¿Cómo podría evolucionar la vida cuando se expone a altas temperaturas?

Editar: Supongamos que la temperatura final alcanzada es de 90°C

¿Por qué?

Ah bueno; Iba a hablar sobre cómo una temperatura más alta podría comenzar a hervir el agua y la evaporación de los fluidos internos, lo que produciría vasos sanguíneos, fluidos cerebrales, plasma, citoplasma; exactamente el 70% de nuestros cuerpos inútiles.

Para hacer frente a una temperatura lo suficientemente alta como para que sus entrañas comiencen a hervir, uno esperaría que los organismos desarrollaran mecanismos para aumentar su presión interna; tales métodos podrían incluir:

• Piel más gruesa y dura, para evitar la hinchazón y aumentar la presión.
• Vasos sanguíneos más duros, especialmente capilares; los capilares tendrían que ser más constrictivos, posiblemente disminuyendo la tasa de difusión de oxígeno.
• Tejidos más densos, como los músculos, tal vez un tejido similar al músculo cardiovascular tendría que incorporarse más ampliamente.

Algunas de las adaptaciones descritas anteriormente darían lugar a otros efectos, por ejemplo, los capilares menos porosos podrían provocar una falta de oxígeno y, para contrarrestar esto, las criaturas podrían respirar anaeróbicamente con más frecuencia o conservar el movimiento (ser perezosos).

Los tejidos más densos también harían que las criaturas fueran más pesadas, lo que en realidad haría que moverse fuera un proceso que consume más energía, por lo que los organismos definitivamente querrían limitar el movimiento.

Los organismos pueden dejar de sudar para reducir el calor corporal; a tales temperaturas, apenas cambiaría nada y solo consumiría agua.

En cambio, tendrían que aumentar su área de superficie, emplear un sistema como las orejas de elefante con vasos sanguíneos cerca de la superficie y un área de superficie masiva.

O bien, podrían desarrollar velas espinales, como Dimetrodon , que podrían inclinarse de manera diferente para regular la temperatura. Por ejemplo, apuntar directamente al sol mantendría la temperatura más baja, pero si está a la sombra, querrá que la vela esté lo más expuesta posible. Un razonamiento similar podría conducir a apéndices grandes y retráctiles que se pueden usar con un propósito similar.

Con base en la estructura celular hipertermófila , se podría esperar que los organismos que viven a altas temperaturas sean bastante gordos, o que cada célula dentro de dicho organismo esté protegida con dicha grasa.

Ya tenemos extremófilos aquí en la tierra, criaturas adaptadas a condiciones increíbles.

En particular termófilos e hipertermófilos que pueden sobrevivir entre 41 y 140 °C.

Esto demuestra que nada impide que la vida funcione a esas temperaturas, aunque por supuesto los animales adaptados a esas condiciones son normalmente organismos pequeños.

Por lo general, las criaturas se adaptan al entorno evolucionando, evitando el problema, o ambas cosas.

Si la superficie se calentara más, entonces una posible solución sería ir más abajo.

Por ejemplo, al cavar en el suelo lo suficientemente profundo, puede llegar a una sección de la tierra que no está lo suficientemente cerca del centro para estar caliente/tibio todavía, pero lo suficientemente lejos de la superficie para que la luz del sol/calor no pueda llegar. penetrar, dando como resultado una sección fresca del área subterránea para vivir.

En ese escenario, es probable que tus criaturas evolucionen para ser muy buenos excavadores, con buena visión en la penumbra, tal vez palas como patas/manos. O incluso una cepa de gusano gigante que come tierra... *escalofríos*

Pero, ¿y si quisieran vivir en la superficie? ¿Cómo podríamos hacer que suceda?

Los mayores problemas aquí son: a) El calor yb) la ebullición de los líquidos.

Bueno, apliquemos un poco de handwavium aquí. ¿Qué pasaría si tuviéramos una criatura que no tuviera H2O como solvente en su "sistema sanguíneo"? En cambio, ¿qué pasaría si tuviéramos algunas criaturas basadas en tener un sistema sanguíneo diferente? No veo ninguna razón por la cual una criatura que opera con ácido sulfúrico (H2SO4) no pueda sobrevivir a altas temperaturas. Después de todo, el ácido sulfúrico se mantiene líquido entre 10 y 338 grados centígrados. Incluso en la Tierra, los extremófilos pueden vivir en condiciones extremadamente ácidas. Como se señaló anteriormente, tampoco hay ninguna razón por la que no puedan funcionar en condiciones de calor extremo. Eso significa que no hay ninguna razón por la que esta criatura no pueda crecer lo suficiente como para usar este ácido como nuestra versión de la sangre.

Por supuesto, si hubieras querido una criatura que inicialmente no pudiera sobrevivir al calor extremo, ese sería otro problema.

