La terra és com un organisme viu! La hipòtesi del científic James Lovelock

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

El nostre planeta és únic. De la mateixa manera que cadascun de nosaltres és diferent de les estàtues de pedra dels déus romans, la Terra és diferent de Mart, Venus i altres planetes coneguts. Expliquem la història d'una de, potser, les hipòtesis més sorprenents i controvertides del nostre temps: la hipòtesi de Gaia, que ens convida a mirar la Terra com un organisme viu.

La Terra és la nostra "llar intel·ligent"

James Ephraim Lovelock va celebrar el seu centenari l'estiu passat. Científic, inventor, enginyer, pensador independent, una persona coneguda no tant pels seus invents com per la sorprenent suposició que la Terra és un superorganisme autorregulador que, durant la major part de la seva història, els últims tres mil milions d'anys, ha mantingut unes condicions favorables. per la vida a la superfície…

Anomenada per Gaia -la deessa de la mitologia grega antiga, que personifica la Terra-, la hipòtesi, a diferència de les ciències tradicionals, suggereix que l'ecosistema global del planeta es comporta com un organisme biològic, i no com un objecte inanimat controlat per processos geològics.

En contrast amb les ciències tradicionals de la terra, Lovelock proposa considerar el planeta no com un conjunt de sistemes separats -l'atmosfera, la litosfera, la hidrosfera i la biosfera- sinó com un sistema únic, on cadascun dels seus components, en desenvolupament i canvi, influeix en el desenvolupament. d'altres components. A més, aquest sistema s'autoregula i, com els organismes vius, té mecanismes de relació inversa. A diferència d'altres planetes coneguts, mitjançant l'ús de relacions inverses entre el món viu i el món inanimat, la Terra manté els seus paràmetres climàtics i ambientals per tal de seguir sent una llar favorable als éssers vius.

Des del mateix moment de la seva aparició, aquesta idea va ser encertadament criticada i no va ser acceptada per la comunitat científica, la qual cosa no impedeix, però, excitar la imaginació i reunir molts seguidors arreu del món. Tot i el centenari, Lovelock ara, com la major part de la seva llarga vida, romanent sota el foc de la crítica, continua defensant la teoria, la modifica i complica, segueix treballant i dedicant-se a activitats científiques.

Hi ha vida a Mart?

Però abans de centrar la seva atenció en la vida a la Terra, James Lovelock estava ocupat buscant vida a Mart. El 1961, només quatre anys després que l'URSS va llançar el primer satèl·lit artificial del nostre planeta a l'espai, Lovelock va ser convidat a treballar a la NASA.

En el marc del programa Viking, l'agència tenia previst enviar dues sondes a Mart per estudiar el planeta i, en particular, buscar rastres de l'activitat vital dels microorganismes al seu sòl. Van ser els aparells de detecció de vida, que suposadament s'havien d'instal·lar a bord de les sondes, que el científic va desenvolupar, que treballava a Pasadena, al Jet Propulsion Laboratory, un centre d'investigació que crea i manté naus espacials per a la NASA. Per cert, va treballar literalment colze a colze -a la mateixa oficina- amb el famós astrofísic i divulgador de la ciència Karl Sagan.

La seva feina no era purament enginyeria. Al seu costat van treballar biòlegs, físics i químics. Això li va permetre submergir-se de cap en els experiments per trobar maneres de detectar la vida i mirar el problema des de tots els costats.

Com a resultat, Lovelock es va preguntar: "Si jo mateix estigués a Mart, com podria entendre que hi ha vida a la Terra?" I ell va respondre: "Segons la seva atmosfera, que desafia qualsevol expectació natural". L'oxigen lliure representa el 20 per cent de l'atmosfera del planeta, mentre que les lleis de la química diuen que l'oxigen és un gas altament reactiu, i tot ha d'estar unit a diversos minerals i roques.

Lovelock va concloure que la vida, microbis, plantes i animals, metabolitza constantment la matèria en energia, converteix la llum solar en nutrients, allibera i absorbeix gasos, és el que fa que l'atmosfera terrestre sigui el que és. En canvi, l'atmosfera marciana està pràcticament morta i en equilibri de baixa energia sense gairebé reaccions químiques.

