TEMA 1. ORIGEN DE LA VIDA

LA EVOLUCIÓN.

La evolución es la base de la vida. La Tierra se formó hace 4000 m.a. Los fósiles más antiguos (estromatolitos) datan de hace 3500 m.a. Estos son seres celulares, ancestrales y primitivos. Los animales y las plantas aparecieron hace 500 m.a. Es decir, que han sido necesarios unos 3000 m.a para que las células ancestrales evolucionasen hasta otra organización de la vida (animales y plantas) que son sistemas biológicos mucho más complejos.

¿Qué es la evolución?

Las especies se parecen y comparten características porque tienen antepasados comunes. Las especies cambian mediante modificaciones, y esto conlleva la diversificación. También evolucionan los ecosistemas, las poblaciones y comunidades. Es decir, la evolución ocurre a todos los niveles de la jerarquía biológica. Como resultado de este proceso de cambios y novedades que definen una nueva especie, un nuevo ecosistema, una nueva molécula… tenemos una nueva especie biológica.

Podemos observar las características de los sistemas biológicos, pero el proceso de evolución que dio lugar a esta diversidad es un hecho deducido porque no podemos observarlo. Se trata de deducir las relaciones de parentesco, aunque no las podemos reproducir.

Concepto de evolución. La evolución es el cambio en el tiempo y en el espacio que conlleva a alcanzar una complejidad. Es un proceso de cambios que encierran innovaciones evolutivas que generan novedades, y en ocasiones con una sola novedad se originan nuevos organismos. A lo largo de ésta los sistemas más simples se han ido asociando y organizando para dar lugar a otros más complejos con mayor información. Las partes más sencillas interactúan entre sí y las características y funciones de estos sistemas más complejos no son la suma de las características y funciones de sus componentes sino que aparecen propiedades emergentes:

- Estrategias de alimentación y de transformación de la Energía - Movimiento - Sensibilidad - Sexo - Sociabilidad

¿Cómo pudo originarse la vida? La evolución comprende un conjunto de procesos que son únicos e irrepetibles. Hay que distinguir entre dos tipos de evolución, la PREBIÓTICA y la BIÓTICA

Evolución prebiótica

Al final de la etapa prebiótica se originaron unas vesículas llamadas coacervados constituidas por una serie de moléculas. Estas debían ser capaces de relacionarse, es decir, intercambiar materia y energía con el entorno donde vivían (debe haber entrada y salida de materiales y energía).Además, debían ser capaces de reproducirse. Desde el punto de vista estructural estos coacervados estaban formados por proteínas y lípidos, por lo que debían tener un sistema donde se almacenaba la información (ácidos nucleicos), ya que no sería viable tener lípidos y proteínas y carecer de un sistema de almacenaje de la información. Las moléculas primitivas debían tener muchas capacidades y poca especificidad. Desde el punto de vista de los sistemas moleculares el ARN tiene una ventaja sobre el ADN debido a que tiene acción enzimática (ribozima), por lo que tiene más peso que el RNA fuera la molécula para guardar la información en estos coacervados primitivos. A lo largo de la evolución se produce el desarrollo de los genomas y las proteínas van adquiriendo mayor especificidad. No se puede separar la evolución de los genomas de la evolución del metabolismo. Los genes y los genomas evolucionaron multiplicándose (duplicándose).

Evolución biótica

Son todos los procesos que acontecen una vez se han formado todos los compuestos orgánicos y se han integrado en los organismos vivos.

¿Cómo y por qué se producen cambios a todos los niveles de la jerarquía biológica?

Hay una causa general que en un momento dio origen a la vida. Hay muchas hipótesis sobre cómo se originó la vida, estas tienen más o menos peso científico y la comunidad científica puede estar de acuerdo con unas o con otras, en lo único en lo que hay consenso es en que hubo una causa o múltiples causas que dieron origen a la vida, no como la conocemos hoy en día pero con unas características comunes para todos los organismos. Nosotros somos capaces de observar las características de los sistemas biológicos, pero el proceso de evolución (sucesión de cambios) no podemos reproducirlos y por lo tanto son hechos deducidos, es decir, no se pueden reproducir en el laboratorio solo pueden deducirse. Para responder a la pregunta ¿Dónde se originó la vida? Debemos fijarnos en el lugar donde se originó y además viajar a un tiempo muy remoto ya que la tierra tiene 4000m.a. El registro fósil da información acerca del proceso evolutivo (los fósiles más antiguos son los estromatolitos). Los animales y plantas datados más antiguos tiene unos 500m.a por lo tanto han sido necesarios más de 3000ma de evolución para que las células ancestrales evolucionasen hasta otro nivel de vida (animales y plantas) que son sistemas biológicos mucho más complejos.

