Origen de la vida

Teoría del Big Bang. Composición atmosférica. Fósiles. Organismos pluricelulares y unicelulares. Aritóteles

  • Enviado por: Ferrán Morera
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 12 páginas
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EL ORIGEN DE LA VIDA

¿Cómo apareció la vida? Esta es una difícil pregunta a la que aún no se le tiene asociada una respuesta concreta. Vamos a intentar explicar un poco lo que se sabe del origen de esta:

La teoría del Big Bang o de la Gran Explosión:

En 1948 el físico ruso George Gamow modificó la teoría de Lemaître del núcleo primordial. Gamow planteó que el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión (Big Bang). La temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas de hidrógeno y helio, y los elementos más pesados se produjeron más tarde en las estrellas. A causa de su elebadísima densidad la materia existente se expandió con rapidez. Al expandirse el hidrógeno y el helio se enfriaron y se condensaron en estrellas y galaxias. Esto explica la expansión del Universo.

La radiación residual de la Gran Explosión; radiación de fondo de microondas fue detectada en 1965, proporcionando así la confirmación de la teoría de la Gran Explosión.

La Tierra:

Es el único planeta en el que se ha encontrado vida, y esta se ha tenido que adaptar al planeta para no desaparecer.

El planeta Tierra tiene 4600 millones de años, y ha sufrido muchos cambios durante ese largo periodo de tiempo.

Desde los inicios de la existencia de la Tierra la composición atmosférica ha variado sustancialmente su contenido de gases. La primitiva atmósfera mezcla de N, CO2, vapor de agua y pequeñas cantidades de H y CO era de carácter reductor. La interacción ente la atmósfera y la biosfera ha supuesto la presencia del oxigeno y un progresivo enriquecimiento de este en ella. La actividad fotosintética de los primeros organismos produjo el primer oxigeno libre a la atmósfera según la siguiente reacción:

CO2 +H2O CH2O +O2

Reacción que produjo que hace unos 600 millones de años apareciera la capa de ozono tal y como la conocemos, cosa que permitió crear nuevas formas de vida cada vez más complejas (animales), y la superficie quedo protegida de los rayos ultravioletas letales para la vida de estos.

El oxígeno se fue formando a consecuencia de la primera actividad fotosintética de los organismos procariotas. Esta verdadera eclosión de organismos fotosintéticos se produjo ara unos 2300 millones de años.

EL ORIGEN DE LA VIDA

La influencia de la tierra en la vida:

Los fósiles de organismos vivos más antiguos conocidos tienen 3500 millones de años, una edad muy próxima a la de las rocas más antiguas, se parecen a las bacterias cianoficicos actuales, se han encontrado también estromatolitos tapices formados por bacterias.

El siguiente paso es la aparición de organismos con clara estructura celular i con presencia del núcleo (células eucariotas) aproximadamente entre 1300 y 100 millones de años. Este echo es de gran trascendencia ya que este tipo de células es característico de los organismos superiores, o sea que este fue uno de los momentos más importantes en la evolución del planeta, esto produjo una rápida evolución y diversificación del mundo vegetal y animal.

Hacia los 800 millones de años aparecieron los primeros organismos eucariotas celulares y eterotrofos y hacia el final de la era precambriana hubo una gran diversificación biológica, esta continua en la era Cambriana produciéndose una verdadera explosión biológica. En esta época aparecen la mayor parte de los grupos de seres vivos, en especial los organismos con esqueleto externo ya que el esqueleto interno no aparece hasta hace 500 millones de años.

Hace unos 260 millones de años se produce una reducción de la diversidad, denominada extinción de la era premiana, cosa que se atribuye a un enfriamiento global de la Tierra, o a diferentes cambios climáticos. Otro punto importante en la evolución biológica es la aparición de los grandes reptiles, los dinosaurios, predecesores de los mamíferos, aproximadamente hace unos 195 millones de años y las primeras aves hace unos 160 millones de años.

A finales del Cretáceo tiene lugar otra gran extinción, acabando con los dinosaurios y otros grupos biológicos. Muchas teorías intentan explicar este suceso pero la más aceptada es la de la caída de un gran meteorito que levanto una gran nube de polvo que acabo con la vegetación y el plancton marino y por lo tanto de todos loa grupos de organismos que dependían de estos.

EL ORIGEN DE LA VIDA

El origen de la vida sobre la Tierra:

Aristóteles estaba convencido de la existencia de un <principio activo> inmaterial capaz de transformar la materia inorgánica en materia orgánica. El principio de la generación espontánea es exactamente eso, crear organismos a partir de materia inorgánica.

