Concepciones acerca del Origen de la vida
La cuestión del origen de la vida en la Tierra, Tierra, ha generado en las ciencias ciencias naturales naturales un campo de estudio especializado cuyo objetivo es dilucidar cómo y cuando surgió la primera célula en nuestro planeta. La opinió opinión n más extendi extendida da en el ámbito ámbito cientí cientíic ico o estable establece ce la teoria teoria de !ue la vida vida evolucionó evolucionó de la materia inerte en alg"n momento entre hace #.$%% mill ones de a&os, cuando se dieron las condiciones para !ue el vapor de agua pudiera condensarse por primera vez , cuando la proporción entre los isótopos estables de carbono ' ()* y (+*, de hierro hierro '$-e, $/e y $0e y de azure '+)1, ++1, +#1 y +-1 inducen a pensar en un origen biogénico de los minerales y sedimentos !ue se produjeron en esa época y los biomarcadores moleculares indican !ue ya existían las condiciones mínimas para el desarrollo de la vida. 2demás entrarían a!uí ideas e hipótesis sobre un posible origen extraplanetario o extraterrestre de la vida 'panspermia , !ue habría sucedido durante los "ltimos "ltimos millones de a&os de evolución del 3niverso conocido tras el 4ig 4ang. 5l cuerpo de estudios sobre el origen de la vida orman un área limitada de investigación, a pesar de su proundo impacto en la biologia y la comprensión humana del mundo natural. 5n el objetivo de reconstruir el evento se emplean di versos eno!ues basados en estudios tanto de campo como de laboratorio6 5n la actualidad, se ha establecido !ue la tierra tiene #.$%% millones de a&os y los primeros procariontes datan de unos +.%%% millones de a&os atrás, existen varias teorías al respecto, entre ellas6 La generación espontánea, la ormación ormación de la sopa prebiótica, prebiótica, el vitalismo, el creacionismo creacionismo y la evolución, evolución, entre otras. El enfoque evolutivo ha impregnado a la biología actual la idea de que ha habido un cambio en las especies a lo largo del tiempo, fue muy discutida en los tiempos de su origen y hubo que acumularse evidencia, para su aceptación fuese ge neral entre los biólogos.
La abiogénesis o generación espontánea espontánea es un concepto !ue predominó durante siglos
y !ue sostenía podía surgir de de orma espontánea vida animal y vegetal vegetal a partir de materia materia orgánica en descomposición. 1ugiere !ue la vida se origina de la materia inerte seg"n sus creencias y por obse observ rvac ació ión n supo suponí nían an !ue !ue del del barr barro o se orm orman an las las lomb lombri rice ces, s, de la carn carne e en descomposición las moscas, de la ropa sucia y basura las ratas. Jean Van Helmolt supone el origen de la siguiente orma7 dejar una camisa sucia impregnada de sudor y semillas de trigo. Spanllazanni hizo caldos nutritivos pero los rascos en los !ue estaban colocados no eran herméticos, por lo cual al paso de unos días se hicieron organismos por!ue no estaban bien cerrados. Luis Pasteur demostró demostró !ue los microorganismos eran transportados por el aire. *olocó matraces con cuello en orma de de cisne o de ese para evitar !ue el aire transportará transportará microorganismos al caldo nutritivo, el cual previamente había sido hervido para matar micr microo oorg rgan anis ismo mos. s. *onc *onclu luyó yó !ue !ue aun! aun!ue ue los los matr matrac aces es no esta estaba ban n cerr cerrado adoss los microorganismos no pueden ser transportados por el aire hasta el caldo nutritivo. La evolución orgánica , desde !ue el hombre empezó a mirar la naturaleza desde
el punto de vista crítico intentó explicar el origen y diversidad orgánica. 1e observaban varias cosas, una de ellas es !ue había similitudes entre determinados grupos de seres, 'elinos y además es !ue había algunos grupos !ue tenían características intermedias, entre dos grupos completamente distintos, 'reptiles y aves. 8tra cosa !ue observó son los ósiles, es decir, unas piedras !ue tenían orma y !ue se podrían identiicar como animales o vegetales, e incluso con partes 'huesos de un animal o vegetal.