Se pueden realizar clasificaciones basándose en distintas características, pero no todas las características sirven para realizar clasificaciones ya que únicamente nos van a servir las características comunes, sino no podemos comparar a los organismos. Aunque existen muchas clasificaciones la ciencia siempre ha intentado realizar una clasificación general (todos tenemos características comunes). EL objetivo de estas clasificaciones es construir el árbol de la vida.

La pluricelularidad existe en todos los reinos, pero hay diferencias en la condición de pluricelularidad en los distintos dominios, y esto se debe a la complejidad de unión de las células.

Los rasgos universales tienden a ser los más antiguos y solo se mantienen a nivel bioquímico:

- Todas las células “adquieren y/o transforman energía”.- Todas las células producen ATP para impulsar reacciones que requieren energía

(aparecen en procariotas hace 3000m.a). Fermentación. Respiración. Quimiotrofía. Fotosíntesis

- Todas las células tienen sistemas de duplicación que se basan en el mismo código genético, en el DNA y el RNA: la universalidad de estas moléculas hace pensar que todas las formas de vida tienen un antepasado común.

Hay campos de la biología que se encargan de simular estas características primitivas. Estas ramas de la biología son la exobiología o astrobiología.

¿De dónde venimos o como se originó la vida? Esta es una pregunta muy antigua, y el curso de la ciencia nos ha hecho ver que estamos hechos de los mismos materiales que existen en todo el universo (meteoritos, planetas.. ), esta es una de las ramas de biología más avanzadas y tiene afán de descubrir de dónde venimos los organismos, la investigación va de la mano del intento de reproducir (coacervados) que sean capaces de intercambiar materia y energía, que puedan reproducirse(sistemas muy simples que cumplan las características de la vida).

Las “primeras células” “células primitivas” o “protocélulas”

Sistemas más sencillos que los que se conocen ahora como los más sencillos (parásitos de animales y plantas). Estos primeros sistemas debían ser sistemas herterótrofos que vivían de los materiales que eran capaces de “tomar” en el entorno en el que vivían. Estos no podrían crecer de manera indefinida siendo heterótrofos, ya que el número de organismos aumentaría produciéndose una disminución de nutrientes disponibles en el medio, por lo que tuvieron que desarrollar mecanismos para producir compuestos: FERMENTACIÓN (degradar glucosa a ácido pirúvico). Se creó una presión de selección que hizo que los organismos evolucionaran para ser “consumidores” de los primeros fermentadores: CADENA ALIMENTICIA BASADA EN LA FERMENTACIÓN.

El paso de la heterotrofría a la autotrofíaImplica el desarrollo de una nueva capacidad metabólica que está asociado a la aparición de nuevas moléculas y la especificidad para llevar a cabo distintas funciones. Los organismos fermentadores debieron ser los primeros en producir la NITROGENASA y la FERREDOXINA.

Desarrollo de estrategias metabólicas para la autotrofía:

- Fermentar compuestos orgánicos a ácido láctico o pirúvico.- Transformar Sulfato en sulfuro (Desulfovibrio, Desulfomaculum y Desulfuromonas).

Posteriormente apareció la MAQUINARIA FOTOSINTÉTICA y por lo tanto el metabolismo fotoautótrofo y tuvieron que desarrollarse las cadenas transportadoras de electrones y el anillo de porfirina (es universal). En este momento tendríamos organismos quimioautótrofos y fotoautótrofos. Y las estrategias metabólicas serían: fermentación, metanogénesis, reducción de sulfatos, fotoautotrofía anoxigénica.

