EL ORIGEN DE LA VIDA

EL PANORAMA HISTORICO

Surgió la idea de la generación espontánea, se convirtió en el instrumento de la creación de la vida en la tierra. Estas ideas creacionistas, fueron enriquecidas por la cultura mesopotámica y egipcia, y transmitidas a los filósofos Jonicos que habitaban en las ciudades griegas del Asia Menor.

Las diferentes escuelas se dieron a la tarea de sistematizar y racionalizar la gran herencia cultural que habían recibido, las teorías fueron desarrolladas por los griegos. Para Tales de Mileto, Anaximandro, Jenofontes, y Democrito, la vida podía surgir del lodo, en todo este proceso los dioses no intervenían. Platon no se preocupo demasiado por las ciencias naturales, en cambio su discípulo mas destacado, Aristóteles de Estagira, habría de convertirse en una influencia importante en el desarrollo posterior de la ciencia.

Según Aristóteles, este proceso era el resultado de interacción de la materia inerte con lo que el llamo entelequia, y que no era sino una fuerza supernatural capaz de dar vida a lo que no la tenia.

Para la escuela de Epicuro, la vida había surgido de la tierra, gracias a la lluvia y el calor del sol, sin la intervención de los dioses y los soplos divinos. El establecimiento de la iglesia cristiana en el imperio romano y las hábiles piruetas filosóficas de los concilios y los neoplatónicos, incorporaron las ideas creacionistas de platón y Aristóteles a los dogmas teológicos, reagrupando algunos conceptos como la entelequia, que pronto paso a ser equivalente al del alma. Se formalizo así el concepto del vitalismo según el cual, para que la vida surgiera, era necesaria la presencia de la fuerza vital, o de un soplo divino, o de un espíritu capaz de animar la materia inerte.

En 1667, un medico holandés, Jonathan B. Van Helmont, dio una receta que permitiría la generación espontánea de roedores.

Francesco Redi, un medico Toscano, asesta en 1668, preocupado por el origen de los gusanos que infestaban la carne, logro demostrar que estos no eran sino larvas que provenían de los huevecillos depositados por las moscas en la misma carne.

A finales del siglo XVII, Antón Van Leewenhock logro perfeccionar el microscopio óptico y empezó a descubrir un mundo completamente ignorado.

En Inglaterra Needham intento demostrar la existencia de una fuerza vital mediante cientos de experimentos, concluyo que la generación espontánea de microorganismos era el resultado obligado de la materia orgánica en descomposición, al ser animada por una fuerza vital.

Pero en Italia, Lazzaro Spallanzani no acepto las conclusiones de Needham. Convencido de que los resultados que habia obtenido eran provocados por una esterilización insuficiente, repitió el experimento hirviendo sus medios de cultivo durante lapsos mayores, y en ningún caso aparecieron microbios en ellos. Los vitalistas, naturalmente rechazaron los experimentos argumentaron que el hervor excesivo había dañado el aire y el caldo de las botellas, impidiéndoles así la aparición de nuevos seres vivos.

Los científicos se dividieron en dos bandos los que apoyaban a la existencia de una fuerza vital y los que la negaban. Finalmente la Academia de Ciencias Francia decidió tomar cartas en el asunto, ofreciendo un premio en efectivo a quien lograse aportar elementos del juicio que apoyaran, el que vino a cobrar el premio fue Louis Pasteur, quien lo recibió en 1862 por una serie de experimentos que lograron el descrédito final del vitalismo.

Lo primero que hizo Pasteur fue demostrar que en el aire había una gran cantidad de microorganismos. Para ello filtro aire a través de un algodón, que luego disolvió y pudo así observar en el residuo sólido que obtenía una gran cantidad de microorganismos.

Diseño entonces sus famosos matraces de cuello de cisne, en los que coloco soluciones nutritivas que hirvió hasta esterilizarlas. Al enfriarse las soluciones, el aire volvía a entrar al matraz, pero los microorganismos o esporas quedaban atrapados en el cuello del matraz sin entrar en contacto con el caldo nutritivo.

