Gracias, Dakota Lorance, por invitarme a responder esta interesante pregunta.
Esta será una respuesta especulativa, ya que es necesaria para tal pregunta.
Creo que es teóricamente posible que un solo organismo cubra toda la superficie de un planeta del tamaño de la Tierra o incluso Júpiter. Actualmente no existe una forma de vida en la Tierra que pueda hacerlo, pero creo que podemos imaginarnos una forma de vida tal que domina un planeta, y la mayoría de las características de dicho organismo tienen paralelos en la vida de nuestro planeta. De hecho, voy a ir un paso más allá e imaginar un organismo como unicelular.
Tendemos a pensar en las limitaciones aplicables a la vida en términos de las formas de vida con las que estamos familiarizados, pero al imaginar lo que es posible, voy a mencionar algunos ejemplos muy atípicos. Lo haré para demostrar que la mayoría de las características de una forma de vida que abarca la Tierra no solo son concebibles, sino que se sabe que existen en nuestro propio planeta.
La celda única
Voy a comenzar con organismos unicelulares. Una bacteria tiene típicamente 4-8 micrómetros de longitud. La levadura suele tener un diámetro de 3-4 micrómetros, pero las células de levadura más grandes pueden tener hasta 40 micrómetros. Un óvulo humano tiene 0.1 mm de diámetro. La bacteria más grande conocida es Thiomargarita namibiensis , que puede tener hasta 0,75 mm de diámetro y puede verse a simple vista.
Tendemos a pensar en los organismos unicelulares como extremadamente pequeños, y de hecho, los ejemplos que he citado hasta ahora son nueve órdenes de magnitud más pequeños que el diámetro de nuestro planeta. Sin embargo, no hay limitación necesaria en el tamaño de una célula. Los moldes de limo plasmodial son un ejemplo. Wikipedia proporciona una buena definición:
Un molde de limo plasmodial está encerrado dentro de una única membrana sin paredes y es una célula grande. Esta “supercélula” (un sincitio) es esencialmente una bolsa de citoplasma que contiene miles de núcleos individuales. [1]
El molde de limo plasmodial Physarum polycephalum puede tener hasta 30 cm de ancho y, sin embargo, es una célula. [2] Todavía es pequeño en comparación con el planeta, pero es cinco órdenes de magnitud más grande que una bacteria típica, lo que demuestra que cualquier intuición que podamos tener sobre la limitación del tamaño de una sola célula no es necesariamente correcta.
Tabla 1: Tamaños de celdas individuales [3]
8.0 × 10 ^ -6 Gran longitud de bacteria
4.0 × 10 ^ -6 Típica célula de levadura
4.0 × 10 ^ -5 Se sabe que las células de levadura más grandes alcanzan
1.0 × 10 ^ -4 Óvulo humano
7.5 × 10 ^ -2 Thiobacterium namibiensis
3.0 × 10 ^ -1 Molde de limo ( Physarum polycephalum )
Tabla 2: Tamaños de planetas como punto de referencia
4.0 × 10 ^ 7 Circunferencia del planeta Tierra (para referencia)
1.3 × 10 ^ 7 Diámetro del planeta Tierra
4.4 × 10 ^ 8 Circunferencia de Júpiter
1.4 × 10 ^ 8 Diámetro de Júpiter
Vida multicelular
En términos de organismos “convencionales” y familiares, sabemos que muchos organismos son mucho más grandes que los microbios, pero no son tan grandes como la Tierra.
Como señaló Daniel Super, la Ballena Azul es el animal más pesado que haya existido. Con una longitud promedio de 24 metros y el espécimen más grande registrado que mide 33 metros, ahora hemos saltado dos órdenes de magnitud más allá del molde de limo, pero todavía estamos al menos cinco órdenes de magnitud por debajo de la Tierra. Se cree que el dinosaurio A. fragillimus fue más largo (pero menos masivo) que la Ballena Azul, pero aún dentro del mismo orden de magnitud.
Algunas plantas son aún más grandes. La secuoya gigante ( Sequoiadendrom giganteum ) puede crecer hasta 85 metros de altura, pero nuevamente, sigue siendo el mismo orden de magnitud que la ballena azul. ¿Hemos alcanzado la limitación de la vida en la Tierra?
No. Algunas plantas y hongos pueden ser mucho más grandes, con muchos individuos aparentes (troncos de árboles o cuerpos fructíferos fúngicos) que emergen de lo que en realidad es un organismo individual.