Se pasa a una tierra donde los sistemas biológicos van evolucionando y el ambiente terrestre es cada vez menos reductor (existe más oxígeno), se produce una disminución de fuente de H para los autótrofos, y estos adquieren la capacidad de obtenerlo a partir del agua. Eliminación de oxígeno como producto residual y por lo tanto se produce una acumulación de oxígeno en los suelos, los sedimentos, en el agua y en la atmósfera. Las cianobacterias comienzan a producir oxígeno y empieza a desarrollarse la vida en presencia de este y como consecuencia se produce una explosión de diversidad. Todos los datos apuntan a que la vida se originó en las fuentes termales oceánicas, donde se han encontrado las bacterias más primitivas con los mecanismos metabólicos más esenciales. La aparición de la capacidad fotosintética fue clave en los primeros estadios de la vida.

La fotosíntesis

Se define fotosíntesis como un proceso físico-químico por el cual las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas utilizan la energía de la luz solar para sintetizar compuestos orgánicos.

Existen 2 tipos de fotosíntesis:

- Oxigénica. Es típica de plantas superiores, algas eucariotas y cianobacterias. La fuente de poder reductor es el agua, se recude el NADP a NADPH gracias a la fotólisis del agua, y como producto se desprende el oxígeno. Este compuesto reductor sólo puede obtenerse en presencia de luz.

- Anoxigénica. Es típica de bacterias rojas, bacterias verdes y heliobacterias, por lo que se denomina “fotosíntesis bacteriana”. La fuente de poder reductor no es agua, sino azufre, sulfhídrico… y no se desprende oxígeno como producto. La generación de poder reductor no va asociada a la presencia de luz.

El conocimiento de este proceso es esencial para entender las relaciones de los seres vivos y la atmósfera, y para entender el balance de la vida sobre la tierra, dado el profundo impacto que tiene sobre la atmósfera y el clima terrestres. Esto significa que el aumento de la concentración de dióxido de carbono atmosférico generado por la actividad humana, tiene un gran impacto sobre la fotosíntesis. Desde el punto de vista evolutivo, la aparición de la fotosíntesis oxigénica supuso una verdadera revolución para la vida sobre la tierra: cambió la atmósfera terrestre

enriqueciéndola, hecho que posibilitó la aparición de organismos que utilizan el oxígeno para vivir. Todos los organismos vivos se agrupan en tres grandes grupos o dominios: Archaea, Bacteria y Eucarya, teniendo todos ellos un antecesor común. Cuando hablamos de fotosíntesis hablamos de los organismos que realizan este proceso, es decir, organismos fotosintetizadores, y pertenecen al dominio Bacteria (son las bacterias fotosintéticas) y al dominio Eucarya (algas, plantas y algunos protistas)). Si nos fijamos en ellos, comprobamos que la aparición y el desarrollo de la fotosíntesis está íntimamente ligado al desarrollo de la vida sobre la Tierra.

Las cosas no siempre han sido como nosotros las conocemos; la evolución de la tierra, la evolución de la atmósfera primitiva, la evolución de los metabolismos primitivos, constituye un entramado de acontecimientos que conduce hasta unas bacterias fotosintetizadoras, no las primeras bacterias y tampoco la primera fotosíntesis, que realizan fotosíntesis liberando oxígeno a la atmósfera, incrementando su concentración y posibilitando la gran explosión de los heterótrofos. Se puede decir que la característica principal de la atmósfera durante el Arqueozoico que duró hasta hace 2500 millones de años, era que el aire apenas contenía trazas de oxígeno. Pero hubo vida antes. Y hay acuerdo en que el aire que respiramos actualmente, con un 21% de oxígeno, es producto de la actividad biológica de la tierra y muy diferente a como debió ser la atmósfera de la tierra primitiva. Si aceptamos como verdaderos los microfósiles de cianobacterias encontrados en rocas australianas de hace unos 3500 millones de años, esto indicaría que desde ese momento había organismos, cianobacterias, liberando oxígeno a la atmósfera mediante fotosíntesis, aunque según las evidencias no se produjo un aumento apreciable del mismo hasta hace unos 2500 millones de años.