Cuando este cuello se rompía, el líquido rápidamente se descomponía, demostrando así que el hervor no lo había dañado, y como el aire había estado siempre en contacto con la solución, los vitalistas no podían alegar que este también se hubiese estropeado.

Lo que pasteur dijo en publico, fue su convicción de que en la historia de la tierra la generación espontánea tuvo que haber ocurrido al menos una vez.

LA ALTERNATIVA MATERIALISTA

Algunos de las escuelas mecanicistas al proponer que en el pasado había surgido, gracias a un feliz accidente, una molécula viviente. Tal molécula viviente, postulaban, fue capaz de reproducirse y convertirse así en el ascendiente común de todos los seres vivos. Pero una hipótesis depende del azar no es comprobable experimentalmente.

Otra posible solución Arrhenius en 1908, la vida habría surgido en la tierra desarrollándose a partir de una espora o una bacteria que llego del espacio exterior, a su vez se habría desprendido de un planeta en le que hubiese vida. Al la teoría de la panspermia, sin embargo, era fácil oponer dos argumentos: las condiciones del medio interestelar son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida. Arrhenius no solucionaba el problema del origen de la vida ya que explicaba como se podría haber originado en ese otro planeta hipotético de cual se hubiera desprendido la espora o la bacteria.

Hubo quienes llegaron a sugerir que para resolver el problema del origen de la vida bastaba con suponer que la vida siempre había existido, que era eterna.

En el siglo XIX Charles Darwin fue el primero en suponer que las especies no son invariables, sino que basado en su teoría de la selección natural, postulaban que cambiaban constantemente.

Federico Engels, negó por completo la posibilidad de la generación espontánea, señalo claramente que la vida en la tierra no era resultado de la intervención divina ni un accidente de la materia, sino que representaba un paso mas en los proceso de la evolución de la naturaleza,

Pero la carta de Darwin habría de permanecer escondida hasta 1935, y la obra de Engels no vería la luz publica sino hasta 1925, para entonces ya 2 cientificos habrían ofrecido alternativas muy similares A.I.Oparin y J.B.S.Haldane.

En 1921 el joven bioquímico soviético, Alexander I Oparin, presento un breve trabajo en el concluía que los primeros compuestos orgánicos se habían formado abioticamente sobre la superficie del planeta, y que estos se habrían desarrollado a partir de las sustancias orgánicas que les precedieron.

De acuerdo con Oparin, esta atmósfera primitiva no contenía oxigeno libre, sino que tenia un fuerte carácter reductor debido a la presencia del hidrogeno y de compuestos como el metano (CH4) y el amoniaco (NH3). Estos compuestos habrían reaccionado entre si gracias al a engría de la radiación solar, de la actividad eléctrica de la atmósfera y de fuentes de calor como los volcanes, y habían dado como resultado de la formación de compuestos orgánicos de alto peso molecular los que, disueltos en los océanos primitivos, habrían de dar origen a su ves a los primero seres vivos.

John B. S. Haldane, en forma independiente propone que la tierra había tenido originalmente la atmósfera formada por dióxido de carbono (CO2), amoniaco (NH3) y agua (H2O), pero carente de oxigeno libre; al interaccionar la radiación ultravioleta de origen solar con esta atmósfera, se habrían formado una gran cantidad de compuestos orgánicos era demasiado baja para garantizar la formación de medios mas densos como el citoplasma.

Una de las comprobaciones experimentales mas espectaculares se dio en 1953, cuando Stanley L. Miller, trabajando bajo la dirección de Harold C. Urey, demostró que era posible simular en el laboratorio la atmósfera primitiva de la tierra y repetir los procesos de formación abiótica de moléculas orgánicas entre las cuales destacaban los aminoácidos.