El gener de 1965, Lovelock va ser convidat a una reunió fonamental sobre la recerca de vida a Mart. En preparació per a un esdeveniment important, el científic va llegir un breu llibre d'Erwin Schrödinger "Què és la vida". El mateix Schrödinger, un físic teòric, un dels fundadors de la mecànica quàntica i l'autor del conegut experiment mental. Amb aquest treball, el físic va fer una aportació a la biologia. Els dos darrers capítols del llibre contenen les reflexions de Schrödinger sobre la naturalesa de la vida.

Schrödinger va partir del supòsit que un organisme viu en el procés d'existència augmenta contínuament la seva entropia o, en altres paraules, produeix entropia positiva. Introdueix el concepte d'entropia negativa, que els organismes vius han de rebre del món circumdant per tal de compensar el creixement de l'entropia positiva, que condueix a l'equilibri termodinàmic i, per tant, a la mort. En un sentit senzill, l'entropia és el caos, l'autodestrucció i l'autodestrucció. L'entropia negativa és el que menja el cos. Segons Schrödinger, aquesta és una de les principals diferències entre la vida i la natura inanimada. Un sistema viu ha d'exportar entropia per mantenir baixa la seva pròpia entropia.

Aquest llibre va inspirar a Lovelock a preguntar-se: "No seria més fàcil buscar vida a Mart, buscant una baixa entropia com a propietat planetària, que endinsar-se en el regolit a la recerca d'organismes marcians?" En aquest cas, una simple anàlisi atmosfèrica amb un cromatògraf de gasos és suficient per trobar una baixa entropia. Per tant, el científic va recomanar a la NASA estalviar diners i cancel·lar la missió Viking.

A les estrelles

James Lovelock va néixer el 26 de juliol de 1919 a Letchworth, un petit poble de Hertfordshire al sud-est d'Anglaterra. Aquesta ciutat, construïda l'any 1903 a 60 quilòmetres de Londres i forma part del seu cinturó verd, va ser el primer assentament del Regne Unit, fundat d'acord amb el concepte urbà de la "ciutat jardí". A principis del segle passat, va ser la idea que va captar molts països sobre les megaciutats del futur, que combinarien les millors propietats d'una ciutat i d'un poble. James va néixer en una família obrera, els seus pares no tenien estudis, però ho van fer tot perquè el seu fill la rebés.

El 1941, Lovelock es va graduar a la Universitat de Manchester, una de les principals universitats britàniques d'entre les famoses "Universitats de maó vermell". Allà va estudiar amb el professor Alexander Todd, un destacat químic orgànic anglès, premi Nobel per l'estudi dels nucleòtids i els àcids nucleics.

El 1948, Lovelock va rebre el seu doctorat de l'Institut d'Higiene i Medicina Tropical de Londres. Durant aquest període de la seva vida, el jove científic es dedica a la investigació mèdica i inventa els aparells necessaris per a aquests experiments.

Lovelock es va distingir per una actitud molt humana cap als animals de laboratori, fins al punt que estava preparat per dur a terme experiments sobre ell mateix. En un dels seus estudis, Lovelock i altres científics van buscar la causa del dany a les cèl·lules i teixits vius durant la congelació. Els animals d'experimentació, els hàmsters sobre els quals es va dur a terme l'experiment, s'havien de congelar, escalfar-los i tornar a la vida.

Però si el procés de congelació va ser relativament indolor per als animals, la descongelació va suggerir que els rosegadors havien de posar cullerades calentes al pit per escalfar el cor i forçar la sang a circular pel cos. Va ser un procediment extremadament dolorós. Però a diferència de Lovelock, els seus companys biòlegs no van sentir pena pels rosegadors de laboratori.

Aleshores, el científic va inventar un dispositiu que tenia gairebé tot el que es pot esperar d'un forn de microones normal; de fet, això era. Podríeu posar-hi un hàmster congelat, posar un temporitzador i després d'un temps determinat es va despertar. Un dia, per curiositat, Lovelock va escalfar el dinar de la mateixa manera. Tanmateix, no va pensar en aconseguir una patent per al seu invent a temps.

L'any 1957, Lovelock inventa el detector de captura d'electrons, un dispositiu extraordinàriament sensible que va revolucionar la mesura de concentracions ultrabaixes de gasos a l'atmosfera i, en particular, en la detecció de compostos químics que representen una amenaça per al medi ambient.

