Historia de la Tierra

La historia de la Tierra se refiere al desarrollo del planeta Tierra desde su formación hasta la actualidad. Casi todas las ramas de las ciencias naturales han contribuido a la comprensión de los principales acontecimientos del pasado de la Tierra, caracterizados por constantes cambios geológicos y evolución biológica.

La escala de tiempo geológico (GTS), según la definición de la convención internacional, representa los grandes lapsos 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 4540 millones de años, aproximadamente un tercio de la edad del universo, por acreción de la nebulosa solar.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 estaba fundida debido a las frecuentes colisiones con otros cuerpos que condujeron a un vulcanismo extremo. Mientras que la Tierra estaba en su etapa más temprana (Tierra Temprana), 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, lo que provocó la formación de una corteza sólida y permitió que el agua líquida emergiera a la superficie.

El eón Hadeano representa el tiempo anterior a un registro confiable (fósil) de vida; comenzó con la formación del planeta y terminó hace 4.000 millones de años. Los siguientes eones arcaicos y proterozoicos produjeron los comienzos de la vida en la Tierra y su evolución más temprana. El eón siguiente 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 surgimiento, el reinado y la extinción culminante de los dinosaurios no aviares; y el Cenozoico, que vio el surgimiento de los mamíferos. Los humanos reconocibles surgieron como máximo hace 2 millones de años, un período muy 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, durante la Era Eoarchean, después de que una corteza geológica comenzó a solidificarse después del Eón Hadeano fundido anterior. Hay fósiles de esteras microbianas, como los estromatolitos, que se encuentran en una arenisca de 3480 millones de años descubierta en Australia Occidental. Otra evidencia física temprana de una sustancia biogénica es el grafito en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el suroeste de Groenlandia, así como "restos de vida biótica" encontrados en rocas de 4.100 millones de años en Australia Occidental. Según uno de los investigadores, "si la vida surgió relativamente rápido en la Tierra... entonces podría ser común en el universo".

Los organismos fotosintéticos aparecieron hace entre 3.200 y 2.400 millones de años y comenzaron a enriquecer la atmósfera con oxígeno. La vida siguió siendo principalmente 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 mayoría de los filos más importantes que se conocen 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, se han extinguido. Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra oscilan entre 10 y 14 millones, de las cuales alrededor de 1,2 millones están documentadas, pero más del 86 por ciento no han sido descritas.Sin embargo, recientemente se afirmó que 1 billón de especies viven actualmente en la Tierra, y solo se describe una milésima parte del uno por ciento.

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 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 hace 4540 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. Cada eón se divide posteriormente en eras, que a su vez se dividen en períodos, que a su vez se dividen en épocas.

Eón	Tiempo (ma)	Descripción
hadeano	4540–4000	La Tierra se forma a partir de 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 primitivos o masas de agua líquida. La Luna se forma en esta época probablemente debido a la colisión de un protoplaneta con la Tierra.
Arcaico	4000–2500	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 de gases volcánicos y de efecto invernadero.
proterozoico	2500–541	El nombre de este eón significa "vida temprana". Emergen los 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. Alrededor de esta época se forman plantas, animales posteriores y posiblemente formas anteriores de hongos. Las fases temprana y tardía de este eón pueden haber sufrido 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. Gradualmente, 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 emergen las aves, los descendientes de los 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 según la escala de tiempo geológico, que se divide en intervalos según el análisis estratigráfico. Las siguientes cinco líneas de tiempo muestran la escala de tiempo geológico. El primero muestra todo el tiempo desde la formación de la Tierra hasta el presente, pero 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.

Millones de años (1°, 2°, 3° y 4°)
Miles de años (5°)

Formación del Sistema Solar

El modelo estándar para la formación del Sistema Solar (incluida la Tierra) es la hipótesis de la nebulosa solar. 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.Una onda de choque también habría hecho girar a la nebulosa. A medida que la nube comenzó a acelerar, 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 grandes desechos crearon el medio por el cual comenzaron a formarse protoplanetas del tamaño de un kilómetro, orbitando el centro de la nebulosa.

El centro de la nebulosa, que no tenía mucho momento angular, colapsó rápidamente, la compresión lo calentó hasta que comenzó la fusión nuclear de hidrógeno en helio. Después de más contracción, una estrella T Tauri se encendió y evolucionó hasta convertirse en 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 de polvo y escombros cada vez más grandes se agruparon para formar planetas. La Tierra se formó de esta manera hace unos 4.540 millones de años (con una incertidumbre del 1%) y se completó en gran medida en 10 a 20 millones de años.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.

La proto-Tierra creció por acreción hasta que su interior estuvo lo suficientemente caliente como para derretir los metales siderófilos pesados. Al tener 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 comenzó a formarse, produciendo la estructura en capas de la Tierra y estableciendo la formación del campo magnético de la Tierra. JA Jacobs fue el primero en sugerir que el núcleo interno de la Tierra, un centro sólido distinto del núcleo externo líquido, se está congelando y creciendo a partir del núcleo externo líquido debido al enfriamiento gradual del interior de la Tierra (alrededor de 100 grados Celsius cada mil millones de años ).

Eones Hadeano y Arcaico

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. Las rocas más antiguas encontradas en la Tierra datan de alrededor de 4,0 Ga, y los cristales de circón detríticos más antiguos en rocas de alrededor de 4,4 Ga., 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 prototierra fue impactada por un protoplaneta más pequeño, que expulsó parte del manto y la corteza al espacio y creó la Luna.