LA EVOLUCION QUIMICA DEL UNIVERSO

Aproximadamente el 95% de la materia viviente esta constituida por hidrogeno, carbón, nitrógeno y oxigeno.

¿Cómo se pudieron originar estos, sin los cuales la vida no habría podido surgir en nuestro planeta? La repuesta a esta pregunta la podemos encontrar estudiando la estructura y al evolución de las estrellas. Estos cuerpos que se forman a partir del colapso gravitacional de grandes nubes de hidrogeno y de polvo que existen en la galaxia, alcanzan temperatura y precisiones tan grandes en su exterior que generan energía que se convierte en radiación luminosa que es emitida al espacio. Tiene ratura de 10millones de grados kelvin, los protones que se encuentran en su centro empiezan a fusionarse entre si, produce un núcleo de helio, también se forman pequeñas cantidades de otros elementos químicos. Al comunicarse ese último electo en su centro, la estrella se empieza a enfriar y se contrae, entrando en otra face importante de su evolución.

A lo largo de su existencia, las estrellas pierden masa en pequeñas cantidades, formando vientos estelares, la estrella se vuelve dinámicamente inestable, y se desprende de una parte considerable de sus capas exteriores, formando una envolvente gaseosa a su alrededor llamada nebulosa planetaria, eventualmente se disipara en el medio interestelar.

Las estrellas mucho mas masivas que el sol tienen una evolución diferente: una vez que en su interior la estrella ha formado carbón, se enfría y nuevamente se colapsa; pero debido a la cantidad de masa que posee, ejerce una presión muy grande sobre su núcleo. Cuando en el núcleo de una estrella se acumula fierro, las reacciones termonucleares ya no pueden proseguir. Este último colapso es catastrófico para la estrella. Al contraerse, esta alcanza temperaturas y densidades tan grandes que los núcleos atómicos se tocan unos a otros, lo cual impide que la contracción prosiga. En estos momentos la estrella explota.

La nubes mas densas y oscuras de la galaxia, donde las moléculas existen en mayor abundancia, se encuentran también sujetas a un proceso de contracción gravitacional, durante la cual se fragmentan en trozos de diferente masa y tamaño. A su vez, cada uno de los fragmentos así formados se seguirá contrayendo, hasta dar origen a cuerpos masivos, las llamados protoestrellas, los cuales al continuar el proceso del colapso, formaran estrellas en cuyo interior se llevan a cabo las reacciones termonucleares. El propio sistema solar seguramente se formo por un proceso similar. La fragmentación de la nube de material interestelar, en la que probablemente existía una gran cantidad de moléculas, dio por resultado de la formación de nubes más pequeñas, cada una de ola cuales se seguía contrayendo a su vez. Una de ellas llamada nebulosa solar, empezó a acular material en su centro, donde eventualmente se formaría el sol, esta nube empezó a contraerse, formando un disco que giraba alrededor del protosol. El sol empezó a emitir energía generada por procesos termonucleares que ocurrían en su interior, y al hacerlo empujo hacia las partes externas de la nebulosa solar el material gaseoso mas ligero, de esta manera se formaron los planetas. Hubo material que no se alcanzo a condensar formando planetas: los meteoritos y los cometas.

LA SINTESIS PREBILOGICA DE COMPUESTOS ORGANICOS

Esta atmósfera primitiva, cuyos componentes no eran sino los elementos y compuestos gaseosos presentes en la nebulosa solar; grandes cantidades de gases provenientes de fisuras en la superficie y de los primeros volcanes, fueron exhaladas del interior de la tierra.

Los resultados de estos procesos de desgasamiento interno de la tierra fue la rápida formación de la llamada atmósfera secundaria, en la que muy pronto se formaron compuestos como el metano (CH4), el amoniaco (NH3), el acido cianhídrico (HCN) y otros mas.