Antes de existir oxígeno en la atmósfera, el ambiente de las primeras formas de vida era anaerobio. Estos primeros organismos no tenían capacidad para sintetizar sus propios nutrientes orgánicos y tomaban del medio lo que ya estaba sintetizado. Eran heterótrofos. Estos heterótrofos primitivos seguían alimentándose del medio, pero el medio iba

cambiando: la tierra se iba enfriando, iba disminuyendo la radiación ultravioleta que alcanzaba la superficie terrestre, etc. Y en este escenario se produjo un cambio que consistió en ser capaz de sintetizar las moléculas energéticas. Entonces los organismos se hacen autótrofos. En todo caso, estamos hablando de nutrición, es decir, de los componentes necesarios para la supervivencia, o lo que es lo mismo, de fuentes de carbono, nitrógeno, hidrógeno y energía. Y dependiendo de cuáles son estas fuentes, denominamos a los distintos organismos.

Para los organismos primitivos que vivían en anaerobiosis el oxígeno era un veneno como lo es hoy para los anaerobios estrictos. Pero los organismos encontraron la forma de neutralizar este efecto a través de moléculas tales como la superóxido dismutasa o los derivados de isoprenoides y porfirinas. La porfirina es un tetrapirrol al que se une covalentemente un átomo metálico y dependiendo de cuál sea éste, se forman moléculas funcionalmente distintas: si se trata de hierro, se forman citocromos relacionados con la respiración anaerobia; si se une magnesio, se forman clorofila y bacterioclorofila, moléculas capaces de absorber luz e indispensables para la fotosíntesis. De manera que una molécula que, en principio, parecía destinada a la protección frente a la toxicidad del oxígeno, evolucionó para permitir un proceso químico que liberará toneladas de oxígeno a la atmósfera. Sabiendo que el proceso fotosintético puede ser anoxigénico y oxigénico, en bacterias el primero y en cianobacterias, algas y plantas el segundo, consideremos los elementos que intervienen en el proceso:

Para que el proceso fotosintético ocurra, para que se inicie la fase fotoquímica (conversión de la energía de la luz en energía química), lo primero que tienen que hacer los organismos es captar la luz. Las moléculas que intervienen en ello son los pigmentos fotosintéticos, los cuales se organizan, se colocan, en una membrana: la membrana plasmática en bacterias, y la membrana tilacoidal de los cloroplastos de cianobacterias, algas y plantas.

Existen dos complejos fotoquímicos denominados fotosistema I (PSI) y fotosistema II (PSII) en los que tienen lugar las reacciones iniciales de almacenamiento de energía. Si ambos fotosistemas funcionan en serie se producen dos reacciones fotoquímicas en serie. El PSI absorbe luz del rojo lejano de 700nm (longitudes de onda superiores a 680 nm), produce un reductor fuerte capaz de reducir NADP+ y un oxidante débil. El PSII absorbe luz del rojo de 680nm, produce un oxidante muy fuerte capaz de oxidar al agua y un reductor más débil que el producido por el PSI. La figura 6 muestra un esquema de estas propiedades que se conoce como esquema en Z, implica ambos fotosistemas y explica las reacciones fotoquímicas que ocurren en los organismos fotosintéticos que generan oxígeno (recordemos fotosíntesis oxigénica y fotosíntesis anoxigénica). Ambos fotosistemas son física y químicamente diferentes, contienen cada uno su complejo antena y su centro de reacción, y están unidos por una cadena de transporte electrónico.

BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS

Menos familiares para nosotros, pero igualmente importantes, son las bacterias que tienen la facultad de utilizar la luz como fuente de energía. Éstas desempeñan un papel fundamental en la ecología y han servido para el estudio del proceso molecular de la fotosíntesis en numerosos laboratorios. Cuando se toman muestras de las profundidades de un lago, cualquiera se sorprendería al notar que el agua huele muy mal; además, hay que agregar el color verdoso o rojizo del agua. Si la analizamos con más detalle, veremos que hay producción de gas y que no existe oxígeno. Este ambiente tan hostil alberga a las poco conocidas bacterias fotosintéticas, responsables de una gran parte de la producción de materia orgánica en los lagos y parte importante de la cadena biológica. Estos organismos son muy antiguos y se piensa que son los descendientes directos de las primeras células fotosintéticas que existieron en la Tierra, entre las que se pueden contar las algas verdeazules y las bacterias fotosintéticas verdes y púrpuras. Las algas verdeazules se pueden encontrar como células únicas o en colonias en la tierra, los ríos, los lagos y los océanos. Estos organismos pueden vivir utilizando CO2- como única fuente de carbono y algunos son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.