Del conteo 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. Además, el vulcanismo fue severo debido al gran flujo de calor y al gradiente geotérmico. Sin embargo, los cristales de circón detríticos fechados en 4,4 Ga muestran evidencias de haber estado en contacto con agua líquida, lo que sugiere que la Tierra ya tenía océanos o mares en ese momento.

A principios 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 arcaica carecía de oxígeno y, por lo tanto, no tenía una capa de ozono que bloqueara la luz ultravioleta. Sin embargo, se cree que la vida primordial comenzó a evolucionar a principios del Arcaico, con fósiles candidatos que datan de alrededor de 3,5 Ga. Algunos científicos incluso especulan que la vida podría haber comenzado durante el Hadeano temprano, ya en 4,4 Ga, sobreviviendo al posible Late. Período de bombardeo intenso en fuentes hidrotermales debajo de la superficie de la Tierra.

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. Durante el programa Apolo, se trajeron rocas de la superficie de la Luna a la Tierra. La datación radiométrica de estas rocas muestra que la Luna tiene 4,53 ± 0,01 mil millones de años, formada al menos 30 millones de años después del Sistema Solar. Nuevas pruebas sugieren que la Luna se formó incluso más tarde, 4,48 ± 0,02 Ga, o entre 70 y 110 millones de años después del comienzo del Sistema Solar.

Las teorías para 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, frente a las 5,5 de la Tierra ) y un núcleo metálico pequeño. En segundo lugar, la Tierra y la Luna tienen la misma firma isotópica de oxígeno (abundancia relativa de los 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) golpeara la proto-Tierra con un golpe oblicuo.

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 exteriores de la Tierra y derretir ambos cuerpos. Una parte del material del manto fue expulsado en órbita alrededor de la Tierra. La hipótesis del impacto gigante predice que la Luna se quedó sin material metálico, lo que explica su composición anormal. El material eyectado 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.

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 hacia la superficie de la Tierra. 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 1600 °C (2910 °F), por lo que la convección en el manto era más rápida. Aunque ocurrió un proceso similar a la tectónica de placas actual, también habría sido 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.

La corteza inicial, formada cuando la superficie de la Tierra se solidificó por primera vez, desapareció por completo debido a una combinación de esta rápida tectónica de placas Hadeanas 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. Los primeros trozos más grandes de corteza continental, producto de la diferenciación de elementos más ligeros durante el derretimiento parcial de la corteza inferior, aparecieron al final del Hadeano, alrededor de 4,0 Ga. Lo que queda de estos primeros pequeños continentes se llama cratones. Estas piezas de la corteza del Hadeano tardío y del Arcaico temprano forman los núcleos alrededor de los cuales crecieron los continentes actuales.

Las rocas más antiguas de la Tierra se encuentran en el cratón norteamericano de Canadá. Son tonalitas de unos 4,0 Ga. Muestran huellas de metamorfismo por alta temperatura, pero también granos sedimentarios que han sido redondeados por la erosión durante el transporte por el agua, lo que demuestra que entonces existían ríos y mares.Los cratones consisten principalmente en dos tipos de terrenos alternos. 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 hoy se encuentran en las fosas 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 roca de composición similar al granito (de ahí que estos terrenos se denominen TTG-terrenos). Los complejos TTG se ven como relictos de la primera corteza continental, formada por fusión parcial en basalto.

Océanos y atmósfera

A menudo se describe a la Tierra como si tuviera 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 desprovista de estos elementos en comparación con las abundancias cósmicas. Después del impacto que creó la Luna, la Tierra fundida liberó gases volátiles; y más tarde los volcanes liberaron más gases, completando una segunda atmósfera rica en gases de efecto invernadero pero pobre en oxígeno. Finalmente, la tercera atmósfera, rica en oxígeno, surgió cuando las bacterias comenzaron a producir oxígeno alrededor de 2,8 Ga.

En los primeros modelos para la formación de la atmósfera y el océano, la segunda atmósfera se formó por la liberación de gases volátiles del interior de la Tierra. Ahora se considera probable que muchos de los volátiles se liberaron durante la acumulación 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. La nueva atmósfera probablemente contenía vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno y cantidades más pequeñas de otros gases.

Los planetesimales a una distancia de 1 unidad astronómica (AU), la distancia de la Tierra al 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 han tardado demasiado. El agua debe haber sido suministrada por meteoritos del cinturón de asteroides exterior y algunos grandes embriones planetarios de más de 2,5 AU. 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.

A medida que la Tierra se enfriaba, se formaron nubes. La lluvia creó los océanos. La evidencia reciente sugiere que los océanos pueden haber comenzado a formarse ya en 4.4 Ga. 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 poder actual. Así, el Sol se ha vuelto un 30% más brillante en los últimos 4.500 millones de años. Muchos modelos indican que la Tierra habría estado cubierta de hielo.Una solución probable es que hubiera suficiente dióxido de carbono y metano para producir un efecto invernadero. El dióxido de carbono habría sido producido por volcanes y el metano por los primeros microbios. Otro gas de efecto invernadero, el amoníaco, habría sido expulsado por los volcanes pero rápidamente destruido por la radiación ultravioleta.