Pando es una colonia clonal grande y antigua de un álamo temblón masculino y masculino en Utah. Se ha descubierto que los 40,000 troncos de árboles que comprenden Pando tienen marcadores genéticos idénticos, y se cree que el árbol / colonia tiene un sistema de raíz único. Pando cubre 160 acres. No he podido encontrar una referencia para la distancia a través de este bosque, pero unos pocos cálculos al dorso lo hacen al menos 450 metros de ancho.
Pando alguna vez se pensó que era el organismo individual más grande del mundo, pero, como algunas otras respuestas han señalado, hay una sola colonia de hongos dorados, Armillaria solidipes , en Oregon que cubre 8.9 km cuadrados de superficie. Eso lo haría aproximadamente a tres kilómetros de diámetro.
Se cree que estas vastas colonias clonales tienen miles de años de antigüedad, y Pando puede ser del orden de un millón de años.
Esto es sobre el punto en que nuestra intuición comienza a rechazar la idea de que estos organismos son individuos solteros, [4] pero genéticamente y morfológicamente lo son. No hay un punto claro donde termina un individuo y comienza otro, y todas las partes del organismo son genéticamente idénticas.
Tabla 3: organismos multicelulares
2.0 Adulto humano (hombre normal más grande)
6.8 Elefante asiático (promedio) – el animal terrestre vivo más grande
3.3 × 10 ^ 1 Ballena azul ( Balaenoptera musculus ) (espécimen más grande conocido)
5.8 × 10 ^ 1 Dinosaurio A. fragillimus (longitud estimada, cabeza a cola)
8.5 × 10 ^ 1 Secuoya gigante ( Sequoiadendron giganteum )
7,5 × 10 ^ 2 álamo temblón de Pando ( Populus tremuloides )
3.0 × 10 ^ 3 Hongo de miel ( Armillaria solipides ) (diámetro aproximado, estimación conservadora)
Colonias Eusociales
Algunos animales, como las abejas, las hormigas y las ratas topo desnudas, forman colonias eusociales, en las que todos los miembros de la colonia están estrechamente relacionados entre sí, y la mayoría de los miembros de la colonia son estériles. Los miembros estériles de la colonia actúan en interés de los demás miembros debido a la selección de parentesco, mientras que no pueden transmitir sus genes directamente, al apoyar al resto de la colonia transmiten sus genes indirectamente.
Puede objetar que no se trata de un solo organismo individual, pero si esto fuera cierto, ¿por qué un organismo multicelular se considera un solo individuo, en lugar de solo una colonia eusocial de muchos individuos? En organismos multicelulares, cada célula es una unidad autónoma que está en una relación simbiótica con otras células. Solo las células germinales se reproducen, pero las otras células todavía se ‘benefician’ de la selección de parentesco porque son genéticamente idénticas a las células germinales. Como tal, si hubiera una colonia eusocial compuesta enteramente de clones genéticos, podríamos considerar que la colonia es un organismo individual distribuido.
Si bien los individuos en la mayoría de las colonias grandes no son clones, sino que están estrechamente relacionados, observar las colonias eusociales puede darnos una idea de cuán grande podría ser una hipotética colonia individual distribuida.
Se sabe que las colonias eusociales convencionales se extienden por cientos de metros, pero algo interesante está sucediendo con las hormigas argentinas ( Linepithema humile ) en este momento. A medida que se les presentan nuevos hábitats, algunas poblaciones de hormigas argentinas se han vuelto más generosas al definir la membresía en su propia colonia, de modo que los miembros de colonias separadas y dispersas pueden mezclarse entre sí, formando una supercolonia. Atacarán a las colonias que no son parte de su supercolonia, pero no entre sí.
¿Qué tan grandes pueden llegar a ser estas supercolonias? Bueno, el que está debajo de Melbourne, Australia, tiene 100 km de ancho. [5] Las hormigas argentinas en Europa se dividen en dos supercolonias, la supercolonia catalana y la principal supercolonia continental. La supercolonia principal abarca unos 1500 km (o 2200 km si se mide a lo largo de la costa). [6]
Fuente de la imagen: Evolución de las supercolonias: las hormigas argentinas del sur de Europa . Los puntos negros son la principal supercolonia continental. Los puntos abiertos son la supercolonia catalana. La colonia con asterisco fue excluida del estudio debido a trastornos del comportamiento causados por la infestación de ácaros.
