El origen de la vidaA lo largo de la historia se han dado numerosas explicaciones sobre el origen de

la vida que se pueden resumir en las siguientes teorías: origen sobrenatural, generación espontánea, panspermia y evolución química y celular.

Teoría de la generación espontánea : Hasta mediados del siglo XVII, el origen de la vida estaba resuelto: Dios había

creado al hombre y a los organismos superiores, mientras que insectos, ranas y demás criaturas pequeñas surgían por generación espontánea del fango o de la materia en descomposición.

El científico italiano Francesco Redi, a comienzos del siglo XVII (1668), se cuestionó seriamente la generación espontánea. En aquella época era creencia general que los gusanos aparecían a partir de la carne en putrefacción; sus propias observaciones indicaban que los gusanos aparecían en carne pasados varios días después de que las moscas se posaran en ella. Relacionó la aparición de gusanos con la presencia de moscas y elaboró una hipótesis: los gusanos proceden de moscas que ponen huevos en la carne podrida. Para ver si su hipótesis era cierta o no, diseñó unos experimentos con los que comprobó que los gusanos sólo aparecían en la carne a la que habían tenido acceso las moscas.

Dejó durante varios días trozos de carne de serpiente y de otros animales en unos frascos, parte de los cuales se encontraban destapados y parte cerrados herméticamente. Al cabo de unos días, aparecieron gusanos en la carne depositada en los frascos destapados; sin embargo, en los recipientes sellados no se observaron gusanos. Algunos científicos consideraron erróneo el experimento, alegando que si no habían aparecido los gusanos sobre la carne era debido a la falta de aireación: Redi repitió el experimento tapando los frascos con una gasa que permitía la entrada de aire, pero no de las moscas. Tampoco en la carne en descomposición de estos frascos aparecieron gusanos. Redi había demostrado que con las condiciones en qué realizó sus experimentos, las larvas no surgen en la carne por generación espontánea.

Antón van Leeuwenhoek (1632-1723) examinó con un microscopio rudimentario de fabricación propia (200 aumentos) gotas de agua de las charcas y fluidos internos de animales, descubriendo un mundo de seres microscópicos formado por levaduras, protozoos, bacterias, rotíferos ... Esto hizo que los defensores de la generación espontánea volvieran a tomar auge. Admitían que animales grandes como los ratones, los gusanos, etc., no surgían por generación espontánea, pero mantenían ésta para los seres descubiertos por Leeuwenhoek. Había observaciones que parecían indicarlo: si, por ejemplo, se ponía en agua de lluvia una pequeña cantidad de materia orgánica, como paja o semillas, pronto aparecían gran número de infusorios y otros seres microscópicos. Para Leeuwenhoek estos seres vivos procedían de simientes que se encontraban en el aire.

A finales del siglo XVII, se produjo una áspera controversia entre el escocés John Needham, defensor de la generación espontánea, y el italiano Lázaro Spallanzani, que la negaba.

John Needham hirvió caldo de carne (infusiones de maíz o trigo) para matar los microorganismos ya existentes, lo colocó en matraces sellados y calentó éstos para esterilizar el aire de su interior. Observó que en todos los frascos aparecían microorganismos al cabo de unos días.

Lázaro Spallanzani repitió los experimentos de Needham con más cuidado. Selló primero todos los frascos herméticamente y luego los calentó durante más tiempo para garantizar la esterilización. En ningún frasco aparecieron microorganismos. Concluyó que Needham no había tomado las medidas necesarias para sellar y esterilizar sus frascos adecuadamente. Needham respondió a Spallanzani que el exceso de calor destruía el principio vital, y que éste era el único motivo por el cual no conseguía la aparición de nuevas formas de vida.

Cien años más tarde la polémica de la generación espontánea iba a llegar a su fin. En 1861 Louis Pasteur demostró, por medio de experimentos, que las supuestas generaciones espontáneas de microorganismos se debían a la contaminación de los caldos de cultivo por gérmenes que venían de otras partes. Estos gérmenes (microbios, esporas de hongos) abundan no sólo en el aire y en el polvo que se respira, sino también en las manos y los utensilios empleados en los experimentos. Estos gérmenes se depositaban constantemente sobre todos los objetos y eran los causantes de la descomposición de los cadáveres de los seres vivos.

El experimento de Pasteur, básicamente, consistió en introducir un caldo de cultivo en un recipiente de cuello estrecho y largo; posteriormente dobló el cuello en forma de S mediante calor, dejó su extremo abierto y calentó el caldo hasta la ebullición. Si se dejaba enfriar el caldo, y el recipiente se mantenía vertical, no se producía contaminación microbiana del caldo, incluso después de largo tiempo. Pero si el recipiente se inclinaba hasta que el caldo contactaba con la abertura del cuello (cargada de microbios), en poco tiempo se producía la contaminación del caldo por microbios. Con ello, Pasteur demostró que la falta de crecimiento en el recipiente vertical no era debida a la destrucción de algún principio vital por el calentamiento del caldo sino a la ausencia de contaminación de bacterias del aire.

