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Tema 1, El Origen del Universo y de la Vida

ORIGEN DEL UNIVERSO

El universo o cosmos es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran. La parte que podemos observar o deducir de él se denomina universo observable.

La Cosmología es la ciencia que estudia el universo. El nacimiento de la cosmología moderna puede situarse hacia el año 1700 con la propuesta de que la Vía Láctea es un sistema de estrellas, una de las cuales es el Sol, y de que existen otros sistemas similares.

Antigüedad del universo

Se ha calculado que el universo tiene una antigüedad de 13 700 millones de años. Para que nos hiciéramos una idea, Carl Sagan propuso la siguiente comparación: si los 13 700 millones de años transcurrieran en un solo año, la antigüedad de los acontecimientos más importantes de la historia sería la siguiente:

1. El descubrimiento de América (hace unos 500 años) habría ocurrido hace solo 1 s.

2. El nacimiento de Jesucristo (hace unos 2 000 años) se habría producido hace solo 4 s.

3. El principio del imperio egipcio de los faraones (hace unos 5 000 años) habría sucedido hace 10 s.

4. La aparición de nuestra especie, el Homo sapiens (hace unos 300 000 años), se habría producido hace solo 10 min.

Dimensiones del universo

Para medir el universo se utiliza una unidad denominada año luz, que corresponde al espacio recorrido por la luz en un año. La velocidad de la luz es 300 000 km/s. A esta velocidad, en un año se recorre una gran cantidad de kilómetros: 300 000 km 3 60 s 3 60 min 3 24 h 3 365,25 días. Para ir desde la Tierra al extremo del universo observable se deberían recorrer 46 500 millones de años luz. Dicho de otro modo, a la velocidad de la luz se tardarían 46 500 millones de años en llegar.

La teoría de la gran explosión (Big Bang)

Según esta teoría, el universo se originó a partir de una gran explosión que proyectó toda la energía y la materia existentes. La elaboración de esta teoría la inició Einstein en 1917. Se partió de la hipótesis de que en el universo la distribución de la materia era uniforme (universo homogéneo e isótropo) y que no cambiaba de forma con el tiempo (universo en equilibrio). Para compensar el efecto de la gravedad, Einstein introdujo en su modelo una fuerza igual, pero de sentido contrario, a la que denominó constante cosmológica.

En 1924, el matemático A. Friedmann demostró que este modelo de universo no era posible, ya que con el paso del tiempo debía hacerse más grande o más pequeño, por lo que la constante cosmológica era innecesaria. A. Einstein estuvo de acuerdo con esta corrección.

En 1927, el astrónomo G. E. Lamaître expuso la teoría de que las galaxias provienen de la explosión de un núcleo inicial, llamado huevo cósmico o átomo primitivo.

En 1929, el astrónomo E. Hubble, al analizar el espectro de la luz que nos llega de las galaxias, dedujo que todas ellas se alejan de nuestro planeta, es decir, que el universo está en expansión.

Entre 1948 y 1952, el físico G. Gamow coincidió con la hipótesis de Lamaître sobre el origen de las galaxias (fue el que propuso el nombre de Big Bang), pero discrepaba en la idea de que los primeros átomos en formarse fueran los pesados.

Según Gamow, el huevo cósmico estaba constituido por neutrones, que al descomponerse generaron protones y electrones, los cuales se aglutinaron y formaron átomos de hidrógeno y de helio, a partir los cuales se crearon los demás elementos.

A la teoría del Big Bang se le hizo la crítica de que, si a partir de las galaxias más alejadas se calculaba el tiempo transcurrido, el resultado era de 2 000 millones de años, lo cual era absurdo, ya que solamente la Tierra tiene más de 4 000 millones de años. Según los cálculos realizados posteriormente, la gran explosión se produjo hace unos 13 700 millones de años.

Formación del sistema solar y la Tierra

El sistema solar se originó a partir de una nebulosa giratoria:

1. La gran nebulosa sufrió un proceso de contracción hasta adquirir la forma de disco.

2. Gran parte de la materia se fue condensando en el centro del disco y originó una estrella o protosol.

3. Alrededor de la estrella (Sol) se fueron condensando pequeñas masas materiales que formaron los distintos planetas que componen el sistema solar.

