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venerdì 30 novembre 2012

Il primo inquinamento atmosferico e la vita sulla terra. The first great pollution of earth’s atmosphere


Il primo inquinamento atmosferico e la vita sulla terra.


     Tre miliardi e mezzo di anni fa la superficie terrestre era molto diversa da come la conosciamo oggi, soprattutto era molto meno ospitale. Gli oceani erano più vasti ed occupavano profonde depressioni, fenomeni vulcanici e piogge di meteoriti erano molto frequenti. Le temperature probabilmente non erano molto diverse da quelle di adesso ma il sole aveva una luminosità all'incirca di un terzo minore di quella attuale. 
     Anche l’atmosfera era completamente diversa da quella di ora, infatti l’ossigeno era scarso o assente mentre erano abbondanti anidride carbonica, ammoniaca e metano tutti gas per noi irrespirabili!

La vita però c’era già.

 Quali organismi potevano vivere in un ambiente così difficile?

Si trattava esclusivamente di organismi unicellulari procariotici  (cioè cellule a struttura semplice, senza un nucleo) che, come gli attuali batteri e microalghe anaerobi, non avevano bisogno dell’ossigeno per procurarsi energia.  Erano molto diversi tra di loro e usavano per il loro metabolismo varie fonti, quelle che avevano a disposizione, come metano, azoto, zolfo ecc.; in un certo senso specializzandosi per ridurre la competizione. Tra l’altro non c’erano predatori: nessuno mangiava nessuno! Così per un tempo lunghissimo si sono potuti sviluppare e diffondere da per tutto.

Poi, più o meno 2,5 miliardi di anni fa, comparve un nuovo rivoluzionario metabolismo: la fotosintesi.

    Si, proprio il processo che, sfruttando la luce del sole, praticamente sostiene la vita sulla terra ancora oggi attraverso le piante e i microrganismi fotosintetici (vedi post Natura riciclona). 

    Secondo le ipotesi più moderne la fotosintesi non è evoluta in maniera lineare in un unico tipo di microrganismo ma è derivata dalla fusione di linee evolutive diverse che hanno messo a comune blocchi di materiale genetico. Questa fusione genica (fenomeno che oggi chiamiamo trasferimento genico orizzontale) ha permesso di realizzare un metabolismo nuovo, di gran lunga più efficiente di tutti quelli allora esistenti,  il quale,  se si tiene anche conto che nel frattempo il sole era diventato più luminoso, ha portato ad un enorme sviluppo e diffusione dei microrganismi che ne erano dotati.

Ma….. c’era un grosso problema!!!!!!
Come sappiamo bene, la fotosintesi produce ossigeno, un gas che per gli organismi di allora era velenosissimo!

Così, col tempo, il successo dei microrganismi fotosintetici provocò un vero e proprio impressionante inquinamento atmosferico.

Cosa successe agli organismi allora viventi?

La magggior parte delle specie morirono e si estinsero, alcune riuscirono a sopravvivere in ambienti particolari dove la presenza dell’ossigeno era minore, altre “impararono” a respirare ossigeno, altre infine riuscirono a sopravvivere unendosi con quelli che avevano imparato a respirare ossigeno.  Nacque così la cellula eucariotica derivata proprio, secondo le più accreditate teorie, dall’unione di più procarioti diversi.

Quindi, da una profonda trasformazione dell’atmosfera, catastrofica per la maggior parte delle forme di vita allora esistenti, si sono create le condizioni per la nascita di

forme di vita nuove

 da cui poi sono derivati gli organismi pluricellulari, uomo compreso.


Quale morale possiamo trarre da questa storia?

Forse che, se l’inquinamento atmosferico in corso ai nostri giorni aumenterà oltre un certo limite, saremo noi esseri viventi attuali  a pagarne le conseguenze mentre  la terra potrà continuare ad esistere e magari forme di vita diverse potranno formarsi.
   
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The first great pollution of earth’s atmosphere

About 3.5 billions years ago the earth surface was very different  from now, particularly it was less hospitable. Oceans were larger, very often there were volcanic eruptions and meteor showers. Temperatures were probably similar to those registered now but the sunlight was less vivid. The most important feature of the ancient environment was the absence of free oxygen. Indeed it was almost lacking in the atmosphere whose main components were carbon dioxide, methane and  ammonia.

But life was already present!

Which kind of organisms could survive in a such hard environment?

They were only unicellular prokaryotes (like the bacteria and microalgae living today) able to gain energy without oxygen. They were very numerous and different from each other for their metabolism based on different energetic sources (methane, ammonia, sulphur and so on) predators were lacking: nobody was eaten. So they grew and spread everywhere.  
Then, about 2 billion years ago, a new  evolutionary metabolism appeared.
Aquatic organisms called blue-green algae began using energy from the Sun to split molecules of H2O and CO2 and recombine them into organic compounds and molecular oxygen (O2). This solar energy conversion process is known as photosynthesis.   Yes, the same photosynthesis that practically support life on the earth even now.
According to modern hypothesis photosynthesis originated through the fusion of various evolutionary lines which pulled part of their genetic material.  This fusion of genes, at present referred to as horizontal gene transfer, created a metabolism much more productive than the others already existing, also considering that the sunlight was in the meantime increased. Some of the photosynthetically created oxygen combined with organic carbon to recreate CO2 molecules. The remaining oxygen accumulated in the atmosphere, touching off a massive ecological disaster with respect to early existing anaerobic organisms.

A true atmospheric pollution!

Most species died and disappeared for ever, other species could survive in particular environments with a low oxygen concentration, others “learned” to breathe oxygen while others were able to survive by the fusion with those breathing oxygen organisms.

 In this way the eukaryotic cell originated.


Thus, starting from a great atmospheric transformation, lethal for the majority of the forms of life at that time existing, new forms arose, from which during the time pluricellular organisms (man included) derived.


To cut a long story short: perhaps if the atmospheric pollution in progress now will increase beyond measure we, existing living beings, could succumb while new life forms could be originated on the earth.