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EVOLUCIÓN
EVOLUCIÓN
EVOLUCIÓN
Existen teorías que plantean que las condiciones primitivas en la tierra posibilitaron
el origen de la vida
Los procesos químicos y físicos en la Tierra primitiva produjeron células sencillas a través
de una secuencia de 4 etapas principales:
1- La síntesis abiótica de pequeñas moléculas orgánicas, como los aminoácidos y
nucleótidos.
2- La unión de estas pequeñas moléculas o “monómeros” dio lugar a los “polímeros”,
se formaron las proteínas y ácidos nucleicos
3- Se formaron envolturas para dar origen a protobiontes, gotas con membranas que
tenían una composición de sustancias químicas importante y diferente al de su
medio.
4- El origen de moléculas autorreplicantes posibilitó la herencia.
Síntesis de compuestos orgánicos en la Tierra Primitiva
Mini historia para introducirnos al tema
La Tierra y otros planetas del sistema solar se formaron hace cerca de 4.600 millones de
años, condensándose a partir de una nube de polvo y rocas que rodearon al joven Sol.
Es improbable que se pudiera haber originado vida en aquel entonces debido a que el
planeta todavía se encontraba sujeto a bombardeos de meteoritos y hielo que quedaron
de la formación del sistema solar.
Las colisiones generaban suficiente calor como para vaporizar toda el agua disponible, lo
que evitaba que se formen los océanos y cualquier forma de vida; esta etapa finalizó
aproximadamente hace 3900 millones de años. Hay evidencias de fósiles formados por
bacterias complejas cubiertas por sedimentos llamados “estromatolitos” que datan de
hace 3800 millones de años y sugiere que la vida pudo haberse formado en aquel
entonces.
La primera atmósfera era densa en vapor de agua, además que era caliente debido a las
constantes erupciones volcánicas, y estaba compuesto por diversos componentes
liberados por las erupciones, incluidos el nitrógeno, dióxido de carbono, metano
amoníaco, hidrógeno, sulfuro de hidrógeno.
Cuando disminuyó el bombardeo de meteoritos la Tierra primitiva empezó a enfriarse, a
medida que la tierra se enfrió, el vapor de agua se condensó en océanos y gran parte del
hidrógeno se escapó al espacio.
Comunidad científica
Al pasar los años muchos científicos se interesaron por descubrir o imaginar como se
formó la vida en nuestro planeta, hubo muchas teorías como por ejemplo la “teoría de la
generación espontánea” la cual mantuvo entretenidos por bastante tiempo a varios de los
conocidos científicos de todas partes del mundo: Aristóteles, Francesco Redi, Lazzaro
Spallanzani, Pasteur.
En el transcurso de la historia habiendo sido rechazada la “generación espontánea” que
planteaba que “todo ser vivo se formaba de la nada, a partir de materia inerte y
espontáneamente” gracias a los experimentos de matraces con cuello de cisne del
científico francés Louis Pasteur en 1864. Con sus experimento culminó la etapa que causó
mayor controversia en la historia de la ciencia. Con sus experimentos Louis Pasteur
demostró que “lo vivo procede de lo vivo” dando pie al desarrollo de nuevas teorías.
Teoría de Oparin Haldane “Teoría quimiosintética”
2- La atmósfera primitiva tendría una temperatura moderada, pero con zonas muy
calientes en las cercanías de los volcanes y manantiales térmicos 100°C.
3- Un pH básico mayor que 7.
4- Una concentración apreciable de compuestos de carbono.
En estas condiciones y debido a la presencia de fuentes energéticas los gases que
constituían la atmósfera primitiva reaccionaron para dar moléculas más y más
complejas que condujeron primero a la formación de monómeros, luego biopolímeros
o biomoléculas y finalmente se formaron los seres vivos.
La teoría de Oparin-Haldane
En la tierra primitiva existieron determinadas condiciones de temperatura, así como
radiaciones del sol, que afectaron a las sustancias que existían en la atmosfera y mares
primitivos, dichas sustancias luego se combinaron de tal manera que dieron origen a
los seres vivos. Las primeras formas de vida se formaron de manera espontánea a
partir de reacciones químicas de algunas moléculas.
La energía para esa síntesis pudo provenir de la luz solar y la intensa radiación UV.
Haldane sugirió que los océanos primigenios eran una solución de moléculas orgánicas
“un caldo primitivo” del cual surgió la vida.
Desde entonces varios científicos intentaron reproducir de manera experimental las
condiciones de la atmósfera primigenia.
Los investigadores se centraron sobre todo en aminoácidos y nucleótidos.
Se hicieron distintos experimentos para comprobar la aparición de aminoácidos y
nucleótidos fuera de un organismo vivo.
A) Formación de aminoácidos - Experimento de Miller y Urey
Stanley Miller en 1953, realizó uno de los primeros modelos químicos en el cual
intenta reproducir la formación de aminoácidos, a partir de los supuestos
componentes de la atmósfera primitiva.