Origen de la vida

Cronología de la vida
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(hace millones de años)* Edades de Hielo

Una de las razones del interés por la atmósfera y el océano primitivos es que forman las condiciones bajo las cuales surgió la vida por primera vez. Hay muchos modelos, pero poco consenso, sobre cómo surgió la vida a partir de sustancias químicas no vivas; los sistemas químicos creados en el laboratorio están muy por debajo de la complejidad mínima para un organismo vivo.

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 bases nitrogenadas 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 podrían formarse en una atmósfera de agua, metano, amoníaco e hidrógeno con la ayuda de chispas para imitar el efecto de un rayo. Aunque la composición atmosférica era probablemente diferente a la utilizada por Miller y Urey, experimentos posteriores con composiciones más realistas también consiguieron sintetizar moléculas orgánicas. Las simulaciones por computadora muestran que las moléculas orgánicas extraterrestres podrían haberse formado en el disco protoplanetario antes de la formación de la Tierra.

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 sí mismo; el 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.

Replicación primero: mundo de ARN

Incluso los miembros más simples de los tres dominios modernos de la vida usan ADN para registrar sus "recetas" y una serie compleja de moléculas de ARN y proteínas para "leer" estas instrucciones y usarlas para el crecimiento, el mantenimiento y la autorreplicación.

El descubrimiento de que un tipo de molécula de ARN llamada ribozima puede catalizar tanto su propia replicación como la construcción de proteínas condujo a la hipótesis de que las formas de vida anteriores se basaban completamente en el ARN. 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 tendría genomas diferentes de los que comenzaron sus padres. Posteriormente, el ARN habría sido reemplazado por el ADN, que es más estable y, por lo tanto, puede construir genomas más largos, ampliando el rango de capacidades que puede tener un solo organismo. Las ribozimas siguen siendo los principales componentes de los ribosomas, las "fábricas de proteínas" de las células modernas.

Aunque se han producido artificialmente en laboratorios moléculas cortas de ARN autorreplicantes, se han planteado dudas sobre si es posible la síntesis natural no biológica de ARN. Las primeras ribozimas pueden haberse formado a partir de ácidos nucleicos más simples como PNA, TNA o GNA, que habrían sido reemplazados más tarde por ARN. Se han postulado otros replicadores de pre-ARN, incluidos cristales e incluso sistemas cuánticos.

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 protocélulas estarían confinadas en los poros del sustrato metálico hasta el posterior desarrollo de las membranas lipídicas.

Primero el metabolismo: el mundo del hierro y el azufre

Otra hipótesis de larga data es que la primera vida estaba compuesta de moléculas de proteína. Los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas, se sintetizan fácilmente en condiciones prebióticas plausibles, al igual que los pequeños péptidos (polímeros de aminoácidos) que son buenos catalizadores. Una serie de experimentos que comenzaron en 1997 demostraron que los aminoácidos y los péptidos podían 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 montaje 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 que se encuentra bajo 7 kilómetros (4,3 mi) de rock. Por lo tanto, la síntesis autosostenida de proteínas podría haber ocurrido cerca de los respiraderos hidrotermales.

Una dificultad con el escenario del metabolismo primero es encontrar una manera para que los organismos evolucionen. Sin la capacidad de replicarse como individuos, los agregados de moléculas tendrían "genomas de composición" (recuentos de especies moleculares en el agregado) como objetivo de la selección natural. Sin embargo, un modelo reciente muestra que dicho sistema no puede evolucionar en respuesta a la selección natural.

Las membranas primero: 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. Los experimentos que simularon las condiciones de la Tierra primitiva han informado de la formación de lípidos, y estos 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 la longevidad y la reproducción. Los ácidos nucleicos como el ARN podrían haberse formado más fácilmente dentro de los liposomas que en el exterior.

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 selección natural (como la "especie" de arcilla que crece más rápido en un entorno particular se convierte rápidamente en dominante), y puede catalizar la formación de moléculas de ARN. Aunque esta idea no se ha convertido en el consenso científico, todavía tiene partidarios activos.

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. Luego, las burbujas pueden crecer al absorber lípidos adicionales y dividirse. La formación de las primeras células puede haber sido favorecida por procesos similares.

Una hipótesis similar presenta arcillas ricas en hierro autorreplicantes como progenitores de nucleótidos, lípidos y aminoácidos.

Último ancestro común universal

Se cree que de esta multiplicidad de protocélulas sólo 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. 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 carecía de núcleo u organelos 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 ancestro común universal, hubo poblaciones de organismos que intercambiaron genes por transferencia lateral de genes.

Eón Proterozoico

El eón Proterozoico duró desde hace 2,5 Ga hasta 542 Ma (millones de años). En este lapso de tiempo, los cratones se convirtieron en continentes con tamaños modernos. El cambio a una atmósfera rica en oxígeno fue un desarrollo crucial. La vida se desarrolló de procariotas a eucariotas y formas multicelulares. El Proterozoico vio un par de glaciaciones severas llamadas Tierras bola de nieve. Después de la última Tierra Bola de Nieve alrededor de 600 Ma, la evolución de la vida en la Tierra se aceleró. Alrededor de 580 Ma, la biota de Ediacara formó el preludio de la Explosión Cámbrica.

Revolución de oxígeno

Las primeras células absorbieron energía y alimentos del entorno circundante. Usaron la fermentación, la descomposición de compuestos más complejos en compuestos menos complejos con menos energía, y usaron 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 obtengan energía del sol.