i!ismo" antes de la aceptación de la evolución como explicación a la diversidad de
especies existentes en los dierentes ambientes, muchos biólogos creyeron en el ixismo, es decir, en la idea de !ue las especies se mantenían ijas, sin cambiar, a lo largo del tiem tiempo po y !ue !ue habí habían an sido sido crea creadas das por por el 1er 1er 1upe 1uperi rior or para para la sati satis sac acci ción ón de las las necesidades humanas. *onsideraban las especies inmutables. Todas ellas habían sido creadas independientemente por 9ios. 3nas consideraban !ue había solo una creación divina6 los creacionistas# Los ósiles ósiles eran meros meros capric caprichos hos de la natura naturalez leza. a. *arlos *arlos :on :on Linneo Linneo,, uno de los creacionistas, durante toda se vida se propuso dar nombre a todos los organismos vivos. 5n esa época ue muy buena su nomenclatura y en el presente también se usa.
$eor%a de la Panspermia 6 ;ipótesis !ue sugiere !ue las
prevalecen diseminadas por todo el universo y !ue la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta. 5xisten evidencias de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de tiempo incluso en espacio exterior, lo !ue apoyaría el mecanismo subyacente de este proceso.
el
3na posible consecuencia de la panspermia sería !ue la vida en todo el universo poseería una base bio!uímica similar, a menos !ue hubiera más de una uente original d e vida. 5l mayor inconveniente de esta teoría es !ue no resuelve el problema inicial de cómo surgió la vida, si no !ue se limita a mover la responsabilidad del origen a otro lugar. 8tra objeción a la panspermia es !ue las bacterias no sobrevivirían a las altísimas temperaturas y las uerzas involucradas en un impacto contra la Tierra, aun!ue no se ha llegado a"n a posiciones concluyentes en este punto 'ni a avor ni en contra, pues se conocen algunas especies de bacterias extremóilas capaces de soportar condiciones de radiación, temperatura y presión extremas !ue hacen pensar en !ue la vida pueda ad!uirir ormas insospechadamente resistentes. 5n el a&o (==-, la >212 realizó el análisis del meteorito &LH'())* generalmente considerado como originado en el planeta ?arte, se sabe !ue el meteorito se ormó hace #$%% millones de a&os y se sugiere !ue contiene estructuras !ue podrían haber sido causadas por ormas de vida microscópica. 5sta es hasta la echa la "nica indicación de vida extraterrestre y a"n es muy controvertida.
$eor%a de los cataclismos" la aparición de organismos en ciertas capas terrestres y su
desaparición en las demás se debía a catástroes pretéritas !ue los habían ani!uilado. *uvier interpretaba los ósiles como seres vivos, !ue habían desaparecido por alg"n cataclismo. @or tanto, los actuales habrían sido creados por 9ios, también deendieron las ideas creacionistas. 5l "ltimo cataclismo seria el diluvio y la "ltima creación los seres actuales.
+niormismo" ;acia inales del siglo A:BB y a comienzos del ABA, comenzó a cuestionarse
la posición ixista. 5n esa época, uno de los argumentos era la suposición !ue la edad de la Tierra no era mayor de seis mil a&os. 5n contraposición a esto, los geólogos y el descubrimiento de ósiles en dierentes estratos de la corteza terrestre sugerían !ue la tierra se había modiicado a través de cambios graduales y paulatinos, esta teoría suponía un planeta mucho mas antiguo. -l origen de la vida
Y entonces se originó la vida, el nitrógeno del amoniaco, el carbono del metano, el agua de las nubes y las sales de los mares jóvenes dieron origen a las células de la vida. Reunidas en clanes, todo un pueblo de células, formaron un ser vivo, de la misma manera que antes las moléculas se habían reunido para dar origen a una sola célula y desde ésa célula ...todos los seres vivos y, en la cspide de la evolución ! el ser humano, como t o como yo, imagen y semejan"a de #ios, el gran constructor del $niverso% “
;ace ($. %%% millones de a&os, el universo no era igual al !ue conocemos6 sólo había una masa densa y min"scula en la !ue la energía y la materia se usionaban en un salvaje estado "nico e incomprensible. 9espués, hizo erupción la masa. 1e ormaron partículas de materia y de antimateria, ani!uilándose entre sí en grandes explosiones de energía cuando chocaban. ue tan grande la energía liberada !ue los astroísicos todavía siguen detectando su débil radiación, prueba !ue apoya la teor%a del ./ig /ang. 'o Cran explosión aceptada para la ormación del universo. La teoria del /ig /ang 0 el origen del +niverso