Fotótrofos anoxigénicos

- Las bacterias fotosintéticas verdes que producen azufre (sulfurosas), como Chlorobium, viven en ambientes carentes de oxígeno, como en el fondo de algunos lagos ricos en materia orgánica. Estos organismos le dan el color verde característico a estas aguas.

- Así encontramos también bacterias púrpuras sulfurosas, como Chromatium, que viven en ambientes también carentes de oxígeno y que utilizan compuestos con azufre en su metabolismo. Éstas se encuentran también en algunos lagos y en manantiales de aguas termales sulfurosas.

- Las bacterias púrpuras no sulfurosas tienen la peculiaridad de utilizar la luz en ausencia de oxígeno, como las bacterias verdes y las púrpuras sulfurosas, pero además pueden utilizar al oxígeno durante los periodos de oscuridad. Estas bacterias poseen en su interior una complicada organización de moléculas encargadas de captar la luz solar y conservar la energía proporcionada por esta forma de energía química. La luz

que es aprovechada es la luz visible y gran parte de la cual es empleada también por las plantas verdes, de tal forma que los pigmentos encargados de captar la luz lo hacen en las regiones del espectro de la luz visible que no son utilizadas por las plantas. Estas moléculas se conocen como pigmentos antena y, dado que la intensidad de la luz que llega a las profundidades donde se encuentran estas bacterias es muy baja, su captación debe ser muy eficiente para así aprovechar la energía al máximo.

- Las heliobacterias obtienen también energía a partir de la fotosíntesis. El pigmento primario implicado es bacterioclorofila g, que es privativa del grupo. Este pigmento absorbe distintas frecuencias que otros pigmentos fotosintéticos, dando a estas bacterias su propio nicho ecológico. La fotosíntesis se realiza en la membrana celular, que no forma dobleces ni compartimientos como ocurre en muchos otros grupos.

Estos microorganismos cuentan con estructuras internas que contienen las moléculas que captan la luz de tan baja intensidad. Estas estructuras se conocen como cromatóforos y contienen moléculas de clorofila típica de estas bacterias, que son las que captan la luz y retienen la energía que ésta proporciona.

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Fotótrofos oxigénicos: las cianobacterias

Las cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el proceso de la fotosíntesis oxigénica con una estructura celular típicamente bacteriana. Al ser responsables de la primera acumulación de oxígeno en la atmósfera, las cianobacterias han tenido una enorme relevancia en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él. En la actualidad presentan una amplia distribución ecológica, encontrándose en ambientes muy variados, tanto terrestres como marítimos, e incluso en los más extremos, siendo la fotoautotrofía, fijando CO2

a través del ciclo de Calvin, su principal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global de la Tierra. En relación con esto, es también relevante el hecho de que muchas cianobacterias sean capaces de fijar el nitrógeno atmosférico, siendo, a

su vez, capaces de hacerlo en condiciones de aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacterias representan los mayores fijadores en amplias zonas oceánicas contribuyendo de forma importante a la cantidad total de nitrógeno fijado en vida libre). La existencia conjunta de la fotosíntesis y de la fijación de nitrógeno ha requerido el diseño de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesos antagónicos desde el punto de vista de sus requerimientos ambientales. Entre tales estrategias la separación en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite el desarrollo normal de la célula en condiciones de bajos niveles de nitrógeno combinado. En este sentido, merece particular mención la capacidad de algunas estirpes filamentosas de desarrollar unas células enormemente especializadas en la fijación del nitrógeno, heterocistos, en ambientes aeróbicos. Estas células se diferencian a partir de determinadas vegetativas, situadas a espacios semirregulares a lo largo del filamento, mediante un proceso que provoca drásticos cambios, tanto estructurales como funcionales, encaminados a aumentar la eficacia del proceso de fijación y a la protección de éste frente al oxígeno (tanto ambiental como el producido mediante la fotosíntesis oxigénica).

