Las condiciones ambientales físicas y químicas que se dan en la Tierra son las idóneas para la vida. Esto que parece una obviedad y que todo el mundo da por supuesto resulta que es algo tremendamente extraordinario y singular en el universo. Tal como se indicó en su momento, el cosmos es obstinadamente hostil a la vida. Las condiciones que imperan por doquier no son adecuadas para nuestra subsistencia, de ahí la necesidad de protección y creación de microambientes artificiales para los astronautas. Sin embargo, la Tierra -ese pequeño punto azul pálido al que se refería Carl Sagan- es una isla acogedora de vida en la inmensidad del universo. De los conocimientos que se poseen hoy se desprende que esto sigue siendo así. Actualmente no se conoce ningún otro lugar en el cosmos que sea apto para la vida. Existen numerosas conjeturas al respecto pero no pasan de ser sólo eso. ¿No constituye dicha realidad uno de los grandes misterios para la ciencia humana? ¿Por qué es tan atípicamente acogedor nuestro planeta para la vida, la inteligencia y el desarrollo de la ciencia? Veamos algunos detalles significativos.

La inmensa mayoría de los organismos de la biosfera (literalmente, “esfera de vida”) están especialmente adaptados para extraer oxígeno de la atmósfera terrestre. En la cumbre de los animales que más necesitan este gas están aquellos que poseen tasas metabólicas muy altas por realizar grandes esfuerzos físicos, como las aves, los insectos voladores y los mamíferos. Nosotros, así como el resto de los animales que maman, poseemos pulmones que actúan como fuelles aspiradores y expulsores de aire. Son por tanto aparatos respiratorios bidireccionales; en cambio, las aves tienen un pulmón unidireccional que sólo permite el paso del aire en una sola dirección y siempre está fluyendo para aportar la gran cantidad de oxígeno que requiere el vuelo. Mientras que los insectos voladores, al ser de menor tamaño, carecen de pulmones y en su lugar presentan tráqueas o microtúbulos capaces de conducir el aire a todas las células de sus tejidos. Sin embargo, todos obtienen de forma adecuada el necesario oxígeno vital.

Cuando se analiza la tasa de consumo de oxígeno de algunos de estos animales que realizan grandes esfuerzos físicos, como los colibrís de América, se descubre que es extraordinaria. Para que sus alas puedan llegar a batir hasta 80 veces por segundo -tal como consigue el colibrí amatista (Calliphlox amethystina)- es necesario que sus pequeños músculos estén muy oxigenados y esto sólo se logra con un corazón muy potente capaz de latir más de mil veces por minuto. Lo que significa que al volar, el consumo de oxígeno por gramo de masa corporal del colibrí es unas diez veces mayor que el de los mejores deportistas humanos de élite.[1]

[photo_footer]Colibrí amatista (Calliphlox amethystina). / Wikimedia Commons.[/photo_footer]

Sin embargo, este extraordinario consumo de oxígeno del colibrí se queda corto cuando se compara con el que requieren algunos insectos voladores como las abejas. Los minúsculos músculos de las alas de estos productores de miel necesitan oxígeno a una velocidad tres veces superior a la del colibrí.

Los animales acuáticos como los peces, en cambio, son incapaces de alcanzar estas elevadas tasas de consumo de oxígeno. Las branquias no pueden obtener del agua este gas vital a la misma velocidad que lo hacen los animales de respiración aérea y esto limita notablemente su tasa metabólica. La respiración dentro del agua requiere un gasto energético mayor que en el aire. Por ejemplo, un pez tiene que mover alrededor de 20 000 veces más masa de agua sobre sus branquias que aire desplaza un pájaro por sus pulmones para obtener ambos la misma cantidad de oxígeno. Esto condiciona por completo la fisiología de los animales acuáticos y hace que la inmensa mayoría de los peces sean de sangre fría (poiquilotermos). De ahí que los mamíferos marinos de sangre caliente (homeotermos), como las ballenas, delfines, marsopas y focas, respiren aire mediante pulmones y no posean branquias. De la misma manera, las tasas metabólicas bajas de los peces y de otros muchos organismos acuáticos condicionan también el tamaño de sus cerebros y su nivel de inteligencia.

Una característica muy singular de la molécula de oxígeno (O₂), que hace posible la vida en la Tierra, es su baja solubilidad en agua, mucho más baja que la de los demás gases. Esto permite que el oxígeno exista en forma de gas en la atmósfera y, a la vez, sea lo suficientemente soluble en el agua de los océanos. Tan delicado equilibrio de oxígeno gaseoso entre la atmósfera y los mares, que posee la proporción aproximada de 140 a 1, es otra condición que posibilita la vida compleja en el planeta azul. Si el oxígeno fuera líquido o sólido a temperatura ambiente, en vez de ser un gas, sería imposible poderlo respirar porque, al ser tan reactivo, rompería y corroería todos los órganos corporales que deberían absorberlo. 