Los procesos de enfriamiento de la tierra provocaron que el agua, que se encontraba en la atmósfera como vapor, se condensara, precipitándose en forma de lluvias torrenciales que fueron disolviendo grandes cantidades de las sales minerales de la superficie terrestre y se fueron acumulando en las oquedades formando así los primeros océanos.

En 1953 Stanley L. Miller, trabajando bajo la dirección del profesor Harld C. Urey, intentaron simular en el laboratorio las posibles condiciones de la atmósfera secundaria de la tierra, colocaron una mezcla de hidrogeno, metano y amoniaco, en un matraz, al que le llegaba constantemente vapor de agua y en el cual ole colocaron electrodos que produjeron descargas eléctricas durante una semana; al cabo de esta analizo el agua que había condensado al enfriarse y que tenían disueltos los productos de las reacciones químicas. La sorpresa fue extraordinaria: el análisis revelo que se habían sintetizado, en el curso del experimento, cuatro aminoácidos: glicina, alnina, acido aspartico, acido glutámico, todos ellos componentes de las proteínas que conforman a los seres vivos. También se habían formado ácidos grasos. Ante resultados tan espectaculares, rápidamente se empezaron a repetir en todo el mundo experimentos de tipo similar y se procedió a diseñar otros mas complicados de la tierra primitiva.

Los investigadores rápidamente llegaron a una conclusión: siempre que no existe oxigeno libre en los dispositivos experimentales donde se simulaba la atmósfera primitiva, se podían simular compuestos orgánicos complejos, en presencia del oxigeno ocurrían reacciones de oxidación que no eran sino combustiones de las mezclas de gases utilizadas. De esta gama tan amplia de experimentos surgió una serie igualmente grande de compuestos orgánicos, todos ellos fundamentales para la vida: aminoácidos, purinas, pirimidinas, carbohidratos, moléculas energéticas como ATP, y muchas más.

LOS SISTEMAS PRECELULARES

La formación de pequeños sistemas constituidos por gotitas de agua de tamaño microscópico en las que se encontraban disueltas grandes cantidades de estos mismos polímeros y de muchas otras sustancias orgánicas.

Este tipo de sistemas, que seguramente antecedieron a la formación de las primeras células, representan un cambio fundamental en la organización de la materia que podemos estudiar a partir de modelos que fácilmente se forman en el laboratorio, tales como los coacervados y las microesferulas proteicas.

Uno de los modelos más estudiados como posible antecesor de las primeras células es el de los coacervados, originalmente fueron sugeridos como modelo del citoplasma por un químico holandés, B. de Jong.

Oparin y sus discípulos se dieron la tarea de investigar minuciosamente las propiedades de los coacervados, proponiéndolos como un modelo de evolución prebilogica. No todos los coacervados que se forman en una misma solución son idénticos, sino que presentan diferencias importantes en su estructura interna.

Entre los resultados mas importantes encontrados por Oparin y sus colaboradores, esta la demostración de que el interior de un coacervado pueden ocurrir reacciones químicas que lo llevan a la formación de polímeros. Debido a que un coacervado esta cambiando materia y energía con el medio ambiente, se ha logrado demostrar que, en presencia de as enzimas adecuadas, se puede formar en su interior poliadenina, un polinucleótido, a partir de la adenina adsorbida por la gota de un coacervado.

En otros experimentos Oparin logro demostrar que, a partir de coacervados preparados con clorofila, se podían lograr reacciones de oxidación-reducción en presencia de luz.

Sydney W Fox, ha sugerido que las primeras células fueron directamente precedidas por lo que el ha llamado microesferulas proteicas. Presentan una gran similitud morfológica y aun dinámica con las células; frecuentemente se pueden unir en largas cadenas semejantes a las que forman algunas bacterias, aunque en muchos casos es posible encontrarlas aisladas.