El dispositivo montado por Miller consiste en dos bulbos de vidrio
interconectados por un par de tubos en una configuración en o, formando un
sistema cerrado.
El agua contenida en uno de los bulbos es calentada y su vapor arrastra los
gases (metano amoníaco, hidrógeno y agua) hasta el otro bulbo, donde una
chispa eléctrica, producida por un par de electrodos, provee energía a los gases
reaccionantes.
Al salir de este bulbo los gases son enfriados mediante un refrigerante,
condensándose el agua que arrastra los productos de reacción hasta un
depósito, del cual finalmente retorna al bulbo inicial.
Hicieron circular una mezcla estéril de agua, metano, amoníaco e hidrógeno a
través de una chispa eléctrica. Al principio la mezcla era límpida.
Luego de un día, el líquido condensado se tornó notablemente rosado y al cabo
de una semana se tornó rojo oscuro, turbio y muy viscoso.
Este era el tipo de ambiente que posiblemente existió en la Tierra primitiva.
El análisis de los productos recogidos en el experiento de Miller y Urey, reveló
la presencia de una cantidad importante de compuestos orgánicos, como ser:
urea, acido láctico, acido succínico, acido alfa-hidroxibutírico y aminoácidos:
glicina, alanina, acido butírico, acido aspártico y glutámico.
Se pudieron reproducir en el laboratorio la formación de los primeros ladrillos
químicos que llevarían a la formación de vida: aminoácidos por un lado y
nucleótidos por el otro
Para que estos ladrillos originen las primeras “paredes” por así decirlo, o primeras
estructuras, se requieren reacciones químicas especiales que permitan que se
formen los llamados enlaces covalentes que mantienen los ladrillos fuertemente
unidos hasta formar polímeros: polisacáridos, polinucleótidos y polipéptidos. Para
ello se tuvieron que producir las reacciones de condensación; en estas reacciones
se forma una molécula de agua cuyos átomos provienen de las moléculas que se
van a unir, para ello se necesita compuestos químicos que extraigan agua.
Hipótesis: algunos científicos sostienen que en los mares primitivos actuaron
sustancias como el ácido cianhídrico o el cianuro de hidrógeno que se forman
abióticamente.
Otros sostienen que las reacciones de condensación pudieron haber ocurrido sobre
la superficie de ciertos minerales, que pudieron haber absorvido los monómeros
que luego dieron lugar a los polímeros (mares y charcos con arcilla y lodo)
La evolución de sustancias orgánicas que precedieron el origen de la vida
únicamente pudo ocurrir en ausencia de organismos vivientes y ausencia de
oxígeno atmosférico.
El material orgánico que actualmente se forma en la naturaleza es destruido con
rapidez, ya sea porque lo consumen los organismos vivientes o porque se oxida.
Esta teoría postula que la replicación del ARN fue el proceso fundamental
alrededor del cual se desarrollo el resto de la biología.
En segundo lugar, el descubrimiento de la doble hélice de ADN mostró que los
genes son estructuralmente más simples que las enzimas
Estas moléculas de ADN junto con la molécula de ARN constituirían la forma
primitiva del aparato moderno de transcripción, y las células aparecerían
finalmente.
El comienzo de la vida podría haber sido un cristal natural de arcilla que dirigía
la síntesis de enzimas absorbidas en su superficie.
Luego arcilla y enzimas aprendieron a hacer membranas celulares y quedaron
encapsuladas en sistemas precelulares.
Estos cristales de arcilla harían las bases de ácidos nucleicos en células
modernas.
Esta vida primitiva basada en arcilla podría haber existido y evolucionado a lo
largo de millones de año.
“El origen de la vida no debe asumirse como una sola e inseparable cadena
de eventos sino más bien como un conjunto de rutas posibles en el que
existían rupturas, regresiones, extinciones y comunicaciones entre un
evento y el otro”.
¿Cuál habría sido el camino seguido por los protobiontes para llegar a eubiontes?
El ambiente acuático protegía a los seres vivos de los rayos de alta radiación como los eran
los UV, que llegaban a la Tierra por la falta de la capa de ozono.
Hace 450 millones de años ya estaba formada la capa de ozono y comenzaba la vida fuera
del agua.
En los primeros seres vivos, la fermentación permitió que aumentara el dióxido de
carbono que salía del agua y en parte se disolvía en ella. A partir de entonces, los
organismos empezaron a utilizar el CO2 y captar la energía lumínica para efectuar la
fotosíntesis, con lo que producían su alimento y liberaban oxígeno.
Las cantidades mas importantes de oxigeno aparecieron hace 2000 millones de años que
se fue acumulando y formó la capa de ozono que protege desde entonces el planeta de los
rayos ultravioletas que provocan daño a los seres vivos.