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 oxigénica, 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 proporcionan la energía para producir azúcares. Para suministrar los electrones en el circuito, se extrae hidrógeno del agua, dejando oxígeno como producto de desecho. Algunos organismos, incluidas las bacterias moradas y las bacterias verdes del azufre, utilizan una forma anoxigénica de fotosíntesis que utiliza alternativas al hidrógeno extraído del agua como donantes de electrones; ejemplos son el sulfuro de hidrógeno, el azufre y el hierro. Dichos organismos extremófilos están restringidos a entornos que de otro modo serían inhóspitos, como fuentes termales y fumarolas hidrotermales.

La forma anoxigénica más simple surgió alrededor de 3,8 Ga, poco después de la aparición de la vida. El momento de la fotosíntesis oxigénica es más controvertido; ciertamente había aparecido alrededor de 2,4 Ga, pero algunos investigadores lo retrasaron hasta 3,2 Ga. Este último "probablemente incrementó la productividad global en al menos dos o tres órdenes de magnitud". Entre los restos más antiguos de formas de vida productoras de oxígeno se encuentran los estromatolitos fósiles.

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). Cuando la mayoría de los minerales expuestos que reaccionaban rápidamente 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 mucho tiempo transformó la atmósfera de la Tierra a su estado actual. Esta fue la tercera atmósfera de la Tierra.

Parte del oxígeno fue estimulado por la radiación ultravioleta solar 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 atravesó la atmósfera. Permitió que las células colonizaran la superficie del océano y, finalmente, la tierra: sin la capa de ozono, la radiación ultravioleta que bombardea la tierra y el mar habría causado niveles insostenibles de mutación en las células expuestas.

La fotosíntesis tuvo otro impacto importante. El oxígeno era tóxico; gran parte de la vida en la Tierra probablemente se extinguió cuando sus niveles aumentaron 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.

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. 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 drásticamente durante el Proterozoico temprano. Los depósitos glaciales encontrados en Sudáfrica se remontan a 2,2 Ga, momento en el que, según la evidencia paleomagnética, deben haber estado ubicados cerca del ecuador. Por lo tanto, esta glaciación, conocida como la glaciación Huronian, 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 Snowball Earth.

La edad de hielo de Huronian podría haber sido causada por el aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera, lo que provocó la disminución de metano (CH ₄ ) en la atmósfera. El metano es un fuerte gas de efecto invernadero, pero con el oxígeno reacciona para formar CO ₂, un gas de efecto invernadero menos eficaz. 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.

Sin embargo, el término Tierra Bola de Nieve se usa más comúnmente para describir glaciaciones extremas posteriores durante el período Criogénico. Hubo cuatro períodos, cada uno con una duración de unos 10 millones de años, hace entre 750 y 580 millones de años, cuando se cree que la tierra estuvo cubierta de hielo aparte de las montañas más altas, y las temperaturas medias eran de unos -50 °C (-58 °C). F).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 erosionar 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, ralentizando la reducción de dióxido de carbono, pero en el Criogénico la meteorización de Rodinia pudo continuar sin control hasta que el hielo avanzó hacia los trópicos. El proceso puede haber sido finalmente revertido por la emisión de dióxido de carbono de los volcanes o la desestabilización de los hidratos de gas metano. De acuerdo con la teoría alternativa de Slushball Earth, incluso en el apogeo de las edades de hielo todavía había agua abierta en el ecuador.

Aparición de eucariotas

La taxonomía moderna clasifica la vida en tres dominios. El tiempo de su origen es incierto. El dominio Bacteria probablemente se separó primero de las otras formas de vida (a veces llamadas Neomura), pero esta suposición es controvertida. Poco después de esto, por 2 Ga, Neomura se dividió en Archaea y Eukarya. Las células eucariotas (Eukarya) son más grandes y complejas que las células procariotas (Bacteria y Archaea), y el origen de esa complejidad recién ahora se está conociendo. Los primeros fósiles que poseen características típicas de los hongos datan de la era Paleoproterozoica, hace unos 2,4 Ga; estos organismos bentónicos multicelulares tenían estructuras filamentosas capaces de anastomosis.

Alrededor de este tiempo, se formó la primera proto-mitocondria. Una célula bacteriana relacionada con la actual Rickettsia,que había evolucionado para metabolizar el oxígeno, entró en una célula procariota más grande, que carecía de esa capacidad. Quizás la célula grande intentó digerir a la más pequeña pero fracasó (posiblemente debido a la evolución de las defensas de presa). La célula más pequeña puede haber tratado de 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 huésped. La célula más pequeña se replicó dentro de la más grande. Pronto, se desarrolló una simbiosis estable 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 podría sobrevivir sin las materias primas proporcionadas por la célula más grande. La célula completa ahora se considera un solo organismo, y las células más pequeñas se clasifican como orgánulos llamados mitocondrias.

Un evento similar ocurrió con las cianobacterias fotosintéticas que ingresaron a grandes células heterótrofas y se convirtieron en cloroplastos. 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 bien establecida teoría endosimbiótica del origen celular de las mitocondrias y los cloroplastos, existen teorías de que las células dieron origen a los peroxisomas, las espiroquetas dieron origen a los cilios y flagelos, y que quizás un virus de ADN dio origen al núcleo celular, aunque ninguna de ellas es ampliamente conocida. aceptado.