Todos los planetas del sistema solar permanecieron alrededor del Sol girando en el mismo sentido que la nebulosa. Se calcula que la Tierra se formó hace unos 4 500 millones de años a partir de una masa incandescente. A medida que esta masa inicial se fue enfriando, la Tierra se estructuró en capas.


El origen de la vida y de los primeros organismos

Las primeras explicaciones históricas sobre el origen de la vida y los seres vivos sostienen que los diversos seres vivos fueron creados por algún ser superior. En la actualidad se entiende que los textos religiosos pretenden mostrar la intervención divina en la creación de la vida, pero no explicar cómo se ha originado la materia viva, lo cual pertenece al ámbito de los textos científicos.

La teoría de la generación espontánea

Esta teoría defiende que algunos seres vivos podrían originarse a partir de materiales inertes, como el barro, el sudor, la carne en corrupción, etc. Esta hipótesis fue aceptada en el mundo científico durante siglos. Entre otros, fue sostenida por Aristóteles (384-322 a. C.). Se pensaba que del barro se generaban las anguilas; de la lluvia, las ranas; de la carne en putrefacción, los gusanos y las moscas; etc. Incluso se llegaron a proponer fórmulas para obtener seres vivos. Así, J. B. Helmont (1577-1644) afirmó que para conseguir ratones bastaba con envolver granos de trigo en una camisa sucia y sudada y esperar unos 21 días. El médico italiano Francesco Redi (1626-1698) realizó varios experimentos que demostraban que la idea de la generación espontánea era errónea.

La hipótesis de los coacervados

Después de los experimentos de Pasteur, se propuso que la generación espontánea de vida sí podría haberse dado en las condiciones iniciales del planeta. El científico ruso A. Oparin (1894-1980) sostenía que la aparición de la vida estuvo precedida de una evolución química. Según él, la atmósfera terrestre primitiva estaba constituida por hidrógeno (H2), agua (H2O), amoníaco (NH3), algunos hidrocarburos como el metano (CH4), etc.; no consideró que presentase dióxido de carbono. A partir de estos elementos, al enfriarse la Tierra, se originó una gran cantidad de moléculas orgánicas (de C, H, O y N) que se acumularon en la hidrosfera y constituyeron el caldo primitivo (denominado así por J. B. Haldane).

Algunas de estas moléculas pequeñas (monómeros) debieron de combinarse y formar moléculas de elevado peso molecular (polímeros), las cuales, a su vez, se unirían espontáneamente para constituir microscópicas estructuras cerradas, llamadas coacervados, formadas por una envoltura de polímeros y un medio interno que podría presentar enzimas. Los coacervados tendrían un metabolismo muy sencillo que les permitiría crecer y dividirse.

Los primeros organismos

La primera célula procariota

Las rocas más antiguas que se han hallado son el gneis de Acasta (Canadá), de hace 4 030 millones de años. Estas rocas muestran que en esa época la superficie terrestre ya se había enfriado y era sólida. Por otra parte, se han encontrado indicios de vida en las rocas sedimentarias de Isua (Groenlandia) y fósiles de bacterias de hace 3 500 millones de años en Apex (Australia).

Estos datos llevan a pensar que la evolución protobiológica, la cual originó la primera célula, fue un proceso muy rápido que duró entre 200 y 500 millones de años, aproximadamente. Hasta que apareció la primera célula eucariota, la Tierra estuvo habitada únicamente por organismos procariotas (bacterias).

La primera célula eucariota

Los primeros fósiles (no seguros del todo) de células eucariotas son de hace 2 100 millones de años (mina Empire, en Míchigan, Estados Unidos). Los primeros fósiles seguros son de hace 1 500 millones de años (dolomía de Amelia, en Australia). Con estos datos se puede afirmar que la evolución desde los procariotas hasta los primeros seres unicelulares eucariotas fue un proceso muy lento que duró entre 1 400 y 2 300 millones de años. (Tomado de El Origen del Universo y de la Vida, en: http://amesweb.tripod.com/ccmc01.pdf).

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