EL ORIGEN DE LA VIDATodo lo que existió en un principio y todas las formas de vida que conocemos hoy en día se deben agrupar según la clasificación de Woese en tres dominios ya mencionados, señalando que todos ellos tienen mecanismos de síntesis de proteínas y todos comparten el mismo código genético. Todos los organismos compartimos características comunes (Características universales a nivel bioquímico), todos compartimos relaciones de parentesco más o menos lejano ya que todos compartimos un pasado común, si nos remontamos al pasado encontramos al antecesor común más ancestral LUCA (Last Universal Common Ancestral) que debió ser un sistema celular muy primitivo y simple con muy pocas capacidades y siempre cumpliendo las leyes que impone un sistema vivo.

Debía tener un componente genético (probablemente el ARN, en algún momento después aparecería el DNA, o viceversa pero el RNA tienen más papeletas porque es capaz de acumular información y además se comporta como una ribozima) llamado PROGENOTE, que tendría unas capacidades metabólicas y una forma simple, probablemente sería una bacteria hipertermófila.

Hay relaciones de parentesco entre los tres dominios .Vemos una rama de la que sale el domino Bacteria, y otra da a Eukarya y a Archea. Esta representación implica que eucariotas y arqueobacterias comparten una historia común y que no es compartido con Bacteria.

Evolución del metabolismoLa vida es una íntima relación entre el metabolismo y la genética. El cianuro de hidrógeno es el compuesto orgánico más abundante del universo y el agua el compuesto inorgánico menos abundante. EL cianuro de hidrógeno da lugar a la formamida, considerado como uno de los primeros compuestos que se formaron, porque se puede sintetizar fácilmente tanto en las condiciones del espacio como en las condiciones de la Tierra, y esta puede ser un punto a partir del cual se pueden sintetizar muchísimas moléculas, se pueden formar nucleósidos, aminoácidos, por lo que a partir de esta sería una molécula prebiótica ya que a partir de aquí se pueden formar muchas moléculas orgánicas.

EVOLUCIÓN PREBIÓTICA. ¿CÓMO OCURRIÓ?

La evolución biótica es aquella que se ha dado a partir de los primeros fósiles encontrados, que datan de mediados del Precámbrico (3.500 m.a). Pero antes de que estos fósiles aparecieran, tuvo que darse una evolución prebiótica, que explica el proceso desde la formación de los primeros compuestos orgánicos hasta su integración en organismos vivos (capacidad de replicación y síntesis y producción de energía).

La evolución prebiótica intenta explicar, a través de la formación de los sistemas biológicos, la capacidad de replicación, la presencia de mutaciones y las relaciones con el ambiente, del que se obtienen los elementos y la energía necesaria para formar las primeras moléculas.

En los orígenes de la Tierra tuvieron lugar dos procesos:

- Síntesis de monómeros- Procesos de polimerización

Para estudiar ambos procesos hay que tener en cuenta las propiedades universales físico-químicas de átomos y moléculas.

Al abordar la cuestión del origen de la vida en la tierra resulta inevitable referirse al científico soviético Oparin.

Según Oparin, las condiciones existentes en los primeros tiempos de la historia de la Tierra, una atmósfera rica en hidrógeno, metano, amoníaco y vapor de agua, bombardeada constantemente por los rayos solares ricos en ultravioleta (entonces aún no existía la capa de ozono) y por las descargas eléctricas producidas durante las tormentas, hicieron posible la síntesis de multitud de moléculas orgánicas que cayeron en los océanos formando un “caldo” o “sopa nutritiva”, donde se fue acumulando.

La mayor o menor afinidad entre estas moléculas hizo que se fuesen asociando para crear estructuras más complejas en forma de esferas microscópicas huecas llamadas “coacervados”. Con el tiempo, se fueron autoseleccionando y sobrevivieron las que tenían capacidad autorreplicativa, que constituirían las primeras células.