Archaeans, bacterias y eucariotas continuaron diversificándose y volviéndose más complejos y mejor adaptados a sus entornos. Cada dominio se dividió repetidamente en múltiples linajes, aunque se sabe poco sobre la historia de las arqueas y las bacterias. Alrededor de 1,1 Ga, el supercontinente Rodinia se estaba ensamblando. Las líneas de plantas, animales y hongos se habían dividido, aunque todavía existían como células solitarias. Algunos de estos vivían en colonias y gradualmente comenzó a tener lugar una división del trabajo; 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 surgieron las primeras plantas multicelulares, probablemente algas verdes.Posiblemente alrededor de 900 Ma, la verdadera multicelularidad también había evolucionado en los animales.

Al principio, probablemente se parecía a las esponjas actuales, que tienen células totipotentes que permiten que un organismo alterado se vuelva a ensamblar. A medida que se completó la división del trabajo en todas las líneas de organismos multicelulares, las células se volvieron más especializadas y más dependientes unas de otras; las células aisladas morirían.

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 márgenes continentales, anomalías magnéticas del suelo oceánico y polos paleomagnéticos. Ninguna corteza oceánica data de 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 las reconstrucciones.

A lo largo de la historia de la Tierra, hubo momentos en que los continentes chocaron y formaron un supercontinente, que luego se dividió en nuevos continentes. Alrededor de 1000 a 830 Ma, la mayor parte de la masa continental se unió en el supercontinente Rodinia. Rodinia puede haber sido precedida por continentes del Proterozoico Temprano-Medio llamados Nuna y Columbia.

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 supercontinente hipotético a veces se denomina Pannotia o Vendia. La evidencia de ello es una fase de colisión continental conocida como orogenia panafricana, que unió las masas continentales de lo que hoy es África, América del Sur, la Antártida y Australia. La existencia de Pannotia depende del momento de la ruptura entre Gondwana (que incluía la mayor parte de la masa terrestre ahora en el hemisferio sur, así como la Península Arábiga y el subcontinente indio) y Laurentia (más o menos equivalente a la actual América del Norte). Es al menos seguro que al final del eón Proterozoico, la mayor parte de la masa continental yacía unida en una posición alrededor del polo sur.

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 pudo haber estado completamente congelada. Esto sucedió alrededor de 716,5 y 635 Ma, en el período Criogénico. La intensidad y el mecanismo de ambas glaciaciones aún están bajo investigación y son más difíciles de explicar que la Tierra Bola de Nieve del Proterozoico temprano. La mayoría de los paleoclimatólogos creen que los episodios fríos estaban relacionados con la formación del supercontinente Rodinia. Debido a que Rodinia estaba centrada en el ecuador, las tasas de meteorización química aumentaron y se extrajo dióxido de carbono (CO ₂ ) de la atmósfera. Debido a que el CO ₂ es un gas de efecto invernadero importante, los climas se enfriaron globalmente. De la misma manera, durante las Tierras Bola de Nieve, la mayor parte de la superficie continental estaba cubierta de 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. El aumento de la actividad volcánica resultó de la ruptura de Rodinia aproximadamente al mismo tiempo.

El período criogénico fue seguido por el período ediacárico, que se caracterizó por un rápido desarrollo de nuevas formas de vida multicelulares. 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 fueron ancestros de grupos de vida moderna. 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 los eones Proterozoico y Fanerozoico o los períodos Ediacárico y Cámbrico.

Eón Fanerozoico

El Fanerozoico es el eón actual en la Tierra, que comenzó hace aproximadamente 542 millones de años. Consta de tres eras: el Paleozoico, el Mesozoico y el Cenozoico, y es el momento en que la vida multicelular se diversificó enormemente en casi todos los organismos conocidos en la actualidad.

La era Paleozoica ("vida antigua") fue la primera y más larga era del eón Fanerozoico, con una duración de 542 a 251 Ma. Durante el Paleozoico surgieron muchos grupos modernos de vida. La vida colonizó la tierra, primero las plantas, luego los animales. Ocurrieron dos grandes extinciones. Los continentes formados en la ruptura de Pannotia y Rodinia al final del Proterozoico se juntaron lentamente de nuevo, formando el supercontinente Pangea a finales del Paleozoico.

La era Mesozoica ("vida media") duró desde 251 Ma hasta 66 Ma. Se subdivide en los períodos Triásico, Jurásico y Cretácico. La era comenzó con el evento de extinción Pérmico-Triásico, el evento de extinción más severo en el registro fósil; El 95% de las especies de la Tierra se extinguieron. Terminó con el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno que acabó con los dinosaurios..

La era Cenozoica ("nueva vida") comenzó en 66 Ma y se subdivide en los períodos Paleógeno, Neógeno y Cuaternario. Estos tres períodos se dividen en siete subdivisiones, con el Paleógeno compuesto por el Paleoceno, el Eoceno y el Oligoceno, el Neógeno dividido en el Mioceno, el Plioceno y el Cuaternario compuesto por el Pleistoceno y el Holoceno. 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.

Tectónica, paleogeografía y clima

Al final del Proterozoico, el supercontinente Pannotia se dividió en los continentes más pequeños Laurentia, Baltica, Siberia y Gondwana. 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 vieja, los fondos oceánicos se elevan durante esos períodos. Esto hace que el nivel del mar suba. Por lo tanto, en la primera mitad del Paleozoico, grandes áreas de los continentes se encontraban bajo el nivel del mar.

Los climas paleozoicos tempranos eran más cálidos que los actuales, pero el final del Ordovícico vio una breve edad de hielo durante la cual los glaciares cubrieron el polo sur, donde se encontraba el enorme continente Gondwana. Solo se encuentran rastros de glaciación de este período 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 disminución de la temperatura del agua del mar.

