1.- Teorías e hipótesis del origen de la vida

- Teoría de la generación espontánea: Es una de las primeras teorías científicas que propuso una explicación al origen de la vida. Afirmaba que algunos seres vivos pueden aparecer, sin más, de la materia inerte. Fue aceptada como un hecho hasta fines del siglo XIX. (Hoy día sigue siendo una de las “ideas previas” más arraigadas y difíciles de modificar en los alumnos). Así se afirmaba que los gusanos se formaban de la carne en descomposición por el proceso de generación espontánea.

Argumentos a favor:

o Aristóteles defendió que algunas formas de vida procedían de la materia inerte. Así organismos como gusanos, insectos o peces surgirían del rocío, el sudor y la humedad, respectivamente.

o Anton Leeuwenhoek, mediante el desarrollo del microscopio, a finales del siglo XVII, descubrió todo un mundo de microorganismos, que parecían surgir en gran número sin causa aparente y con suma facilidad.

A mediados del siglo XVII, Francesco Redi puso en cuestión dicha teoría y realizó un experimento en el que colocó trozos de carne en varios frascos, unos tapados y otros no, demostrando que sólo en los abiertos aparecían moscas y con ello afirmando que la teoría de la generación espontánea era falsa.

En el siglo XIX, Louis Pasteur, refutó definitivamente la teoría de la generación espontánea. Se dio cuenta de que en el aire hay microorganismos y al eliminar el aire ya no aparecían seres vivos. Obtuvo la conclusión de que todo ser vivo procede de otro. Lo que no pudo explicar es como surgieron los primeros de todos.

- Hipótesis de la panspermia: Sostiene que la vida no se originó en la Tierra, sino que llegó desde el espacio . Sugiere que la Tierra recibió el impacto de miles de meteoritos y cometas, algunos de los cuales transportarían bacterias o células sencillas, procedentes de otros planetas.

Argumentos a favor:

o Análisis de cometas y meteoritos revelan la existencia de agua y compuestos de carbono en su composición. Un tipo de meteorito llamados condritas contienen indicios de glúcidos, aminoácidos e incluso fragmentos de nucleótidos. Aunque sólo se trata de fragmentos de biomoléculas y no de seres vivos, hay que tener en cuenta que las biomoléculas son los precursores de las células.

o Algunas bacterias pueden mantenerse vivas en el espacio durante períodos prolongados de tiempo.

Argumentos en contra:

o No se han encontrado células en los meteoritos, sólo trazas de biomoléculas. Las supuestas células halladas en el meteorito ALH84001 prodrían ser bacterias terrestres que se introdujeron en dicho meteorito con posterioridad a su caída a la Tierra, o estructuras inertes similares en su forma externa a la de las bacterias.

o Existen dudas de si las bacterias resistirían las altas temperaturas alcanzadas por los meteoritos al caer sobre la Tierra, aunque existen algunas bacterias termófilas que soportan hasta 140 ºC.

Sin embargo, la objeción más importante que se plantea contra la panspermia es que sigue sin esclarecer cómo tuvo lugar el origen de la vida. Con la panspermia, esta cuestión se traslada al espacio, pero no se responde.

2.- Origen de las biomoléculas

- Alexander Oparín y John Haldane: En la década de 1920 propusieron por separado una nueva hipótesis sobre el origen de la vida.

o Oparín: Dedujo a partir de observaciones sobre la composición atmosférica de otros planetas, que la atmósfera primitiva de la Tierra no era como la actual, y debió contener hidrógeno (H2), amoníaco (NH3), metano (CH4) y vapor de agua (H2O) y no contenía oxígeno libre (O2).

o Haldane: Completó destacando que en la atmósfera primitiva debió concentrarse gran cantidad de energía, debido a las elevadas temperaturas de la Tierra en la época de formación y a las radiaciones solares, que la antigua atmósfera no filtraba como la actual.

Ambos científicos sugirieron que las sustancias que se encontraban en la atmósfera primitiva de la Tierra pudieron reaccionar y producir las primeras biomoléculas. Pero las hipótesis de Oparín y Haldane no tenían pruebas sólidas en las que respaldarse.

- Harold Urey y Stanley Miller: En 1953 llevaron a cabo un experimento crucial que demostraba que la hipótesis de Oparín y Haldane era razonable. Lograron simular en el laboratorio las condiciones primitivas de la atmósfera primitiva, tanto en composición como en las condiciones de energía y consiguieron sintetizar biomoléculas orgánicas a partir de materia inerte.

En la década de 1960, otros investigadores como Fox o el español Joan Oró realizaron experimentos similares y obtuvieron biomoléculas como glúcidos y lípidos sencillos, nucleótidos y otras muchas. Investigaciones más recientes, en las que ha colaborado el español Muñoz Caro, han demostrado de forma experimental que en el hielo que contienen los cometas se dan las condiciones necesarias para la formación de algunas biomoléculas sencillas. Lo mismo podría afirmarse de las nubes interestelares.