Si tuviéramos la criatura x, y x se sintiera cómoda a 20 grados, los métodos probables para enfriarse serían a través del sudor. Sin embargo, en el caso de que la temperatura aumente lo suficiente, eventualmente esto sería ineficaz ya que la criatura no podría enfriarse lo suficientemente rápido y solo estaría desperdiciando agua. Pero, ¿y si fuera una criatura pequeña? ¡Una pequeña criatura con grandes problemas de calefacción podría tomar una página de nuestras grandes criaturas actuales con grandes problemas de calefacción!

Piensa en elefantes. Poseen grandes orejas para aprovechar el aire y el viento para enfriar la sangre. Dependiendo de la situación general del planeta (por ejemplo, cuánta sombra hay), esto podría ser posible. Al desarrollar orejas masivas o de mayor tamaño, la criatura podría "agitarlas" para enfriarse. Tal vez pueda desarrollar membranas delgadas con espinas que tienen vasos sanguíneos que las atraviesan con el mismo propósito. Alas de murciélago, tal vez, pero sin la capacidad de volar.

Pero, ¿y si es una criatura voladora?

La criatura y es un volador. No aterriza exactamente... a menudo, porque tiene depredadores allí o algo así. ¿Cómo podría lidiar con esto?

Podría aprender a bucear a través de las nubes o sumergirse en océanos/lagos para refrescarse. Al hacerlo, tendría que evolucionar para ser extremadamente resistente al agua. La teoría aquí es que el agua debería poder sacar el calor del cuerpo (si el agua está más fría que la criatura). ¡Equilibrio al rescate!

Por supuesto, la solución más simple sería si las criaturas migraran cuando hiciera demasiado calor, pero eso evita la pregunta...

Si bien es difícil decir exactamente cómo evolucionarían las cosas en términos de estructuras y comportamientos corporales, puedo ofrecer una idea de lo que debería estar sucediendo a nivel molecular para que la vida evolucione para manejar temperaturas más altas.

La vida es química ¿verdad? Es solo un montón de reacciones químicas interconectadas que han estado en curso durante los últimos 3 mil millones de años. La temperatura es una variable importante en toda reacción química. Algunas reacciones ocurren a bajas temperaturas, otras a altas temperaturas. Es importante destacar que cada reacción química en el cuerpo humano ha sido calibrada para ocurrir en un rango de temperatura muy estrecho. Cada proteína que produce su cuerpo ha sido desarrollada específicamente para ese rango. Las proteínas están hechas de largas cadenas de bloques de construcción llamados aminoácidos que se pliegan en estructuras 3D únicas que desempeñan funciones específicas en el cuerpo. Resulta que este proceso de plegamiento es muy sensible a cosas como el pH y las concentraciones iónicas, y también a la temperatura. Las proteínas se despliegan a temperaturas más altas. Es por eso que la clara de huevo pasa de translúcida a blanca cuando la cocinas. Las proteínas en el fluido pierden su compleja configuración 3D y adquieren una nueva forma que resulta ser opaca. Ahora bien, eso no significa que todas las proteínas sean inestables a temperaturas más altas. Los termófilos que menciona Tim B. han desarrollado proteínas que pueden plegarse y funcionar a estas temperaturas más altas, ¡pero es mucho trabajo! Básicamente, cada gen en el genoma de un organismo codifica una proteína (aunque hay numerosas excepciones a esto). La gran mayoría de las proteínas ya no funcionarán a temperaturas significativamente más altas que la temperatura corporal normal de un organismo. Eso significa que para evolucionar para manejar estas temperaturas más altas, prácticamente todos los genes en el genoma (en humanos, aproximadamente 20,000) deberán evolucionar para hacer frente a estas temperaturas más altas. Para algunas proteínas que pueden implicar solo algunos cambios que aumentan su estabilidad, pero para otros, su configuración nunca puede ser estable a temperaturas tan altas y el cuerpo puede necesitar encontrar una solución completa para hacer la misma tarea. Estoy antropomorfizando mucho, así que ten en cuenta que todo esto son mutaciones aleatorias que ocurren durante miles de generaciones. De ninguna manera es un proceso rápido.

Entonces, para hacer frente al aumento de la temperatura, el genoma humano debe cambiar sustancialmente. La mayoría de las proteínas tienen que evolucionar para ser estables a temperaturas más altas. Al mismo tiempo, prácticamente todos los demás procesos celulares también tienen que adaptarse a esta nueva temperatura. El plegamiento del ARN, las membranas y los procesos metabólicos deberán modificarse para funcionar a estas temperaturas más altas.

Una cosa que me gustaría mencionar aparte es que el cuerpo tiene proteínas especiales que se producen cuando se calienta demasiado. Estas proteínas de choque térmico, como se les llama, incluyen una clase especial de proteína llamada chaperona. Estas son proteínas que ayudan a otras proteínas a plegarse. Cuando las células comienzan a calentarse demasiado, producen muchos de estos para ayudar a que sus otras proteínas se plieguen. Por supuesto, la mayoría de los chaperones existentes probablemente se desplegarían a 90 grados C, pero los chaperones podrían ser parte de la forma en que se adaptan los organismos.