Los continentes Laurentia y Baltica chocaron entre 450 y 400 Ma, durante la Orogenia de Caledonia, para formar Laurussia (también conocida como Euramerica). Las huellas 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) Gondwana y Siberia comenzaron a moverse hacia Laurussia. La colisión de Siberia con Laurussia causó la Orogenia Uralian, la colisión de Gondwana con Laurussia se llama la Orogenia Varisca o Herciniana en Europa o la Orogenia Alleghenian en América del Norte. La última fase tuvo lugar durante el período Carbonífero (359–299 Ma) y resultó en la formación del último supercontinente, Pangea.

Hacia 180 Ma, Pangea se dividió en Laurasia y Gondwana.

Explosión cámbrica

La tasa de evolución de la vida registrada por los fósiles se aceleró en el período Cámbrico (542–488 Ma). La aparición repentina 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.Mientras que las formas de vida de Ediacara parecen aún primitivas y no son fáciles de ubicar en ningún grupo moderno, al final del Cámbrico la mayoría de los filos modernos ya estaban presentes. El desarrollo de partes duras del cuerpo como conchas, esqueletos o exoesqueletos en animales como moluscos, equinodermos, crinoideos y artrópodos (un conocido grupo de artrópodos del Paleozoico inferior son los trilobites) hizo que la preservación y fosilización de tales formas de vida fuera más fácil que las de sus ancestros proterozoicos. Por esta razón, se sabe mucho más sobre la vida durante y después del Cámbrico que sobre la de períodos más antiguos. Algunos de estos grupos cámbricos parecen complejos, pero parecen bastante diferentes de la vida moderna; ejemplos son Anomalocaris y Haikouichthys. Más recientemente, sin embargo, estos parecen haber encontrado un lugar en la clasificación moderna.

Durante el Cámbrico aparecieron los primeros animales vertebrados, entre ellos los primeros peces. Una criatura que pudo haber sido el ancestro 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 nichos resultó en tamaños corporales masivos. De esta forma, durante el Paleozoico temprano evolucionaron peces con tamaños crecientes, como el titánico placodermo Dunkleosteus, que podía llegar a medir 7 metros (23 pies) de largo.

La diversidad de formas de vida no aumentó mucho debido a una serie de extinciones masivas que definen unidades bioestratigráficas muy extendidas llamadas biomeros. Después de cada pulso de extinción, las regiones de la plataforma continental fueron repobladas por formas de vida similares que pueden haber evolucionado lentamente en otros lugares. A finales del Cámbrico, los trilobites habían alcanzado su mayor diversidad y dominaban casi todos los conjuntos de fósiles.

Colonización de la tierra

La acumulación de oxígeno de la fotosíntesis resultó en 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 a la supervivencia fuera del agua. Los linajes de procariotas probablemente habían colonizado la tierra ya en 2,6 Ga, incluso antes del origen de los eucariotas. Durante mucho tiempo, la tierra permaneció estéril de organismos multicelulares. El supercontinente Pannotia se formó alrededor de 600 Ma y luego se separó unos 50 millones de años después. Los peces, los primeros vertebrados, evolucionaron en los océanos alrededor de 530 Ma. Un gran evento de extinción ocurrió cerca del final del período Cámbrico, que terminó hace 488 Ma.

Hace varios cientos de millones de años, las plantas (probablemente parecidas a algas) y los hongos comenzaron a crecer en los bordes del agua y luego salieron de ella. Los fósiles más antiguos de hongos y plantas terrestres datan de 480 a 460 Ma, aunque la evidencia molecular sugiere que los hongos pueden haber colonizado la tierra desde hace 1000 Ma y las plantas 700 Ma. Al permanecer inicialmente cerca de la orilla del agua, las mutaciones y variaciones dieron como resultado una mayor colonización de este nuevo entorno. No se conoce con precisión el momento en que los primeros animales abandonaron los océanos: la evidencia clara más antigua es de artrópodos en la tierra alrededor de 450 Ma, 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 la tierra ya en 530 Ma.

Evolución de los tetrápodos

Al final del período Ordovícico, 443 Ma, ocurrieron eventos de extinción adicionales, quizás debido a una edad de hielo concurrente. Alrededor de 380 a 375 Ma, los primeros tetrápodos evolucionaron a partir de peces. Las aletas evolucionaron hasta 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. Es posible que luego se hayan aventurado en tierra por breves períodos. Eventualmente, algunos de ellos se adaptaron tan bien a la vida terrestre que pasaron su vida adulta en tierra, aunque nacieron en el agua y regresaron para poner sus huevos. Este fue el origen de los anfibios. Alrededor de 365 Ma, ocurrió otro período de extinción, quizás como resultado del enfriamiento global.Las plantas desarrollaron semillas, lo que aceleró drásticamente su propagación en la tierra, alrededor de este tiempo (aproximadamente 360 ​​Ma).

Unos 20 millones de años más tarde (340 Ma ), 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 los amniotas de los anfibios. Otros 30 millones de años (310 Ma ) 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 sabe menos de los detalles.

Después de otra, la extinción más severa del período (251~250 Ma), alrededor de 230 Ma, los dinosaurios se separaron de sus ancestros reptilianos. El evento de extinción del Triásico-Jurásico en 200 Ma salvó a muchos de los dinosaurios, 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 pequeños animales parecidos a musarañas.