Pero para ir un paso más allá, algunas de estas supercolonias se reconocerán mutuamente, por lo que se sospecha que las supercolonias en Melbourne, Adelaide y Perth son en realidad parte de una sola megacolonia. Y puede resultar que las supercolonias en América del Norte, Europa, Japón y Australia formen parte de la misma megacolonia. [7] Si bien no sería correcto llamar a estos individuos, demuestra que la cooperación eusocial puede abarcar todo el mundo. Y aunque estas supercolonias no son genéticamente idénticas, muestran que una megacolonia ‘clonal’ es al menos teóricamente posible.
Tabla 4: Supercolonias de hormigas argentinas
1.0 × 10 ^ 4 Supercolonia de hormigas argentinas bajo Melbourne
1.5 × 10 ^ 6 Hormiga argentina principal supercolonia continental europea
1.3 × 10 ^ 7 Tamaño posible de megacolonia global (diámetro de la Tierra)
Solaris
Entonces, en base a lo anterior, voy a proponer un organismo que sería un organismo único y unicelular que cubra la superficie de un planeta entero, de la misma manera que el océano vivo en la novela de 1961 del cosmólogo Stanislaw Lem Solaris cubría la superficie de su planeta. [8 ]
Este sería un synctium amebiano muy versátil metabólicamente (una sola célula) con muchos núcleos, o copias de su material genético. Sería un autótrofo, como una planta, derivando energía de una estrella cercana. Sus nutrientes se extraerían del océano y la tierra subyacentes, así como del aire, con minerales dispersados a través del sinctio mediante ósmosis y quizás algún tipo de transferencia facilitada (pequeños túneles con bombas de sal como los que encontramos en la superficie de nuestro células propias, por ejemplo). Al igual que Pando, sería genéticamente monoclonal, con cromosomas idénticos distribuidos por todo el citoplasma para fabricar proteínas. También podría ser muy longevo, esencialmente inmortal, nuevamente como Pando.
¿Cómo nacería tal organismo en primer lugar? Podría originarse como una especie de organismo fotosmodificante de limo plasmodial en forma de moho en un sistema ecológico diverso de tipo terrestre. Podría moverse a través de la superficie de la tierra y el agua, agotando los minerales locales y adaptando su metabolismo versátil a los minerales disponibles en su nueva ubicación. Quizás su método de dispersión involucraba esporas que se extendían en el viento y establecían nuevas colonias genéticamente idénticas, que se consolidarían en colonias más grandes al contacto. Durante un largo período, estos podrían subsumir la superficie de todo el planeta, sofocando y suplantando la biosfera de la que surgieron.
Tal organismo estaría limitado en el área de superficie solo por el tamaño del planeta en el que vivía. No podría tener el volumen de una luna o un planeta, porque como otros han señalado, (a) ¿dónde evolucionaría? y (b) su núcleo se fundiría. Pero no puedo ver por qué no podría cubrir la superficie de un planeta tan grande o incluso mucho más grande que el planeta Tierra.
Tal vez un día en el futuro lejano, una sonda lanzada desde la Tierra se derrame en un organismo así.
Notas
[1] Wikipedia: Molde de limo
[2] Wikipedia: organismos más grandes (esta fue la fuente de muchas de las figuras en esta página)
[3] Google (excepto que se indique lo contrario).
[4] La definición de “organismo” o “individuo” es bastante confusa en biología, y parecen ser el tipo de conceptos que intuitivamente suponemos que podemos definir, pero cuya definición se disuelve en un examen más detallado. Tengo dos ediciones del Diccionario de biología del pingüino, y ninguna define “organismo”. Mi antiguo libro de texto de biología de primer año define un organismo vagamente, como “cualquier criatura viviente, ya sea unicelular o multicelular”. Estos libros no intentan definir “individual” en absoluto.
[5] BBC: Super hormiga colonia golpea Australia
[6] Artículo de revista: Evolución de las supercolonias: las hormigas argentinas del sur de Europa
[7] BBC: la megacolonia de hormigas se apodera del mundo
[8] Stanislaw Lem, Solaris , 1961. Realizado en una película en 1972 por Andrei Tarkovsky. Más tarde se convirtió en una película de Steven Soderbergh, protagonizada por George Clooney. La forma de vida de Solaris de Lem solo es similar a lo que sugiero, ya que es una forma de vida oceánica que cubre un planeta entero. Solaris es un océano sensible que interactúa con los científicos que lo estudian produciendo simulacros de sus recuerdos. No creo que tal ser sea posible.