5l 4ig 4ang, literalmente denominado el gran estallido, constituye el momento en !ue de la
igura (6 La gran explosión o big bang
Los ísicos teóricos han logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un (D(%% de segundo después del 4ig 4ang. La materia lanzada en todas las direcciones por la explosión primordial está constituida exclusivamente por partículas elementales6 5lectrones, @ositrones, ?esones, 4ariones, >eutrinos, otones y un largo etcétera hasta más de 0= partículas conocidas hoy en día. 5n (=#0 el ísico 1amo2 planteó !ue el 3niverso se creó en una explosión gigantesca y !ue los diversos elementos !ue hoy se observan se produjeron durante los primeros minutos después de la 1ran -!plosión o /ig /ang, cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del 3niverso usionaron partículas subatómicas en los elementos !uímicos. *álculos más recientes indican !ue el hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del 4ig 4ang, y los elementos más pesados se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. 9e acuerdo con este panorama, después del 4ig 4ang, se ormaron grandes nubes de materia. @oco a poco, la gravedad atrajo a las partículas y produjo conjuntos grandes. ?uchas acumulaciones crecieron tanto !ue sus centros se hicieron densos y calientes, activando las reacciones termonucleares !ue abastecen la luz de las estrellas. 1e usionaron átomos pe!ue&os y sencillos de hidrógeno !ue ormaron el helio y se unieron para dar lugar a átomos aun mayores. Las uerzas nucleares de algunas estrellas ueron tan intensas !ue explotaron y expulsaron su materia hacia el espacio. Los cientíicos sostienen la teoría de !ue el sistema solar se originó hace cerca de 5.000 millones de años. 5n el extremo de un c"mulo inmenso de estrellas !ue ormaban una galaxia en orma de espiral, se empezó a condensar una nube pe!ue&a de materia, enri!uecida con elementos pesados, proporcionados por la autodestrucción de viejas estrellas. 5l centro de la nube se contrajo y ormó una estrella amarilla enana, !ue conocemos como Sol# 2 la nube de partículas de polvo !ue rodeaba al sol recién ormado, se aglomeraron partes más pe!ue&as y se ormaron los planetas. 9e los cuatro planetas interiores, 3ercurio 0 Venus, los dos más cercanos al 1ol, se calentaron demasiado, mientras !ue el cuarto, 3arte, se enrió en un invierno perpetuo. 5l tercero permaneció en una órbita !ue recibiría la intensidad justa de luz solar !ue permitió !ue el agua existiera en orma lí!uida. Este se convirtió en la $ierra, la cual ue descrita muy atinadamente por el oceanógrao rancés, Jac4ues Cousteau, como el "laneta de agua". 5n este tercer planeta surgió y evolucionó la vida y, de acuerdo con lo !ue sabemos, esto no ha pasado en ning"n otro lugar del sistema solar. 2un!ue se conocen con bastante detalle los mecanismos de la evolución, éstos no nos indican cómo se originó la vida. F9e dónde provino éstaG F*omo se desarrolló en las ormas innumerables !ue vemos hoyG
igura )6 La tierra en sus inicios
Los or%genes " una visión 5acia el pasado
F*ómo y cuándo apareció la vida por primera vez en la TierraG ;ace algunos siglos, esta pregunta habría sido considerada trivial. 2un!ue nadie sabía cómo surgió la vida, la gente pensaba !ue todo el tiempo aparecían nuevos seres por generación espontánea, de la materia no viviente y de otras ormas no relacionadas con la vida. 5n (-%=, un botánico rancés escribió6 <;ay un árbol... de 5scocia, del !ue, a un lado, caen hojas al agua y poco a poco se van convirtiendo en peces. 2l otro lado, caen en la tierra y se vuelven aves<.
igura + 6 Teoría de la generación espontánea
2bundan escritos medievales muy parecidos !ue, además, traen recetas deliciosas sobre la creación de la vida incluso de los seres humanos. 1e pensaba !ue los microorganismos surgían de manera espontánea de un caldo 'de cultivo, de las larvas de la carne, de los ratones, de mezclas de camisas sudadas y del trigo, 5n (--0, el ísico italiano, rancisco 6edi, reutó la hipótesis de !ue las larvas surgían de la carne, simplemente manteniendo a las moscas 'cuyos huevos se incuban en larvas alejadas de carne no contaminada, éste experimento a pesar de lo novedoso para su época no bastó para reutar esta teoría del origen de la vida .