El límite entre los dinosaurios aviares y no aviares no está claro, pero el Archaeopteryx, tradicionalmente considerado uno de los primeros pájaros, vivió alrededor de 150 Ma.

La evidencia más temprana de la evolución de las flores de las angiospermas es durante el período Cretácico, unos 20 millones de años después (132 Ma).

Extinciones

La primera de cinco grandes extinciones masivas fue la extinción del Ordovícico-Silúrico. Su posible causa fue la intensa glaciación de Gondwana, que finalmente condujo a una tierra bola de nieve. Se extinguieron el 60% de los invertebrados marinos y el 25% de todas las familias.

La segunda extinción masiva fue la extinción del Devónico tardío, probablemente causada por la evolución de los árboles, lo que podría haber llevado al agotamiento de los gases de efecto invernadero (como el CO2) o la eutrofización del agua. El 70% de todas las especies se extinguieron.

La tercera extinción masiva fue el evento Pérmico-Triásico, o la Gran Muerte, posiblemente causado por una 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. El cráter Wilkes Land propuesto en la Antártida o la estructura Bedout frente a la costa noroeste de Australia pueden indicar una conexión de impacto con la extinción del Pérmico-Triásico. Pero sigue siendo incierto si estos u otros cráteres de límite Pérmico-Triásico propuestos son cráteres de impacto reales o incluso contemporáneos con el evento de extinción Pérmico-Triásico. Esta fue, con mucho, la extinción más mortífera de la historia, con aproximadamente el 57% de todas las familias y el 83% de todos los géneros asesinados.

La cuarta extinción masiva fue el evento de extinción del Triásico-Jurásico en el que casi todos los sinápsidos y arcosaurios se extinguieron, probablemente debido a la nueva competencia de los dinosaurios.

La quinta y más reciente extinción masiva fue el evento de extinción del Cretácico-Paleógeno. En 66 Ma, un asteroide de 10 kilómetros (6,2 millas) golpeó la Tierra cerca de la península de Yucatán, en algún lugar en el extremo suroeste de la entonces Laurasia, donde hoy se encuentra el cráter Chicxulub. Esto expulsó grandes cantidades de partículas 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, lo que marcó el final del período Cretácico y la era Mesozoica.

Diversificación de los 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 eran nocturnos para escapar de la depredación. La diversificación de los mamíferos realmente comenzó solo después del evento de extinción del Cretácico-Paleógeno. A principios del Paleoceno, la tierra se recuperó de la extinción y aumentó la diversidad de mamíferos. Criaturas como Ambulocetus se trasladaron a los océanos para eventualmente convertirse en ballenas, mientras que algunas criaturas, como los primates, se trasladaron a los árboles.Todo esto cambió entre mediados y finales del Eoceno, cuando se formó la corriente circunantártica entre la Antártida y Australia, que interrumpió los patrones climáticos a escala global. La sabana sin hierba comenzó a predominar en gran parte del paisaje, y mamíferos como Andrewsarchus se elevaron hasta convertirse en el mamífero depredador terrestre más grande conocido, y las primeras ballenas como Basilosaurus tomaron el control de los mares.

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 en el Mioceno es donde aparecieron por primera vez muchos mamíferos modernos. Ungulados gigantes como Paraceratherium y Deinotherium evolucionaron para gobernar las praderas. La evolución de la hierba también trajo primates de los árboles y comenzó la evolución humana. Los primeros grandes felinos también evolucionaron durante este tiempo. El mar de Tethys quedó cerrado por la colisión de África y Europa.

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 cerraron entre sí, lo que provocó la formación de la Corriente del Golfo, que hizo que Europa se calentara. El puente terrestre permitió que las criaturas aisladas de América del Sur migraran a América del Norte y viceversa. Varias especies migraron al sur, lo que provocó la presencia en América del Sur de llamas, osos de anteojos, carpinchos y jaguares.

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 del hombre moderno en el África sahariana y la expansión. La megafauna que dominaba se alimentaba de pastizales que, por ahora, se habían apoderado de gran parte del mundo subtropical. Las grandes cantidades de agua retenidas 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, razón por la cual, hoy en día, hay camellos (que evolucionaron y se extinguieron en América del Norte), caballos (que evolucionaron y se extinguieron en América del Norte) y nativos americanos. El final de la última edad de hielo coincidió con la expansión del hombre, junto con una muerte masiva de la megafauna de la edad de hielo.

Evolución humana

Cronología de los homínidos
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(hace millones de años)

Un pequeño simio africano que vivió alrededor de 6 Ma fue el último animal cuyos descendientes incluirían tanto a los humanos modernos como a sus parientes más cercanos, los chimpancés. Solo dos ramas de su árbol genealógico tienen descendientes sobrevivientes. Muy poco después de la división, por razones que aún no están claras, los simios de una rama desarrollaron la capacidad de caminar erguidos. El tamaño del cerebro aumentó rápidamente y, hacia 2 Ma, aparecieron los primeros animales clasificados en el género Homo. Por supuesto, la línea entre diferentes especies o incluso géneros es algo arbitraria ya que los organismos cambian continuamente a lo largo de las generaciones. Aproximadamente al mismo tiempo, la otra rama se dividió en los ancestros del chimpancé común y los ancestros del bonobo a medida que la evolución continuaba simultáneamente en todas las formas de vida.

