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ORIGEN Y EVOLUCION DE LA VIDA

EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA

Idea presente en diversas culturas y en distintos periodos históricos. Abordada desde planos religiosos, filosóficos y científico.

Por ejemplo doctrinas religiosas han postulado que la gran diversidad de organismo fue creada por un ser divino. Corriente llamada CREACINISMO.

De todas las teorías que han intentado explicar el origen de la vida sólo tres de ellas se destacan debido al respaldo de evidencias que nacen de la observación y experimentación

TRES TEORIAS: UNA EXPLICACIÓN

Algunas de estas teorías científicas han dominado extensos periodos, mientras que otras han sido muy discutidas debido a las evidencias científicas que han surgido.

Las teorías son las siguientes:

(1) ABIOGENESIS

(2) PANSPERMIA

(3) ORIGEN QUIMICO DE LA VIDA

(1) ABIOGENESIS Y LA GENERACIÓN ESPONTANEA

Explica que la vida se originó a partir de la materia inerte. Esta idea dominaba en el mundo de la ciencia desde la época de los filósofos griegos y duró hasta el siglo XVIII.

Fue Aristóteles quién sostenía que los animales y plantas se originaban por generación espontánea a partir de restos de seres vivos en descomposición

En el XVII comenzó a cuestionarse la idea de la generación espontánea, a partir de los trabajos de Francesco Redi (1626-1698).

Ideó un experimento sencillo y concluyente que consistió en meter trozos de carne en frascos cerrados, y otros en frascos abiertos, Observó que la carne de los frascos cerrados no desarrollaba gusanos.

F. Redi demostró que los gusanos no aparecían por generación espontánea. Su presencia estaba relacionada con la llegada de las moscas a la carne.

Esta idea no fue muy concluyente, ya que en ese tiempo se pensaba que el aire tenía la energía vital que permitía dar vida a los organismos y como no circulaba aire por los frascos este experimento no cumplía con el objetivo

LA SOLUCION AL PROBLEMA

Louis Pasteur (1822-1895), demostró que los microorganismos se encontraban por todas partes y provocaban la descomposición de los alimentos.

"...Yo pongo en un frasco de vidrio uno de los siguientes líquidos, todos ellos muy alterables en contacto con el aire ordinario: agua de levadura de cerveza a la que se ha añadido azúcar, orina, jugo de remolacha, agua de pimiento. A continuación doblo el cuello del frasco, de forma que quede curvado en varias partes. Luego pongo a hervir el líquido durante varios minutos hasta que empieza a salir vapor por el extremo abierto; luego dejo enfriar el líquido. He de señalar que aún a pesar de sorprender a todos los que se ocupan de los delicados experimentos relacionados con la llamada generación espontánea, el líquido del frasco permanece inalterado definitivamente..."

(2) PANSPERMIA: ORIGEN EXTRATERRESTRE DE LA VIDA

En 1908, Svante Arrhenius, químico sueco, presentó su teoría llamada PANSPERMIA (semillas en todas partes).

La vida llegó a la tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior que se desprendieron de otro planeta impulsadas por la presión ejercida por la radiación de las estrellas.

Argumentos a favor: Hoyle en 1974 propone que el polvo interestelar contiene partículas orgánicas. Cuando un cometa se a la tierra deja un rastro de polvo que es orgánico similar a las moléculas de una bacteria.

¿Qué pasa con la fricción que causa calor y combustión?

¿Cómo se originaron las bacterias en el otro planeta?

(3) ORIGEN QUIMICO DE LA VIDA

Con los años la teoría de la generación espontánea se rechazó y se propuso una nueva teoría que es aceptada actualmente.

Esta teoría fue desarrollada por el bioquímico Alexander I. Oparin en 1924 y por el biólogo inglés John B. S. Haldane en 1928; ambos de manera independiente llegaron a las mismas conclusiones.