Las microesferulas, al absorber selectivamente proteinoides disueltos en un medio acuoso, pueden aumentar de tamaño y formar yemas, semejantes a las que se observan en las levaduras. En otras microesferulas, en cambio es frecuentemente advertir procesos de bipartición por medio de la formación de tabiques.

Si bien es cierto que los coacervados so mucho menos estables que las microesferulas, estas en cambio exhiben propiedades catalíticas internas mucho mas simples que las señaladas para los primeros.

En 1930 un científico mexicano don Alfonso L. Herrera, empezó a experimentar con una serie de estructuras minúsculas, con apariencia de microorganismos, que formaba a partir de la mezcla de diferentes proporciones de sustancias tales como aceite, gasolina y diversas resinas, estructuro lo que el llamo la teoría de la plasmogenia, con la cual pretendía explicar la aparición de los primeros organismos.

LOS PRIMEROS SERES VIVOS

Todos los seres vivos en la tierra poseen dos tipos fundamentales de moléculas, sin las cuales no podemos imaginarnos la existencia de sistemas vigentes: las proteínas y los ácidos nucleicos.

La molécula de DNA posee dos características fundamentales: en primer lugar, el ordenamiento de los monómeros que la forman en específico y característico para cada tipo de organismos y aun para cada organismo.

En segundo lugar, la molécula de DNA puede producir copias de si misma, garantizando la continuidad genética a medida que el organismo se va reproduciendo, al transmitir a sus descendientes la información necesaria para la síntesis de sus propias proteínas.

Este nuevo nivel de organización de la materia llevo a la aparición de lo que Oparin ha llamado los protobiontes, es decir, los sistemas precelulares que en le curso de millones de años fueron adquiriendo gradualmente las características de complejidad que les permitieron convertirse en los antecesores directos de los primeros seres vivos. De la evolución de estos protabiontes mas complejos surgieron los primeros seres vivos, que el propio Oparin llamo eubiontes. Extremadamente primitivos y sencillos, eran sin embargo capaces de transmitir la estructura interna y sobre su grado de organización funcional a sus descendientes, gracias a la presencia de compuestos polimerizados, altamente organizados, que eran los precursores de los mas complejos aun ácidos nucleicos contemporáneo.

El estudio de los virus ha demostrado que en su mayoría no son sino pequeñas capsulas de proteínas que rodean una molécula de un acido nucleico.

El estudio de las rocas sedimentarias del precámbrico ha permitido reconstruir parte de la historia de los inicios de la vida en nuestro planeta, muy pocos de los sedimentos de mayor antigüedad han escapado de las alteraciones a que esta sujeta la corteza terrestre por acción de los procesos geológicos que la transforman constantemente. Éstos fósiles esféricos han recibido el nombre de archeosphaeroides barbetonrnsis y demuestran que hace tres mil millones de años existía la vida sobre nuestro planeta. esto ha llevado a suponer a algunos autores que tal vez se trate de restos de material organico polimerizado presentes en la sopa primitiva y de los cuales también existe el registro fósil.

DE HETERTOTROFOS A AUTOTROFOS

Los primero seres vivos que aparecieron el la tierra eran seguramente muy similares a los organismos unicelulares mas primitivos que existen actualmente, tales como las bacterias y las algas verde-azules.

Estas sustancias incorporadas al interior de las primeras células, eran utilizadas para obtener energía aprovechable biológicamente por medio de la fermentación anaerobia, un proceso que es poco eficiente desde un punto de vista energético. Estos primero organismos, al vivir en un medio en que no existía el oxigeno libre, sino en cantidades verdaderamente minúsculas, desarrollaron vías metabólicas en las que la incorporación de este elemento, que posee gran reactividad, la ausencia del oxigeno libre de la atmosfera provocaba a su vez que la radiación ultravioleta de origen solar penetrase libremente en la tierra, y seguramente actuaba como un factor importante de la selección, dañando seriamente a muchos organismos y causando alteraciones en sus primitivos códigos genéticos. Se desarrollaron así diversos tipos de organismos, en los cuales existían mecanismos capaces de reparar los daños que podría sufrir el DNA. El siguiente paso en la evolución biológica fue le desarrollo del ciclo de krebs, el proceso de respiración que produce la molécula de ATP.