La conclusión definitiva de la experiencia de Pasteur es que “todo ser vivo procede de otro ser vivo”.

Pero, si la vida procede de la vida, ¿quiere decir esto que siempre ha existido vida en la Tierra?. Y si la vida apareció en un momento determinado, ¿cómo se produjo ese fenómeno?

La síntesis prebióticaEn la década de 1920, el bioquímico ruso Alexander L. Oparin y el genetista

británico J. B. S. Haldane propusieron, de forma independiente, una revolucionaria propuesta; una nueva versión de la generación espontánea pero aplicable, solamente, al inicio de la vida. Según Oparin y Haldane, la vida sería el resultado de un proceso gradual que comprendía tres etapas. Las dos primeras etapas constituyen la denominada síntesis prebiótica.

Asociación progresiva de moléculas inorgánicas para originar moléculas orgánicas sencillas. La mezcla de gases de la primitiva atmósfera, expuesta a la radiación solar, reaccionaría para dar lugar a diferentes moléculas orgánicas tales como aminoácidos o azúcares. Se cree que la atmósfera existente hace más de 4000 millones de años estaba formada por metano, amoníaco, vapor de agua e hidrógeno. No contenía oxígeno y, por tanto, era reductora, condición indispensable para que los compuestos orgánicos originados no se destruyan rápidamente. La energía procedía: - descargas eléctricas producidas en las

numerosas tormentas que debieron tener lugar al existir mucho más vapor de agua que en la actualidad; - las radiaciones ultravioletas procedentes del Sol y que serían muy intensas al no existir una capa de ozono; - la energía geotérmica procedente de la actividad volcánica.En 1953 Stanley Miller utilizó un recipiente de vidrio al que le soldó varios electrodos y en el que introdujo una mezcla de los gases que supuestamente formaban la atmósfera primitiva: metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua.

Durante varios días los sometieron a descargas eléctricas semejantes a las que tienen lugar en las tormentas. El agua hervía en un recipiente para forzar a los gases a circular por un tubo frío; los gases condensados se recogían en un recipiente que representaba el océano primitivo. Al analizar su contenido, comprobó que un 15% del carbono existente en la “atmósfera primitiva” se encontraba en el “océano” en forma de compuestos orgánicos sencillos como aminoácidos, aldehídos y ácidos carboxílicos. Años más tarde, otros científicos como el español Juan Oró y el norteamericano Fox realizaron experimentos similares y lograron obtener otros monómeros como monosacáridos, urea, ácidos grasos y nucleótidos.

Estos experimentos no han demostrado que los compuestos orgánicos se formaran de esta manera en la Tierra primitiva, solo reflejan el modo en que pudieron haberse originado.

De acuerdo con estos resultados, se admite que en condiciones semejantes, a partir de la atmósfera primitiva, se sintetizaron las primeras biomoléculas orgánicas, que luego se fueron depositando sobre la superficie terrestre y que luego fueron arrastradas hasta el mar, formándose la sopa o caldo primitivo.

Condensación de las moléculas orgánicas sencillas para formar moléculas orgánicas más complejas. Estos compuestos acumulados en los océanos primitivos originarían una “sopa o caldo” primordial.Se piensa que los primeros polímeros de biomoléculas se formaron cuando se concentraron moléculas de monómeros en el caldo primitivo, sobre todo en las orillas del mar primitivo y de los lagos continentales, por evaporación del agua. No existían los enzimas necesarios por lo que serían precisos otros catalizadores. Se cree que para la formación de los polímeros fueron de gran importancia las arcillas de los sedimentos de mares y lagos, pues tienen una gran superficie de adsorción, lo que pudo facilitar que ciertas moléculas de monómeros se unieran a ellas y estas partículas de arcillas sirvieran de centros catalíticos de las reacciones de síntesis de polímeros. Al concentrarse los monómeros, éstos empezaron a unirse mediante enlaces químicos formando biomoléculas más complejas o polímeros, como las proteínas, originadas a partir de la unión de muchos aminoácidos, los ácidos nucleicos, compuestos de nucleótidos, y las membranas de fosfolípidos, capaces de formar espontáneamente esferas que engloban agua.

La evolución protobiológica: Es el proceso de transformación progresiva de los polímeros del caldo primitivo hasta llegar a la formación de las primeras células. Se han propuesto diversas teorías, no excluyentes, sobre el origen de la vida en la Tierra.Las fuerzas intermoleculares unirían ciertas macromoléculas, formando vesículas membranosas o gotitas compuestas principalmente por lípidos y proteínas, similares a las membranas de las células actuales. En algunas vesículas membranosas pudieron quedar atrapadas proteínas con capacidad catalítica, moléculas de ATP y ácidos nucleicos. Las vesículas más estables tendieron a perpetuarse, formando protocélulas.