F. Redi, con su obra Experiencias en torno a la generación de los insectos, de 1668 fue el primero en demostrar la falta de fundamento de la hipótesis de la generación espontánea de las moscas a partir de la carne en descomposición. Pasaron mas de 1500años entre uno y otro. Redi propuso la hipótesis de que la vida no puede originarse sino de una vida preexistente, aunque su primer origen se busque en un acto creador divino.

En la segunda mitad del S.XVIII, Lazaro Spallanzani demolió la teoría del origen abiogenético de los infusorios sosteniendo, con la ayuda de experiencias irrefutables, retomadas después por Pasteur un siglo después, que los organismos animales presentes en las infusiones se originan de otros organismos. De echo, confirmo que si los protozoos se mataban haciendo hervir la infusión, la misma no originaba más infusorios.

La hipótesis abiogenética sufrió un duro golpe con las investigaciones de Pasteur hacia finales del siglo pasado.

La completa exclusión del principio de la generación espontánea de cualquier forma viva contribuyó a la afirmación de la idea de una clara separación entre el mundo biológico y el inorgánico. Los experimentos de Redi, de Spallanzani y de Pasteur se repitieron con absoluto rigor y no dejaron lugar a dudas sobre la imposibilidad del origen espontáneo de organismos dotados de un cierto nivel de complejidad. Sin embargo, seguía siendo un misterio el origen de la vida si se rechazaba la intervención divina.

Darwin consideró que se puede explicar la aparición de la vida aceptando la hipótesis de la formación, en particulares condiciones físico-químicas, de compuestos proteicos capaces de sufrir ulteriores modificaciones, aunque admitiendo al mismo tiempo la no repetibilidad de un determinado acontecimiento, ya que <... hoy un material semejante sería instantáneamente devorado o absorbido, cosa que no habría ocurrido anteriormente a la aparición de los seres vivos>.

EL ORIGEN DE LA VIDA

El tema del origen abiogenético se encuentra en la obra de Haeckel, quien, coherente con la hipótesis mecanicista compartida por muchos biólogos contemporáneos a él, consideró que en el mar primitivo algunas sustancias inorgánicas se fueron agrupando en compuestos orgánicos del carbono y que éstos, agregándose, formaron organismos más sencillos que las células actuales, organismos que denominó <moneras> carentes aún de diferenciación en núcleo y protoplasma. El propio Haeckel reconoció la audacia de la afirmación, pero al mismo tiempo fue consciente de su inevitabilidad.

Nägeli rebatió el concepto de la generación abiogenética del protoplasma, afirmando que la misma no se había producido sólo en épocas lejanas sino que seguiría dándose en la actualidad.

La generación espontánea seguía siendo una hipótesis que no quedaba abandonada por completo.

Para resolver el problema del origen de la vida bastó con dejar de considerar las condiciones primitivas como idénticas a las actuales, atribuyéndoles características irrepetibles.

J.BB.S.Haldane fue el primero en valorar que la atmósfera primitiva, carente de oxigeno libre y por lo tanto carente de ozono era indispensable para la evolución. El ozono absorbe las radiaciones ultravioletas, por lo que en su ausencia éstas habrían podido alcanzar la superficie terrestre y proveer la energía necesaria, conjuntamente con la térmica y la eléctrica, para la síntesis espontanea de compuestos orgánicos a partir de moléculas simples, tales como el agua, el anhídrido carbónico y el amoníaco.

La hipótesis de Haldane fue publicada en 1929, pero cinco años antes ya el bioquímico A.I.Oparin había llegado a las mismas conclusiones. Ambos proponían no ya el principio de la generación espontánea, sino más bien que en el pasado la vida se desarrolló a partir de la materia abiótica en condiciones físico-químicas particulares y ahora ya irrepetibles. Su idea no fue aceptada aunque no contradecía las conclusiones de Pasteur.

EL ORIGEN DE LA VIDA

En 1952 Stanley L Miller y Harold C. Urey siguieron los pasos de Oparin y hicieron pruebas experimentales concretas, pusieron en un aparato una mezcla de hidrógeno, metano, amoniaco y agua, dos electrodos que produjeran chispas, agua en ebullición y grifos para introducir mezclas, y radiaciones ultravioletas.

El análisis de los productos reveló la presencia de numerosos compuestos orgánicos, entre los cuales había muchos aminoácidos; la energía provista artificialmente había permitido el establecimiento de nuevas ligaduras entre una molécula de agua, una de ácido cianhídrico y una de un aldehído, para formar aminoácidos. El ácido cianhídrico y los aldehídos también se habían formado gracias a la energía provista desde el exterior.