A finals de la dècada de 1950, el dispositiu es va utilitzar per demostrar que l'atmosfera del planeta estava plena de residus del pesticida DDT (diclorodifeniltricloroetano). Aquest plaguicida extremadament eficaç i fàcil d'aconseguir s'ha utilitzat àmpliament des de la Segona Guerra Mundial. Pel descobriment de les seves propietats úniques, el químic suís Paul Müller va rebre el Premi Nobel de Medicina l'any 1948. Aquest premi es va atorgar no només pels cultius salvats, sinó també pels milions de vides salvades: el DDT es va utilitzar durant la guerra per combatre la malària i el tifus entre civils i personal militar.

Va ser només a finals dels anys 50 que es va descobrir la presència d'un pesticida perillós a gairebé tot arreu de la Terra, des del fetge de pingüí a l'Antàrtida fins a la llet materna de mares lactants als Estats Units.

El detector va proporcionar dades precises per al llibre de 1962 "Silent Spring", escrit per l'ecologista nord-americana Rachel Carson, que va llançar la campanya internacional per prohibir l'ús del DDT. El llibre argumentava que el DDT i altres pesticides causaven càncer i que el seu ús a l'agricultura representava una amenaça per a la vida salvatge, especialment els ocells. La publicació va ser un esdeveniment històric en el moviment ecologista i va provocar una gran protesta pública, que finalment va portar a la prohibició de l'ús agrícola del DDT als Estats Units i després a tot el món el 1972.

Una mica més tard, després de començar a treballar a la NASA, Lovelock va viatjar a l'Antàrtida i amb l'ajuda del seu detector va descobrir la presència omnipresent de clorofluorocarburs, gasos artificials que ara se sap que esgoten la capa d'ozó estratosfèric. Tots dos descobriments van ser extremadament importants per al moviment ecologista del planeta.

Així, quan l'Administració d'Aeronàutica i Espai dels EUA va planificar les seves missions lunars i planetàries a principis dels anys 60 i va començar a buscar algú que pogués crear equips sensibles que poguessin ser enviats a l'espai, es van dirigir a Lovelock. Després d'haver estat fascinat per la ciència-ficció des de la infància, va acceptar l'oferta amb entusiasme i, per descomptat, no es va poder rebutjar.

Planetes vius i morts

Treballar al Jet Propulsion Laboratory va proporcionar a Lovelock una excel·lent oportunitat de rebre les primeres proves de la naturalesa de Mart i Venus transmeses per sondes espacials. I aquests eren, sens dubte, planetes completament morts, sorprenentment diferents del nostre món viu i florent.

La Terra té una atmosfera que és termodinàmicament inestable. Gasos com l'oxigen, metà i diòxid de carboni es produeixen en grans quantitats però coexisteixen en equilibri dinàmic estable.

L'atmosfera estranya i inestable que respirem requereix quelcom a la superfície de la Terra que pugui sintetitzar contínuament grans quantitats d'aquests gasos, així com eliminar-los de l'atmosfera al mateix temps. Al mateix temps, el clima del planeta és força sensible a l'abundància de gasos poliatòmics com el metà i el diòxid de carboni.

Lovelock desenvolupa gradualment una idea del paper regulador d'aquests cicles de substàncies a la natura, per analogia amb els processos metabòlics del cos d'un animal. I la vida terrenal està implicada en aquests processos, que, segons la teoria de Lovelock, no només hi participa, sinó que també va aprendre a mantenir les condicions necessàries d'existència per si mateixa, havent entrat en alguna forma de cooperació mútuament beneficiosa amb el planeta.

I si al principi tot això va ser pura especulació, llavors el 1971 Lovelock va tenir l'oportunitat de parlar d'aquest tema amb la destacada biòloga Lynn Margulis, la creadora de la versió moderna de la teoria de la simbiogènesi i la primera esposa de Carl Sagan.

Margulis va ser coautor de la hipòtesi Gaia. Va suggerir que els microorganismes haurien de tenir un paper de connexió en el camp de la interacció entre la vida i el planeta. Com va assenyalar Lovelock en una de les seves entrevistes, "Seria just dir que va posar carn als ossos del meu concepte fisiològic d'un planeta viu".