A esta teoría se le conoce como teoría del origen físico-químico de la vida y se basa en que la vida sobre la tierra y su evolución están ligados a la historia del planeta, de su corteza, de su atmósfera y las condiciones físicas y químicas que existían en la tierra primitiva

CONDICIONES AMBIENTALES DE LA TIERRA PRIMITIVA

Temperatura elevada debido a la radiactividad del espacio, el impacto de meteoritos y por la tierra en formación

La atmósfera formada por: dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano (CH4), amoniaco (NH3) y vapor de agua.

También contenía mucho más hidrógeno libre que el actual (ATMOSFERA REDUCTORA).

La corteza terrestre con gran actividad volcánica que junto a las tormentas eléctricas generaban una fuente de energía.

LAS MOLÉCULAS ORGANICAS: LA CLAVE DE LA VIDA

Hace 4000 millones de años al bajar la temperatura del planeta, el vapor de agua de la atmósfera se condensó precipitándose en forma de lluvias que llenaron las partes bajas de la tierra formando los océanos.

Las sustancias de la atmósfera fueron llevadas al mar mezclándose con las sales minerales.

Las cargas eléctricas y el medio acuoso permitieron que los elementos del océano se combinaran mediante reacciones físicas y químicas dando origen a distintas moléculas inorgánicas.Estas moléculas fueron la base para formar moléculas más complejas esenciales para la vida como el ARN, ADN y proteínas.La solución resultante fue llamada SOPA PRIMITIVA de donde surgiría la vida

¿EXISTEN EVIDENCIAS QUE PERMITAN EXPLICAR LA FORMACIÓN DE UNA SOPA PRIMITIVA CON MOLÉCULAS ORGÁNICAS DISUELTAS?

LA HIPOTESIS DE OPARIN Y LOS TRABAJOS EXPERIMENTALES DE

MULLER

¿Cuáles fueron los eventos previos que permitieron la formación de la materia orgánica?

La cuestión del origen de la vida no ha sido resuelta pero las hipótesis de Oparin (1924) y Haldane (1929) y los experimentos realizados por Miller y Harold Urey (1953) tienen gran importancia porque muestran que es factible la creación de moléculas orgánicas en condiciones abióticas que remedan las características del ambiente primitivo.

Oparin y Haldane sugirieron independientemente que con las fuentes de energía que existían en el ambiente primitivo y si la atmósfera hubiera sido reductora se podrían haber originado moléculas orgánicas como las que observamos en los seres vivos.

Las condiciones generales que plantearon en la hipótesis se resumen así:

(1) Poca o ninguna cantidad de oxígeno libre

(2) Presencia de C, H, N y O en la atmósfera y sopa primitiva

(3) Formas de energía solar y radiactiva

Miller puso a prueba la hipótesis de Oparín quien trató de simular estas supuestas condiciones de la Tierra primitiva con el montaje experimental que se muestra en la figura. Los componentes que utilizó son CH4 y NH3 que deberían haber estado presentes en una atmósfera reductora, además de agua. Como lo indica el siguiente experimento de Muller

El resultado de este experimento fue asombroso ya que se formaron varios tipos de aminoácidos

Los experimentos de Miller lograron generar moléculas tales como aminoácidos a partir de metano, amonio, agua y energía eléctrica, pero dejan SIN EXPLICAR cómo podrían haberse producido los polímeros biológicos o macromoléculas que conocemos actualmente.

EXPLICACIONES

En 1938 Oparin propuso lo que él llamó “Teoría de los coacervados”.

Con el paso del tiempo, en el océano primitivo la acumulación y combinación de las molécula formaron sistemas con límites definidos que en su interior contenían las sustancias que absorbían del medio exterior.

Oparin llamó a estos sistemas protobiontes o llamados coacervados unidos por fuerzas electrostáticas

Reprodujo experimentalmente estos protobiontes y observó unas gotitas ricas en moléculas orgánicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria, demostrando así la formación de membranas lipídicas (formadas de grasa) en ausencia de vida.

