en un ímpetu para el desarrollo de una versión moderna de la ciencia organísmica sistémica de la Tierra: la geofisiología. Quizás, con el tiempo, se convierta en la ciencia de la biosfera sintética que Vernadsky alguna vez soñó crear. Ahora está en camino de convertirse y transformarse en un campo de conocimiento tradicional y generalmente reconocido.

No es casualidad que el eminente biólogo evolucionista británico William Hamilton - mentor de uno de los críticos más desesperados de la teoría, Richard Dawkins, y autor de la frase "el gen egoísta" que utiliza este último en el título de su libro - llamado James Lovelock "Copérnico esperando a su Newton".