Fuentes hidrotermales submarinas en lugar de la sopa primitiva:

Frente al sistema atmósfera-océano de Oparin-Haldane algunos científicos proponen como alternativa la hipótesis de las fuentes hidrotermales submarinas.

En estas fuentes, resultado de la actividad volcánica, el agua caliente arrastra en su salida gran cantidad de sustancias minerales que reaccionan en un ambiente carente de oxígeno.

Actualmente, es estos ecosistemas proliferan los organismos, en especial los microorganismos considerados más primitivos, como las bacterias termófilas capaces de vivir a temperaturas por encima de los 100 ºC.Teoría de la panspermia

En 1879, Hermann von Helmholtz propuso la teoría de la panspermia, que significa “universalidad de los gérmenes de la vida”. En ella defiende que la vida no había surgido en la Tierra, sino que llegó a este planeta desde otro lugar del universo, posiblemente en cometas o meteoritos. El problema de esta teoría reside en la imposibilidad actual de su confirmación.

Asume los principios de la teoría de Oparin con la diferencia de proponer que la molécula replicante, ese ácido nucleico primitivo capaz de autocopiarse, no surgió en los mares primordiales terrestres, sino que se originó en alguna nebulosa próxima a la Tierra o en la propia nebulosa que originó el Sistema Solar, y llegó a la Tierra en algún meteorito, integrándose en el proceso de evolución química que ya se daba en la Tierra. Esta teoría sustentada por científicos como Carl Sagan se basa en el descubrimiento extraterrestre de numerosas moléculas bioquímicas, tales como agua y aminoácidos, en las nubes gaseosas de algunas nebulosas.

Origen de las células:Hoy se conoce, gracias al registro fósil, que ya existían en la Tierra, hace 3.800

millones de años, seres vivos del tipo de las bacterias.Estos hipotéticos primeros organismos, de cuya existencia no tenemos datos, se

denominan protocélulas o protobiontes. Una protocélula debía poseer, como mínimo:

Una membrana que la separara del medio en el que se encontraba. Una organización interna que permitiera su automentenimiento y su

reproducción. Los ácidos nucleicos debían encontrarse entre las macromoléculas encerradas en

las protocélulas. Los ácidos nucleicos son moñéculas capaces de hacer copias de si mismos (replicación) y contienen la información necesaria para que se puedan sintetizar las proteínas, en particular las enzimas.

El metabolismo, aunque fuera rudimentario, tuvo que ser imprescindible para el automantenimiento de los primeros organismos. El metabolismo necesita de la presencia de enzimas.

La hipótesis más admitida es que los primeros organismos eran heterótrofos que se alimentaban de la sopa primordial. La ausencia de oxígeno en la primitiva atmósfera hace pensar que, además, eran organismos anaerobios y obtenían la energía por fermentación, como lo hacen en la actualidad muchas bacterias.

Con el tiempo los nutrientes orgánicos del medio se agotaron, debido al aumento del número de organismos que se alimentaban de ellos. En estas condiciones, los organismos que tuvieran la capacidad de fabricar sus propios componentes y utilizar otras fuentes de energía, como la luz, podrían desarrollarse sin entrar en competencia con los primeros heterótrofos. Así, hace unos 3.500 millones de años pudo producirse la proliferación de organismos autótrofos fotosintéticos del tipo de las actuales cianobacterias.

La capacidad de producción de O2 por estos organismos fotosintéticos provocó importantes cambios en la atmósfera (evidencias fósiles-geológicas de que hace 1.600 millones de años había una atmósfera oxidante). Cuando la cantidad de oxígeno acumulado en ella fue suficiente, comenzó la formación del ozono (O3), que sirvió como pantalla para los rayos ultravioletas del Sol. De esta manera, protegida de los rayos UV, la vida se desarrolló en la superficie de la Tierra y del agua, en contacto con la nueva atmósfera. Así surgió la posibilidad de un nuevo tipo de metabolismo, el metabolismo aerobio, mucho más eficaz que la fermentación.

Durante los 2000 primeros millones de años de la historia de la vida sobre la Tierra, los procariontes fueron sus únicos protagonistas. Hace unos 2000 millones de años aparecieron los primeros organismos eucariontes. (Fósiles de eucariontes de hace 1500 millones de años).

La bióloga norteamericana Lynn Margulis y otros científicos han sugerido que los organismos eucariontes no surgieron a partir de un único procarionte, sino que se originaron como producto de la simbiosis de dos o más procariontes diferentes.

La célula eucariota procede de una célula procariota ancestral que habría englobado a otras células procariotas, estableciéndose una relación de simbiosis y transformándose, cada una de ellas, en diversos orgánulos celulares. Así, se piensa que las mitocondrias habrían surgido de las bacterias aerobias, los cloroplastos de cianobacterias, etc. (Teoría endosimbiótica).