5000 m.a. la atmósfera formada por metano (CH4), amoniaco (NH3) y agua en forma de vapor. Mucho hidrógeno (reductora).La tierra se enfría y el vapor de agua forma los océanos

Hace unos 3.500 m.a. el agua y las sales minerales originan una sopa primitiva formada por moléculas orgánicas simples

Formación de gotitas llamadas coacervados rodeados de una capa de lípidos y en su interior moléculas orgánicas como ARN Y ADN

coacervados se asocian a iones y sales se hacen eficientes, aumentan de tamaño y evolucionan a unidades discretas (donde ocurren reacciones). Losprocariontes ancestrales.

Al comienzo los organismos primitivos eran procariontes heterótrofos porque se alimentaban de moléculas orgánicas que se formaron sin la participación de seres vivos (sopa prebiótica), usando como principal proceso metabólico la fermentación (glucólisis).

LOS PRIMEROS ORGANISMOS

Con el explosivo aumento de la población, aumento la demanda por nutrientes que pronto escasearon. Muchos individuos de esta población se extinguieron, mientras que otros se adaptaron o bien cambiaron de nutrientes.

Algunos miembros de la población sobrevivieron utilizando la luz solar y compuestos simples como el CO2 y H2O para sintetizar compuestos orgánicos complejos y energéticos como la glucosa e inorgánicos como el oxígeno molecular que fue liberado a la atmósfera por la Fotosíntesis. La revolución del oxígeno (ATMOSFERA OXIDANTE).

Este cambio fue devastador para muchas formas de vida, pero otras se adaptaron e incluso sacaron provecho de esta nueva situación “inventando” una nueva forma de vida la respiración aeróbica o llamados organismos eucariontes.

Pero ¿cómo surgieron los organismos eucariontes?

La teoría endosimbiontica explica que una célula ancestral anaeróbica ingirió pero no digerio continuamente diferentes células procariontas más pequeñas. Estás células digeridas podrían ser procariontes pequeñas cianobacterias (que dieron origen a los cloroplastos) y bacterias aeróbicas (que dieron origen a las mitocondrias). Este proceso originó una célula que sobrevivió y se reprodujo.

Luego los organismos eucariontes formaron colonias y desarrollaron la reproducción sexuada permitiendo la variabilidad genética. Todo lo anterior habría ocurrido en la Era Precámbrica.

En la era Precámbrica, entonces surgen los primeros organismo multicelulares heterotrófos, alterando el equilibrio de los ecosistemas marinos. Al mismo tiempo se estabiliza el nivel de oxígeno en la atmósfera, produciendose a fines del Precámbrico el inicio de la Radiación o expansión de la vida multicelular.

La presión adaptativa que debieron soportar las primeras formas de vida multicelular determinó el surgimiento de nuevas especies a partir de un tronco común, proceso conocido como Radiación Adaptativa.

Sin embargo, no solo la aparición y diversificación de los organismos vivos caracteriza la historia de la tierra, si no que también se han evidenciado grandes cambios a nivel de los estratos de los continentes, por ejemplo el movimiento de grandes bloques de tierra llamada Deriva de los continentes o tectónica de placas:

Para entender cómo funciona la Tierra hay que cambiar de escala y abarcar los 4.500 millones de años que tiene nuestro planeta. A esa nueva escala, la ESCALA GEOLÓGICA, una erupción, un terremoto o una obra civil son un suspiro, casi no cuentan. El mismo movimiento de los continentes resulta ser un proceso muy rápido.

En la escala geológica éste es un proceso muy rápido

Una vez que la vida surge sobre la Tierra se nos plantea un nuevo interrogante:

¿Cómo a partir de una sola célula han podido aparecer todas las especies tan diferentes que existen hoy día?.

La diversidad de los seres vivos, las extinciones y su adaptación a los distintos ambientes podría ser explicada por: EVOLUCION DIVERGENTE Y CONVERGENTE