La baja solubilidad del O₂ impide que los océanos se lo traguen por completo y esto hace posible que se acumule en grandes cantidades en la atmósfera para beneficio de tantos organismos terrestres y aéreos. Pero además, como casi todas las reacciones bioquímicas se producen en una matriz acuosa de las células, el oxígeno tiene que ser soluble hasta cierto punto para poder ser usado por los organismos que lo necesitan (aeróbicos). Y también, esta baja solubilidad del O₂nos beneficia al disminuir la concentración de radicales libres de oxígeno, que son perjudiciales para los tejidos orgánicos. ¿Quién diseñó el átomo y la molécula de oxígeno con tan singulares propiedades? ¿Fue la casualidad de un Big Bang ciego o quizás una explosión creativa de inteligencia divina previamente planificada?

Cuando el aire se enrarece

Incluso dentro de la propia atmósfera terrestre no todas las altitudes son adecuadas para satisfacer las necesidades metabólicas de los seres vivos. El ser humano, por ejemplo, cuando está en reposo necesita unos 250 mililitros de oxígeno puro por minuto. Sin embargo, esta cantidad no la puede proporcionar la atmósfera existente en la cumbre del Everest, que está a 8 849 metros sobre el nivel del mar. A esa altitud, la presión parcial de oxígeno es de 0,33 atmósferas, menos de un tercio de la que hay al nivel del mar, que es de una atmósfera. No es que haya menos oxígeno, ya que el porcentaje de este gas en el aire permanece constante en toda la atmósfera, es siempre del 21%, lo que ocurre es que cuanto más alto se asciende, menos masa de aire tenemos encima de nosotros y, por tanto, menos presión atmosférica, que es la fuerza que requieren nuestros pulmones para absorber el aire con el oxígeno. A tales altitudes, entra poco aire en los pulmones y éstos no reciben el oxígeno necesario por lo que se produce el famoso mal de altura o soroche, consistente en cansancio, dolor de cabeza, mareos, taquicardia y, en casos extremos, edema pulmonar e infarto. De ahí que muchos alpinistas que ascienden a tales alturas usen botellas de oxígeno para compensar su respiración.

Es verdad que algunos escaladores son capaces de ascender al Everest sin emplear botellas de oxígeno pero, en general, el ser humano no puede permanecer mucho tiempo en estas altitudes ya que la mayor parte de los órganos del cuerpo son afectados por la hipoxia o falta de oxígeno en los tejidos. En esas condiciones, se pierde mucha masa muscular y aparecen trastornos cerebrales, gastrointestinales, circulatorios, respiratorios, etc. Con razón se ha denominado “zona de la muerte” a tales altitudes de la cordillera del Himalaya. Las personas que viven en cotas más bajas, alrededor de los 5 000 metros sobre el nivel del mar, como los tibetanos y algunos pueblos originarios de los Andes, presentan adaptaciones fisiológicas para soportar esta baja presión de oxígeno, tales como un mayor volumen pulmonar y más glóbulos rojos por mililitro de sangre. A pesar de todo, el ser humano es incapaz de vivir y reproducirse en ambientes con una presión de O₂ inferior a la mitad de la que existe a nivel del mar.

La cuestión interesante, que todavía carece de respuesta, es cómo este nivel de oxígeno que presenta la atmósfera terrestre y que, como hemos visto, puede sustentar las elevadas tasas metabólicas de los seres vivos, ha podido permanecer constante durante tanto tiempo (unos 200 millones de años según la cronología estándar). Esta es una incógnita que actualmente carece de explicación científica.[2] Sin embargo, cualquiera que sea la explicación, los mecanismos físicos y químicos que la hagan posible no tienen ninguna relación con la aptitud de la atmósfera para la existencia de seres aerobios inteligentes, como el propio ser humano. Y esto constituye otro misterioso ejemplo de la aptitud ambiental de la Tierra para la vida avanzada. Es como si los átomos de oxígeno, al ser creados en núcleo de las estrellas, hubieran sido diseñados ya con tales características para nuestra futura existencia en este planeta y la de tantos otros organismos aéreos.   

Notas

1] Citado en Denton, M. 2022, The Miracle of Man. The Fine Tuning of Nature for Human Existence, Discovery Institute Press, Seattle, p. 66.

[2] Denton, M. 2022, The Miracle of Man. The Fine Tuning of Nature for Human Existence, Discovery Institute Press, Seattle, p.