igura # 6 5xperimento de Hedi
5ntonces, a mediados del siglo ABA, Louis Pasteur, en rancia, y Jo5n $0ndall en Bnglaterra reutaron también la idea de los microorganismos relacionados con el caldo de cultivo . 2un!ue su trabajo echó por tierra eicazmente la noción sobre la generación espontánea no resolvió la pregunta sobre cómo se originó la vida en la Tierra. 5l experimento de @asteur terminó con la idea de la generación espontánea de los microorganismos en el caldo de cultivo. 9urante casi medio siglo, el tema !uedó en suspenso. *on el tiempo, los biólogos volvieron a la pregunta del origen de la vida y empezaron a buscar respuestas.
igura $6 espontánea
5xperimento de @asteur
para reutar la generación
5n las décadas de los veinte y los treinta de este siglo, &le!ander Oparin, en Husia, y Jo5n /# S# Haldane en Bnglaterra mencionaron !ue la atmósera !ue conocemos, rica e n oxígeno, no habría permitido la ormación espontánea de las complejas moléculas orgánicas necesarias para la vida. 5l oxígeno reacciona ácilmente con otras moléculas, alterando los enlaces !uímicos, manteniendo a las moléculas en un estado simple. 8parin y ;aldane especularon !ue la atmósera de la joven Tierra era muy pobre en oxígeno y rica en hidrógeno, en orma de gas de hidrógeno ';), metano '*; # y amoniaco '>;+. 9ebido a ésta y a otras condiciones, !ue presentaremos a continuación, Oparin 0 Haldane propusieron !ue la vida pudo haber surgido de la materia no viviente, mediante reacciones !uímicas simples. 2 este proceso se lo llama evolución 4u%mica o evolución prebiótica" esto es, la evolución antes de !ue existiera la vida.
igura -6 la vida pudo surgir de la materia inerte seg"n 8parín
La evolución prebiótica ue controlada por la atmósera primitiva 0 el clima
La Tierra primitiva era muy dierente al planeta del !ue ahora disrutamos. *uando las rocas chocaban en el planeta en ormación, sus energías de movimiento se convertían en calor. Los átomos radiactivos se descomponían, liberando más calor a"n. @ronto se derritieron las rocas y elementos más pesados, como el hierro y el ní!uel, se hundieron en el centro de la masa, donde siguen undidos a"n por el intenso calor. @oco a poco, la Tierra se enrió y se combinaron los elementos para ormar compuestos de muchos tipos. inalmente, todo el oxígeno se combinó con el hidrógeno para ormar el agua, el carbono para ormar dióxido de carbono y los elementos más pesados para ormar metales. 9espués de millones de a&os, la Tierra se enrió lo suiciente como para permitir !ue el agua existiera en estado lí!uido, y durante miles de a&os debe haber llovido, ya !ue el agua se condensaba de la atmósera en estado de enriamiento. *uando el agua cayó sobre la supericie, disolvió muchos minerales y dio lugar a un océano ligeramente salado. Los rayos de las tormentas, el calor de los volcanes y la intensa luz ultravioleta del sol descargaron energía en los j óvenes mares. 2 juzgar por la composición !uímica de las rocas !ue se ormaron en ese tiempo, los geo!uímicos han deducido !ue es probable !ue la atmósera primitiva haya contenido sustancias, como dióxido de carbono, metano, amoniaco, hidrógeno, nitrógeno, ácido clorhídrico, suluro de hidrógeno y vapor de agua. 1in embargo, como los átomos de oxígeno estaban ligados en el agua, en el dióxido de carbono y en los minerales, casi no había oxígeno libre en la primera atmósera. La alta de oxígeno libre es un actor importante en todas las hipótesis y experimentos !ue tienen !ue ver con la evolución prebiótica#
igura /6 *onormación de las moléculas como precursoras de la vida
Las moléculas orgánicas pueden sintetizarse de manera espontánea ba7o condiciones prebióticas
5n (=$+, inspirado por las ideas de Oparin 0 de Haldane , Stanle0 3iller , un estudiante graduado, y su consultor , Harold +re0, de la 3niversidad de *hicago, se propusieron demostrar la evolución prebiótica en un laboratorio. ?ezclaron agua, amoniaco, hidrógeno y metano en un matraz y proporcionaron energía con calor y descargas eléctricas 'para simular los rayos. 9escubrieron !ue aparecieron moléculas orgánicas simples después de algunos días. 5n este experimento y otros similares, ?iller y otros investigadores han producido aminoácidos, proteínas cortas, nucleótidos, triosato de adenosina '2T@ y otras moléculas características de lo vivo. Lo !ue es interesante es !ue la composición exacta de la