A causa de la novetat del concepte i la seva incoherència amb les ciències tradicionals, Lovelock necessitava un nom curt i memorable. Va ser llavors, l'any 1969, un amic i veí del científic, físic i escriptor, premi Nobel, així com l'autor de la novel·la El senyor de les mosques, William Golding, va proposar anomenar aquesta idea Gaia -en honor a la antiga deessa grega de la Terra.

Com funciona

Segons el concepte de Lovelock, l'evolució de la vida, és a dir, la totalitat de tots els organismes biològics del planeta, està tan estretament relacionada amb l'evolució del seu entorn físic a escala global que junts formen un únic sistema d'autodesenvolupament amb un mateix. -propietats reguladores semblants a les propietats fisiològiques d'un organisme viu.

La vida no només s'adapta al planeta: el canvia per als seus propis propòsits. L'evolució és una dansa de parella en què tot el que és viu i inanimat gira. D'aquesta dansa sorgeix l'essència de Gaia.

Lovelock introdueix el concepte de geofisiologia, que implica un enfocament per sistemes a les ciències de la terra. La geofisiologia es presenta com una ciència sintètica de la terra que estudia les propietats i el desenvolupament d'un sistema integral, els components estretament relacionats del qual són la biota, l'atmosfera, els oceans i l'escorça terrestre.

Les seves tasques inclouen la recerca i l'estudi de mecanismes d'autoregulació a nivell planetari. La geofisiologia pretén establir vincles entre processos cíclics a nivell cel·lular-molecular amb processos similars a altres nivells relacionats, com l'organisme, els ecosistemes i el planeta en conjunt.

El 1971, es va suggerir que els organismes vius són capaços de produir substàncies que tenen un significat regulador per al clima. Això es va confirmar quan, l'any 1973, es va descobrir l'emissió de sulfur de dimetil d'organismes planctònics moribunds.

Les gotes de sulfur de dimetil, que entren a l'atmosfera, serveixen com a nuclis de condensació del vapor d'aigua, provocant la formació de núvols. La densitat i l'àrea de cobertura de núvols afecten significativament l'albedo del nostre planeta: la seva capacitat de reflectir la radiació solar.

Al mateix temps, caient a terra juntament amb la pluja, aquests compostos de sofre afavoreixen el creixement de les plantes, que, al seu torn, acceleren la lixiviació de les roques. Els biògens formats com a resultat de la lixiviació són arrossegats als rius i finalment acaben als oceans, afavorint el creixement d'algues planctònics.

El cicle de viatge del sulfur de dimetil està tancat. En suport d'això, l'any 1990 es va trobar que la nuvolositat sobre els oceans es correlaciona amb la distribució del plàncton.

Segons Lovelock, avui, quan l'atmosfera es sobreescalfa com a conseqüència de l'activitat humana, el mecanisme biogènic de regulació de la coberta de núvols esdevé extremadament important.

Un altre element regulador de Gaia és el diòxid de carboni, que la geofisiologia considera com un gas metabòlic clau. El clima, el creixement de les plantes i la producció d'oxigen atmosfèric lliure depenen de la seva concentració. Com més carboni s'emmagatzema, més oxigen s'allibera a l'atmosfera.

En controlar la concentració de diòxid de carboni a l'atmosfera, la biota regula així la temperatura mitjana del planeta. El 1981, es va suggerir que aquesta autoregulació es produeix mitjançant la millora biogènica del procés de meteorització de les roques.

Lovelock compara la dificultat per entendre els processos que ocorren al planeta amb la dificultat per entendre l'economia. L'economista del segle XVIII Adam Smith és més conegut per introduir el concepte de "mà invisible" a l'estudi, que fa que l'interès comercial desenfrenat funcioni d'alguna manera pel bé comú.

Passa el mateix amb el planeta, diu Lovelock: quan va "madurar", va començar a mantenir les condicions adequades per a l'existència de la vida, i la "mà invisible" va poder dirigir els interessos dispars dels organismes cap a la causa comuna del manteniment. aquestes condicions.

Darwin contra Lovelock

Publicat el 1979, Gaia: A New Look at Life on Earth es va convertir en un èxit de vendes. Va ser ben rebut pels ecologistes, però no pels científics, la majoria dels quals van rebutjar les idees que contenia.

