En el siglo XVII, James Hutton, considerado como el creador de la geología, ya consideraba a la Tierra como un superorganismo que debía ser estudiado según principios fisiológicos. Aunque Hutton se refería sólo a la dinámica de las rocas, su visión dinámica resultó inspiradora para los que desde entonces han intentado comprender los efectos planetarios de la actividad de los organismos.

Tres siglos más tarde, el biólogo británico James Lovelock proponía la teoría de Gaia. Según esta teoría, el planeta es una entidad viva única, un superorganismo autorregulado que está formado por la unión de todos los seres vivos. El nombre le fue sugerido por el novelista Willian Golding que consideró que la antigua diosa griega que premiaba a los hombres que respetaban las leyes de la naturaleza, y que castigaba a los que las transgredían, encarnaba perfectamente el espíritu del pretendido superorganismo imaginado por Lovelock.

Según Lovelock, la idea de Gaia procede de sus investigaciones para la NASA sobre las atmósferas de otros planetas. Parece ser que se preguntó por qué la atmósfera de la Tierra era tan diferente de la de Marte o de la de Venus, sobre todo teniendo en cuenta que algunos de los gases que la forman, oxígeno, dióxido de carbono, vapor de agua y metano, son muy reactivos entre ellos (por ejemplo, el metano y el oxígeno reaccionan en presencia de luz). Para mantener las concentraciones relativamente estables de estos gases se precisa una aportación contínua desde la superficie terrestre que sólo pude ser realizada por los seres vivos. La vida mantiene la atmósfera lejos del equilibrio termodinámico, que sí se alcanza en los planetas donde no está presente. Para Lovelock, la atmósfera no es un elemento más del entorno de los seres vivos, sino una parte más del superorganismo Gaia.

Para justificar su hipótesis, Lovelock se basa en tres observaciones, que son las siguientes:

1. Desde la aparición de la vida sobre la Tierra, hace 3.500 millones de años, el clima ha variado poco (las glaciaciones y los periodos cálidos representan en realidad pequeños cambios de la temperatura media del planeta).
2. La ya comentada concentración atmosférica alejada del equilibrio termodinámico.

3. La climatología y la química terrestres parecen haber estado siempre dentro de límites aceptables para la vida.

Teniendo en cuenta lo anterior, Lovelock define a Gaia como una entidad compleja que incluye el suelo, la atmósfera, los océanos y los seres vivos, y que funciona como un sistema cibernético autoajustado por retroalimentación que es capaz de mantener el planeta en un entorno químico y físico aceptable para la vida. Lovelock denominó homeostasis a esta capacidad de Gaia para mantener las condiciones ambientales relativamente estables por control activo. No se trataría de un control consciente, sino de un sistema autoorganizado a gran escala capaz de detectar cambios ambientales importantes y de responder por acumulación de respuestas individuales y personales.

Aunque la teoría de Gaia es una teoría científica que está sujeta a investigación de cara a determinar su eventual veracidad, lo cierto es que ha dado lugar a muchas interpretaciones filosóficas que han tenido una cierta transcendencia social en el contexto del movimiento ecologista.

Desde un punto de vista puramente científico, la certeza o falsedad de la teoría de Gaia implicaría una capacidad de respuesta planetaria muy diferente ante los cambios ambientales producidos por la actividad humana. Si Gaia es cierta, la homeostasis acabaría por compensar las desviaciones ambientales provocadas por nuestra actividad (muchas veces este razonamiento ha sido mal aplicado para justificar una postura despreocupada ante la problemática ambiental basada en esa supuesta capacidad autorreguladora infinita). En cualquier caso, el interés por Gaia y la cuestión del cambio climático provocado por el hombre han potenciado durante los últimos años el estudio de los ciclos biogeoquímicos para entender el papel de los organismos en la circulación de materia y energía en nuestro planeta.

Aunque hay varios aspectos de la biogeoquímica terrestre que se han estudiado desde un punto de vista gaiano, el más clásico es el ciclo del carbono que estudiaremos con más detalle en el próximo capítulo.