igura 06 5l 2parato experimental de 1tanley ?illar y 3rey , La energía del calor y las descargas eléctricas causan !ue los aminoácidos y otras moléculas orgánicas ormen metano amoniaco, hidrógeno y agua. 1e pensaba !ue todos ellos estaban presentes en la atmósera de la tierra primitiva
Las condiciones prebióticas permitir%an la acumulación de moléculas orgánicas
La síntesis prebiótica no habría sido muy eiciente o muy rápida7 no obstante, luego de algunos cientos de millones de a&os, se pudieron acumular grandes cantidades de moléculas orgánicas, en especial por!ue no se descomponían tan rápidamente entonces. 5n la actual Tierra, casi todas las moléculas orgánicas tienen una vida corta, ya por !ue sean digeridas por organismos vivos o !ue reaccionen con el oxígeno atmosérico. @uesto !ue la Tierra primitiva no tenía ni vida ni oxígeno libre, estas uentes de degradación estaban ausentes. 1in embargo, la atmósera primitiva tampoco tenía una capa de ozono, como la !ue tiene nuestra atmósera actual. !a capa de oono es una región alta en la atmósfera que est# enriquecida con mol$culas de 0 %, que absorben parte de la lu ultravioleta de alta energía del sol antes de que llegue a la &ierra . 5n consecuencia, el bombardeo ultravioleta, !ue puede descomponer las
moléculas orgánicas, debe haber sido muy intenso. 1in embargo, algunos lugares, como los !ue encuentran bajo de los arrecies rocosos o en el ondo de los mares habrían !uedado protegidos de la radiación ultravioleta. 5n estos sitios, las moléculas orgánicas pudieron haberse acumulado en concentraciones relativamente altas. Tales concentraciones de moléculas orgánicas pudieron haber sido cruciales en la evolución de la vida. @rimero, tal vez haya proporcionado las moléculas !ue ormarían a los primeros organismos. 1egundo, la energía !uímica almacenada en esta moléculas sería el alimento para las primeras células. 2 la gran acumulación de moléculas orgánicas de la !ue, seg"n hipótesis cientíicas, surgió la primera orma de vida se la llama con recuencia .caldo de cultivo primitivo.# 2lgunos cientíicos creen !ue la tierra primitiva tuvo gases algo similar al :enus actual y ?arte6 dióxido de carbono '*8 ), nitrógeno '> ), vapor de agua '; )8, hidrógeno '; ), monóxido de carbono '*8, metano '*; #, y amoníaco '>; +. Los cientíicos no tienen ning"n acuerdo general de cuál de estos gases podría haber dominado una atmósera temprana, y, de hecho, sea centro de un considerable debate sobre la temprana existencia del metano y amoníaco. 5sta supuesta atmósera temprana es llamada reductora7 habría proporcionado electrones a las substancias y las redujo !uímicamente a otras ormas. 5ste proceso reductor separa a menudo las moléculas en componentes más pe!ue&os. 2sí, la atmósera temprana habría reducido cual!uier orma de vida !ue hubiera estado presente. &preciaciones de la $eor%a de Oparing8Haldane#
1upone una atmósera gaseosa ' ;e, ;, *8 ), 2moniaco, metano, ácido sulídrico *aracterísticas de la tierra6 altas temperaturas 'volcanes producción constante de lluvias constantes relámpagos 5n esta atmósera ocurrían reacciones !uímicas debido a !ue la energía eléctrica de los rayos y a la energía térmica. 5stas reacciones !uímicas ormaron los primeros compuestos orgánicos. 5stos compuestos se concentraban en los mares es por eso !ue los cientíicos llamaron a los mares primitivos caldos nutritivos. • • •
5stos compuestos orgánicos se mezclaron para ormar monómeros 'compuestos orgánicas I compuestos orgánicos. ?onomeroI monomero J polímero @olímero J
2minoácidos 2zucares osatos
4iomoléculas
/iomoléculas" son sustancias ormadoras de la vida, es decir gl"cidos, lípidos, proteínas,
ácidos nucleícos. Organismos 5eterótroos" a!uellos !ue no producen su propio alimento por ejemplo6 el
ser humano, animales. Organismos
otosintetizadores
autótroos"
a!uellos !ue producen su propio alimento ejemplo6