Todos los procesos fotosintéticos que se lleva a cabo en los diferentes organismos, tiene en común la producción de la molécula de ATP utilizando la energía luminosa, pero varían con respecto a las substancias que utilizan como donadores de hidrogeno. La aparición de organismos fotosintéticos que liberaban oxigeno provoco una serie de cambios fundamentales en la composición química atmosférica terrestre. La presencia del oxigeno libre en la atmosfera de la tierra habría de ser de gran importancia para la evolución de los organismos; al acumularse el oxigeno, se formo una capa cada vez mas densa de ozono, que no es sino una molécula triatómica de oxigeno, y que posee capacidad de absorber la radiación ultravioleta de longitud de onda mas corta.

Al formarse la capa de ozono en la tierra primitiva y disminuir el flujo de radiación ultravioleta, que era la fuente principal de energía para síntesis abiótica de compuestos orgánicos, los organismos heterótrofos existentes se encontraron con una fuerte presión de selección que seguramente provoco la desaparición de todos aquellos que no habían desarrollado la capacidad de nutrirse a partir de los autótrofos o de los productos que estos formaban.

Aunque los primeros seres vivos que surgieron en la tierra eren muy sencillos, a pesar de que en la actualidad existe una gran variedad de organismos, podemos encontrar algún nivel de metabolismo anaerobio en todas las células, o al menos en algunas enzimas asociadas a este, lo cual parece confirmar la suposición de que los primeros eran anaerobios estrictos.

DE SENCILLO A COMPLEJO

Los organismos formados por células que carecen de núcleo, llamados procariontes, o bien los formados por células que poseen un núcleo llamados eucariontes.

Ambos tipos de organismos pueden estar presentados por formas unicelulares o pluricelulares; aunque los procariontes nunca llegan a alcanzar la complejidad y el tamaño de los eucariontes, pluricelulares, los procariontes típicos, como las bacterias y las cianofíceas, son organismos simples, el las cuales las moléculas de DNA se encuentran mezcladas con el resto del material del citoplasma, en la cual no existen mitocondrias, cloroplastos ni estructuras ciliares complejas.

Las células eucariontes en cambio, tiene las membranas nuclear que rodeas dos o mas cromosomas; así, el núcleo se encuentra comparta mentalizado dentro de la célula y es el sitio donde se encuentra el material genético fundamental del organismo.

LA VIDA EN EL UNIVERSO

La posibilidad de que exista vida en otros planetas ha inquietado a los hombres de ciencia y filósofos desde tiempos muy antiguos. En el siglo XVl Gordiano Bruno escribió una obra en la que afirmo que las estrellas no eran sino otros soles, en torno a los cuales también giraban otros planetas donde existían múltiples formas de vida.

El estudio científico de las posibilidades de la vida extraterrestre ha dado origen e la exobiología, disciplina que se apoya a la vez en los descubrimientos teóricos y observacionales de la astronomía.

COMENTARIO

Pues este libro me gusto mucho; habla de cómo el pensamiento humano fue evolucionando por medio de la experimentación, y el cambiar una idea no fue fácil, pues cada quien defendía su idea hasta que Pasteur llego, habla de algo que no tenia idea, de que fueron convocados para ver quien lograba resolver esto, yo no lo sabia. Este libro va mas allá de lo que comúnmente se no enseña, y ves los que hay mas allá y en palabras sencillas.

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PREPARATORIA OFICIAL ANEXA A LA NORMAL DE CUAUTITLAN IZCALLI

BILOGIA

LAS FUENTES DE LA VIDA

OLIVIA ESTEFANIA LIRA AMEZQUITA

2º2 MATUTINO

N.L.29

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