Fue el químico norteamericano Stanley L. Miller (1930-2007) quien demostró junto a Harold Urey (1893-1981), siendo aún un estudiante universitario, que las ideas de Oparin eran acertadas, o al menos podían ser plausibles. En una experiencia que reproducía las condiciones de la atmósfera primitiva y la radiación de hace 4 000 millones de años, obtuvo compuestos orgánicos a partir de una mezcla inicial de compuestos inorgánicos.

Así demostró que la materia orgánica podía aparecer espontáneamente a partir de la inorgánica en las condiciones adecuadas.

La experiencia consistió en hacer circular una mezcla gaseosa con esa composición a través de un aparato cerrado. En otra ampolla había agua hirviendo. Se sometió a los gases a una descarga eléctrica producida por una chispa de electrodos de tungsteno. A continuación se condensó la mezcla gaseosa y se añadió al agua hirviendo para su recirculación. Todos los compuestos no volátiles que se hubiesen formado se acumularían en el agua. Se hizo trabajar el aparato durante una semana.

Como resultado se obtuvo la síntesis de varios aminoácidos como alanina, glicina, ácido glutámico y ácido aspártico y otros compuestos orgánicos.

Los científicos repitieron estos experimentos y obtuvieron también purinas, pirimidinas, azúcares y 18 de los 20 aminoácidos esenciales para la vida. También se obtuvieron polímeros como polipéptidos en condiciones prebióticas.

Estos compuestos prebióticos se sabe que no son exclusivos de la Tierra, por técnicas radioastronómicas se han detectado compuestos orgánicos relativamente sencillos en las nubes de polvo interestelar.

Los tres primeros encontrados son intermediarios muy importantes para la síntesis prebiótica como el formaldehído del cual se originan azúcares; el ácido cianhídrico de los que se obtienen aminoácidos y adenina y el cianoacetileno del cual derivan bases pirimídicas.

Así se formaron los compuestos del carbono, indispensables para la vida. Por otra parte, el agua, que es un compuesto polar, se formó por la asociación de moléculas de hidrógeno y oxígeno. Es también un compuesto fundamental para la vida.

Con estos compuestos quedaban asentadas las bases para la formación de otras moléculas más complejas. Al tener compuestos del carbono en disolución (agua) mediante procesos ireversibles de termodinámica se fueron transformando en compuestos más complejos, que fueron adoptando propiedades emergentes, lo que finalmente daría lugar a los organismos vivos, que irían aumentando en complejidad a lo largo de la evolución.

Gracias a los procesos de polimerización, las primeras moléculas (monómeros) formadas en la síntesis prebiótica se transforman en polímeros (con capacidad replicativa y mutacional). Estos polímeros derivan en proteínas y en polinucleótidos. De esta forma se origina el RNA

RNA: una molécula fundamental en el origen de la vida En una etapa más avanzada de la evolución prebiótica, algunos RNAs contendrían información para sintetizar secuencias de aminoácidos que constituyeran dominios de proteínas. Estos dominios serían los precursores de los primeros exones.

Evolución celular

Endosimbiosis y filogenia

La teoría endosimbiótica fue propuesta por Lynn Margulis. En lo que respecta a plastos y mitocondrias, la teoría es cierta., pero lo demás está en entredicho. Hace 3000 millones de años, los únicos organismos que hacían la fotosíntesis eran las cianobacterias. En 500 m.a pasaron de una atmósfera anoxigénica a otra oxigénica.

También había células heterótrofas con núcleos y mitocondrias, que se alimentaban depredando a otras bacterias.

Finalmente, la célula eucariota fagocitó al procariota fotosintético que actualmente se llama cloroplasto, y se formó el primer eucariota (alga), en lo que se denomina endosimbiosis primaria.

El siguiente paso, en el que un ser heterótrofo más grande fagocita a un alga eucariota, se denomina endosimbiosis secundaria, y los cloroplastos tienen 4 envueltas.

Finalmente hay una pérdida de membranas que sobran y aparecen los plastos con 3 membranas.

Conclusión: Se trata de 2 o 3 procesos de endosimbiosis. No es una evolución lineal clara, es un árbol enrevesado en el que se van transfiriendo genomas.