Se supone que fueron necesarios largos periodos de tiempo para que dichas moléculas de base formaran moléculas con significado biológico. Pero la escasez de oxigeno en la atmósfera y en el océano permitió estabilidad química a estas moléculas.

El paso siguiente de su evolución hacia sistemas biomoleculares habría consistido en la formación de enlaces de unión entre las unidades simples, constituyéndose así biomoléculas más complejas (lípidos, glúcidos...)y, a partir de éstas, polímeros (polisacáridos, polipépticos y lípidos complejos...)

Para poder determinar en que punto de la secuencia de sucesos que conducen de los componentes macromoleculares a la constitución de una célula completa, puede decirse que la vida aparece cuando se forma una molécula que contiene las informaciones necesarias para su propia duplicación.

Una hipótesis sugiere que las primeras células se habrían formado cuando una membrana o matriz gelatinosa circundo los catalizadores primitivos, y tal estructura fue capaz de desarrollar un metabolismo primitivo. El sistema genético que implica los ácidos nucleicos habría sido adquirido mas tarde en una segunda etapa.

Otra hipótesis considera primero la formación de los ácidos nucleicos y posteriormente habrían proporcionado la información para la síntesis de las proteínas.

Otra hipótesis intermedia entre las dos anteriores considera la formación simultanea de las proteínas y de los ácidos nucleicos, cuya agregación habría dado origen al verdadero precursor de la célula viva.

No se encuentran pruebas suficientemente convincentes para escoger entre una hipótesis u otra.

EL ORIGEN DE LA VIDA

Oparin postulo que se podían haber formado espontáneamente coacervados a partir de las macromoléculas, estas capturando catalizadores primitivos no específicos y moléculas de substratos transformables vaho la acción de estos catalizadores, para llegar a convertirse en protobiontes capaces de un metabolismo rudimentario. Una vez alcanzadas dimensiones de limites a causa de la acumulación de macromoléculas, las pequeñas gotas habrían sido capaces de fragmentarse, de manera igual a lo que ocurre cuando se agita el agua que contiene una gota de aceite. Fox denomino microesferas a las estructuras que se forman espontáneamente en unas ciertas condiciones.

Estas microesferas delimitadas por una membrana biestratificada parecida a la lipídica presente en las células actuales, pero constituida por aminoácidos. El principio es el mismo dado que también los prótidos de las membranas de las microesferas tienden a situarse con sus porciones polares hidrófilas orientadas hacia la fase acuosa, y las partes hidrófobas se orientan de modo que quedan en contacto entre sí. Manteniendo microesferas en agua durante una o dos semanas estas geman.

De todas maneras los coacervados de Oparin o las microesferas de Fox solo son modelos de laboratorio de lo que se supone que fueron las primeras formas de vida.

Hipótesis sobre el origen de los eucariotas

La aparición del núcleo:

En una hipotética bacteria, si la duplicación del cromosoma no fuera seguida de la división en dos células hijas, tendríamos dos cromosomas circulares y dos mesosomas. Al repetirse este proceso se formaría una estructura semejante a un núcleo, conteniendo cierto numero de cromosomas.

Los orgánulos semiautónomos

Estos son las mitocondrias, presentes en las células eucariotas y los cloroplastos, ambos son organulos delimitados por una membrana doble.

Tales organulos son llamados semiautónomos ya que tienen una relativa autonomía respecto a la célula, son capaces de reproducirse, y poseen ribosomas (organulos responsables de la síntesis proteica). En cambio depende totalmente de la célula en las primeras fases posteriores a su división.

EL ORIGEN DE LA VIDA

La hipótesis del origen simbiótico

Se supone que un antiguo procariota anaerobio y, por lo tanto capaz solamente de desarrollar la fermentación, habría acogido en su interior como simbionte una bacteria más pequeña que habría sido capaz de efectuar una vía metabólica más rentable desde el punto de vista energético es decir la que se efectúa en presencia de oxígeno. Posteriormente, la proliferación de las membranas del huésped habría llevado a la aparición de un núcleo, este organismo habría sido heterótrofo.

También pudo ocurrir lo mismo mediante una simbiosis entre este eucariota y una alga procariota capaz de llevar a cabo la fotosíntesis.

Otra hipótesis sostiene lo mismo pero la simbiosis entre eucariotas primitivos y bacterias similares a las actuales espiroquetas, originando los cilios y los flagelos.