La capacidad de controlar el fuego probablemente comenzó en el Homo erectus (u Homo ergaster ), probablemente hace al menos 790.000 años, pero quizás ya en 1,5 Ma. El uso y descubrimiento del fuego controlado puede incluso ser anterior al Homo erectus. El fuego posiblemente fue utilizado por el homínido Homo habilis del Paleolítico Inferior temprano (Oldowan) o por australopitecinos fuertes como Paranthropus.

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. A medida que aumentaba el tamaño del cerebro, los bebés nacían antes, antes de que sus cabezas crecieran demasiado para pasar por la pelvis. Como resultado, exhibieron más plasticidad y, por lo tanto, poseían una mayor capacidad para aprender y requerían 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. Los humanos modernos ( Homo sapiens) se cree que se originó hace unos 200.000 años o antes en África; los fósiles más antiguos datan de hace unos 160.000 años.

Los primeros humanos en mostrar signos de espiritualidad son los neandertales (generalmente clasificados como una especie separada sin descendientes sobrevivientes); enterraban a sus muertos, a menudo sin señales de comida o herramientas. Sin embargo, la evidencia de creencias más sofisticadas, como las primeras pinturas rupestres de Cro-Magnon (probablemente con un significado mágico o religioso) no apareció hasta hace 32.000 años. Cro-Magnons también dejó estatuillas de piedra como Venus de Willendorf, probablemente también significando creencia religiosa. Hace 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.).El uso de herramientas y la comunicación continuaron mejorando, y las relaciones interpersonales se volvieron más complejas.

Historia humana

A lo largo de más del 90% de su historia, el Homo sapiens vivió en pequeños grupos como cazadores-recolectores nómadas. 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. 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 aC, los humanos en el Creciente Fértil en el Medio Oriente comenzaron la cría sistemática de plantas y animales: la agricultura. Esto se extendió a las regiones vecinas y se desarrolló de forma independiente en otros lugares, hasta que la mayoría de los Homo sapiensvivían vidas sedentarias en asentamientos permanentes como agricultores. No todas las sociedades abandonaron el nomadismo, especialmente aquellas en áreas aisladas del globo pobres en especies de plantas domesticables, como Australia. Sin embargo, entre aquellas civilizaciones que adoptaron la agricultura, la relativa estabilidad y el aumento de la productividad proporcionados por la agricultura permitieron que la población se expandiera.

La agricultura tuvo un gran impacto; los humanos comenzaron a afectar el medio ambiente como nunca antes. El excedente de alimentos permitió que surgiera una clase sacerdotal o gobernante, seguida de una creciente división del trabajo. Esto condujo a la primera civilización de la Tierra en Sumer en el Medio Oriente, entre 4000 y 3000 a.Rápidamente surgieron civilizaciones adicionales en el antiguo Egipto, en el valle del río Indo y en China. La invención de la escritura permitió el surgimiento de sociedades complejas: el mantenimiento de registros y las bibliotecas sirvieron como un depósito de conocimiento y aumentaron la transmisión cultural de la información. Los humanos ya no tenían que pasar todo el tiempo trabajando para sobrevivir, lo que permitió 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 y otras entraban en declive. En el año 221 a. C., China se convirtió en una entidad política única que crecería para difundir su cultura por todo el este de Asia, y sigue siendo la nación más poblada del mundo. Durante este período, aparecieron textos hindúes famosos conocidos como vedas en la civilización del valle del Indo. Esta civilización se desarrolló en la guerra, las artes, la ciencia, las matemáticas y la arquitectura. Los fundamentos de la civilización occidental se formaron en gran medida en la Antigua Grecia, con el primer gobierno democrático del mundo y grandes avances en filosofía y ciencia, y en la Antigua Roma con avances en leyes, gobierno e ingeniería.El Imperio Romano fue cristianizado por el emperador Constantino a principios del siglo IV y declinó a fines del siglo V. A partir del siglo VII, comenzó la cristianización de Europa y, al menos desde el siglo IV, el cristianismo ha desempeñado un papel destacado en la formación de la civilización occidental. En 610, se fundó el Islam y rápidamente se convirtió en la religión dominante en Asia Occidental. La Casa de la Sabiduría se estableció en la era abasí de Bagdad, Irak.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 el siglo IX al XIII hasta el saqueo mongol de Bagdad en 1258 d.C. En 1054 d. C., el Gran Cisma entre la Iglesia Católica Romana y la Iglesia Ortodoxa Oriental condujo a importantes diferencias culturales entre Europa occidental y oriental.

En el siglo XIV, comenzó el Renacimiento en Italia con avances en la religión, el arte y la ciencia. En ese momento, la Iglesia cristiana como entidad política perdió gran parte de su poder. En 1492, Cristóbal Colón llegó a las Américas, 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 dominio político y cultural sobre las sociedades humanas de todo el mundo, una época conocida como la era colonial (ver también Era de los Descubrimientos).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 pacíficamente. 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, declarando o consiguiendo la independencia en un período de descolonización. 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 la 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.

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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 tienen una influencia creciente. Las principales preocupaciones y problemas, como las enfermedades, la guerra, la pobreza, el radicalismo violento y, recientemente, el cambio climático causado por el hombre, han aumentado a medida que aumenta la población mundial.

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 algunas (como las dos naves espaciales Voyager) han abandonado el Sistema Solar. Cinco agencias espaciales, que representan a más de quince países, han trabajado juntas para construir la Estación Espacial Internacional. A bordo de él, ha habido una presencia humana continua en el espacio desde el año 2000. La World Wide Web se 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.