El reconegut crític del creacionisme i el disseny intel·ligent, el professor de la Universitat d'Oxford i autor de The Selfish Gene, Richard Dawkins, va condemnar la teoria de Gaia com una heretgia "profundament defectuosa" contra el principi bàsic de la selecció natural darwiniana: "el més apte sobreviu". Tot i així, perquè la teoria de Gaia afirma que els animals, les plantes i els microorganismes no només competeixen, sinó que també cooperen per mantenir el medi ambient.

Quan es va discutir per primera vegada la teoria de Gaia, els biòlegs darwinians estaven entre els seus oponents més ferotges. Van argumentar que la cooperació necessària per a l'autoregulació de la Terra mai es pot combinar amb la competència necessària per a la selecció natural.

A més de l'essència mateixa, el nom, tret de la mitologia, també va provocar insatisfacció. Tot això semblava una nova religió, on la Terra mateixa esdevenia objecte de deificació. El talentós polemista Richard Dawkins va desafiar la teoria de Lovelock amb la mateixa energia que va utilitzar més tard en relació al concepte de l'existència de Déu.

Lovelock va continuar refutant les seves crítiques amb proves d'autoregulació recollides a partir de la seva investigació i models matemàtics que il·lustraven com funciona l'autoregulació del clima planetari. La teoria de Gaia és una visió fisiològica de dalt a baix del sistema terrestre. Ella veu la Terra com un planeta dinàmicament sensible i explica per què és tan diferent de Mart o Venus.

La crítica es basava principalment en la idea errònia que la nova hipòtesi era antidarwiniana.

"La selecció natural afavoreix els potenciadors", va dir Lovelock. La seva teoria només detalla la teoria de Darwin, la qual cosa implica que la natura afavoreix els organismes que deixen el medi ambient en millor forma perquè la descendència sobrevisqui.

Aquelles espècies d'éssers vius que afecten negativament el medi ambient, el fan menys apte per a la posteritat i finalment seran expulsats del planeta, així com espècies més febles i evolutivament inadaptades, va argumentar Lovelock.

Copèrnic esperant el seu Newton

En resum, cal dir que el concepte científic de la Terra com un sistema viu integral, un superorganisme viu ha estat desenvolupat per científics i pensadors naturalistes des del segle XVIII. Aquest tema va ser tractat pel pare de la geologia i la geocronologia modernes James Hutton, científic natural que va donar al món el terme "biologia" Jean-Baptiste Lamarck, naturalista i viatger, un dels fundadors de la geografia com a ciència independent, Alexander von Humboldt.

Al segle XX, la idea es va desenvolupar en un concepte científicament fonamentat de la biosfera del destacat científic i pensador rus i soviètic Vladimir Ivanovich Vernadsky. En la seva part científica i teòrica, el concepte de Gaia és semblant a la "Biosfera". Tanmateix, als anys 70 del segle passat, Lovelock encara no estava familiaritzat amb les obres de Vernadsky. En aquell moment, no hi havia traduccions reeixides de la seva obra a l'anglès: com va dir Lovelock, els científics de parla anglesa són tradicionalment "sords" per treballar en altres idiomes.

Lovelock, com la seva col·lega de molt temps Lynn Margulis, ja no insisteix que Gaia és un superorganisme. Avui reconeix que, en molts aspectes, el seu terme "organisme" és només una metàfora útil.

Tanmateix, el concepte de "lluita per la supervivència" de Charles Darwin es pot considerar una metàfora amb el mateix motiu. Al mateix temps, això no va impedir que la teoria darwiniana conquerís el món. Metàfores com aquestes poden estimular el pensament científic, avançant-nos cada cop més pel camí del coneixement.

Avui, la hipòtesi de Gaia s'ha convertit en un impuls per al desenvolupament d'una versió moderna de la ciència orgànica sistèmica de la Terra: la geofisiologia. Potser, amb el temps, es convertirà en la ciència sintètica de la biosfera que Vernadsky va somiar amb crear. Ara està en camí d'esdevenir i transformar-se en un àmbit de coneixement tradicional, generalment reconegut.

No és casualitat que l'eminent biòleg evolucionista britànic William Hamilton, el mentor d'un dels crítics més desesperats de la teoria, Richard Dawkins, i l'autor de la frase "el gen egoista" utilitzada per aquest últim en el títol del seu llibre. - va anomenar James Lovelock "Copèrnic esperant el seu Newton".