Sin embargo, aunque estos experimentos consiguen explicar la formación de algunas biomoléculas, aún no desvelan el origen de los seres vivos.

2.- Origen de las células

Cuando Oparín planteó su hipótesis sobre el origen de las biomoléculas, argumentó que las formadas en la primitiva armósfera se concentraron en los mares y océanos primitivos. En ellos debió formarse una sopa o caldo primitivo de biomoléculas, que facilitaría su interacción y permitiría que algunas combinaciones más estables de biomoléculas dieran lugar a algún tipo de célula primitiva.

Hasta hoy todos los intentos para obtener una célula a partir de un caldo de biomoléculas han resultado infructuoso:

- Coacervados de Oparín: Oparín consiguió obtener unas estructuras a las que denominó coacervados, y que consideró precursores de las células. Los coacervados poseen una membrana que permite el paso a su interior de algunas sustancias, en especial proteínas, y están dotados de un metabolismo muy simple. Distan mucho de parecerse a una célula viva, ya que, por ejemplo, carecen de material genético.

- Microesferas proteinodes de Fox: Fox consiguió obtener unas estructuras que denominó microesferas proteinoides, formadas a partir de grupos de aminoácidos en condiciones determinadas. Fox las consideró protocélulas (células primitivas); las microesfereas también tienen un metabolismo muy simple y, además, pueden dividrise al aumentar de tamaño. Sin embargo, siguen siendo muy distintas a una posible célula primitiva, y tampoco resuelven el problema de la falta de material genético.

- Mundo del ARN: Una de las hipótesis actuales que sostiene que las primeras moléculas que actuaron como material genético eran de ARN y no de ADN, como sucede en la mayoría de los seres vivos actuales. Se ha descubierto que algunas moléculas de ARN pueden formar copias de sí mismas y desarrollar funciones similares a las proteínas, pero esta hipótesis también deja cuestiones fundamentales por resolver.

Así pues no se sabe con seguridad cómo pudieron formarse las primeras células.

Parece lógico suponer que la primera célula que apareció en la Tierra fuera de un tipo sencillo, muy parecido a las células procariotas, las más simples que se conocen hoy en día.

La bióloga estadounidense Lynn Margulis postuló la Teoría endosimbionte que afirma que las células eucariotas provienen en realidad de la asociación de procariotas en simiosis o colaboración mutua. Esta hipótesis se basa en que algunos orgánulos de la célula eucariota tienen membrana propia similar a la de las procariotas y material genético propio. Aunque estos orgánulos no pueden vivir fuera de la célula, Margulis supuso que en el pasado eran procariotas independientes, que se asociaron para formar un organismo más complejo.

3.- Cronología de la vida en la Tierra

  1. Los primeros organismos son organismos unicelulares procariotas. Aparecieron hace unos 3700 m.a.
  2. Debían de ser anaerobios, ya que la atmósfera primitiva carecía de oxígeno. De hecho el oxígeno liberado a la atmósfera mucho más tarde les resultaba tóxico. (Serían heterótrofos)
  3. Las primeras células procariotas debieron de reproducirse con facilidad al ser los únicos seres vivos que habitaban en la Tierra y carecer de competidores. Sin embargo, con el tiempo, debieron llegar a competir por los recursos para su reproducción, como gases y nutrientes.
  4. Hace unos 2200 m.a. algunos procariotas empezaron a realizar una nueva reacción química: la Fotosíntesis. Esta reacción desprende oxígeno que se fue acumulando progresivamente en la atmósfera. Este gas resultaba tóxico para los organismos anaerobios por lo que muchos de ellos murieron y otros consiguieron adaptarse a las nuevas condiciones atmosféricas.
  5. La actividad de los procariotas fotosintéticos durante millones de años liberó tal cantidad de oxígeno que la atmósfera primitiva fue cambiando hasta convertirse en la atmósfera actual. Hacia 1500 m. a. se supone que hubo oxígeno suficiente en el planeta como para que se generalizaran los organismos aerobios. La liberación del oxígeno formó la capa de ozono lo que permitió que los seres vivos pudieran salir del agua y colonizar la tierra al no llegar a ella los rayos UVA.
  6. Hace 1400 millones de años, algunos procariotas debieron ser absorbidos por otros mayores (teoría endosimbionte) sin ser digeridos. Ambos organismos empezaron a funcionar de forma conjunta, en simbiosis, como una nueva célula más compleja: la célula eucariota.
  7. El siguiente avance tuvo lugar hace unos 700 millones de años, cuando aparecieron los primeros organismos pluricelulares. A partir de aquí los organismos evolucionaron rápidamente hasta las formas conocidas hoy en día.

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