Las hipótesis modernas:

Según una hipótesis la vida no habría tenido origen sobre la Tierra, sino sobre otros planetas, difundiéndose posteriormente por el espacio mediante las esporas de microorganismos (teoría de la panespemia). En cambio, otra hipótesis propone que la inseminación de nuestro planeta fue obra de seres inteligentes que viven en otros sistemas solares y cuyo estado evolutivo es algunos miles de millones de años más avanzada que el nuestro. Tales hipótesis no hacen más que desplazar el problema, ya que entonces se podría cuestionar cuál fue el origen de la vida en otros planetas.

EL ORIGEN DE LA VIDA

La aparición de los organismos pluricelulares

Ya hemos visto como a partir de la materia inorgánica saltábamos a una organización biológica, representada por organismos procariotas, luego, como basándonos en algunas hipótesis se puede llegar a las células eucariotas. Pero como de una organización unicelular se pudo desarrollar una organización de tipo pluricelular:

No se puede saber con exactitud pero se pueden hacer algunas hipótesis lógicas:

El origen de los organismos pluricelulares se alcanzo en distintas ocasiones, probablemente bajo presiones selectivas, se trata de un origen polifilético. Es imposible reconstruir los acontecimientos.

El primer paso habría sido la formación de una colonia, un agregado de células poco o nada diferenciadas y especializadas, que conservaban cierto grado de independencia y cada una de las cuales era capaz de desarrollar todas las funciones vitales. Según una hipótesis ya nombrada antes, un único organismo unicelular, dividiéndose, habría originado células hijas que no se habrían separado posteriormente. Dicho fenómeno, al repetirse durante algunos ciclos reproductivos, habría tenido como resultado la formación de una colonia compuesta por un cierto número de células hermanas unidas espacialmente, pero no funcionalmente, posteriormente algunas células se habrían especializado para hacer funciones particulares.

A partir de aquí el origen de la vida ya empieza a convertirse en la evolución de la vida y ese es un tema muy extenso.

EL ORIGEN DE LA VIDA

ARISTÓTELES: (384-322) a. C. Filósofo y científico griego: Propuso un conjunto fijo de tipos naturales (especies) que se reproducen de forma fiel a su clase. Este penso que había una excepción; las moscas y los gusanos se reproducían por generación espontánea, a partir de fruta en descomposición o estiércol.

Los ciclos vitales típicos son epiciclos: se repite el mismo patrón.

Para él las especies forman una escala que comprende desde lo simple (con gusanos y moscas en el plano inferior) hasta lo complejo (con los seres humanos en el plano más alto). La evolución no es posible.

PASTEUR, LOUIS: (1822-1895): Químico y biólogo francés que fundo la ciencia de la microbiología, demostró la teoría de los gérmenes como causantes de enfermedades (patógenos), inventó el proceso que lleva su nombre y desarrolló vacunas contra varias enfermedades, incluida la rabia.

Refuto la hipótesis de la generación espontánea con diversos experimentos.

OPARIN, ALEXANDR IVANOVICH: (1894-1980), bioquímico ruso, pionero en el desarrollo de teorías bioquímicas acerca del origen de la vida en la Tierra.

Planteó la hipótesis de que la vida había surgido, por azar, a través de una progresión de compuestos orgánicos simples a compuestos complejos autorreplicantes. Su propuesta ha sido aceptada como hipótesis legitima por la comunidad científica.

El organismo de vida libre más simple (organismo vivo propiamente dicho) es una bacteria con un genoma de 2000 genes que le permiten ser autosuficiente.

Las primeras células o protobiones como fueron definidas por Oparin probablemente eran heterótrofas, aunque se originaron rápidamente organismos autótrofos, basándose en la fotosíntesis. Probablemente las primeras células heterótrofas fueron fermentadoras. El progresivo agotamiento de las reservas habría constituido un factor selectivo. El proceso fotosintético requiere una fuente de hidrógeno, así que las bacterias podían haber cogido este hidrógeno de sustancias inorgánicas como el ácido sulfhídrico. Habría aparecido un segundo tipo de fotosíntesis, que contempla el uso de agua como dador de hidrógeno. Progresivamente habrían comenzado a afirmarse los organismos capaces de desarrollar el segundo tipo de fotosíntesis.

EL ORIGEN DE LA VIDA

Bibliografía:

Biosfera 1.Planeta viu (E. Catalana) pags 74-126

Ciencias de la naturaleza biología 1(Ed. Planeta) pags 125-146

Encarta 98 Microsoft® “Aristóteles”

Vida

Cosmologia

Oparin