Teorías sobre el origen de la Vida en la Tierra

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Principales Hipótesis •  La vida terrestre apareció

hace 3500 millones de años. •  Los primeros seres vivos eran

estructuras simples. A partir de ellos se desarrollaron los de composición más compleja.

•  El problema reside en saber cuáles fueron los procesos que originaron los primeros organismos, los más simples.

•  A partir de este problema la comunidad científica han desarrollado varias hipótesis.

Teoría Creacionista o Creacionismo

•  Postula que todas las formas vivas fueron creadas por Dios en un acto de creación único, que dio origen a toda la diversidad de organismos que hoy existen.

Hipótesis de Panspermia •  En el siglo XIX, varios científicos pensaron que podía haber vida

extraterrestre. Sostuvieron que los meteoritos que caían en la Tierra podían transportar microorganismos en estado latente.

•  La hipótesis de panspermia (Arrhenius, 1906) sostiene que diminutas formas de vida se desplazaron a la deriva por el Universo y dieron lugar a organismos más complejos en diferentes partes de la galaxia.

•  Sin embargo, ningún microorganismo puede soportar las durísimas condiciones del espacio.

•  Paul Becquerel demostró que estos organismos se destruían en las condiciones extremas de radiación UV y bajas temperaturas.

•  En la década del 60 cobró fuerza la Litopanespermia, que postula que los microorganismos viajaron por el espacio protegidos en el interior de meteoritos.

•  Los principales defensores de esta teoría son los físicos Sir Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe.

Sir Fred Hoyle

Chandra Wickramasinghe

Hoyle

Wickramasinghe

El astrónomo Sir Fred Hoyle, que nació en el 1915 y murió en el 2001, fue uno de los astrofísicos más polémicos, y pese a ello ampliamente respetado. Hoyle desarrolló la teoría moderna de la panspermia junto a su estudiante Chandra Wickramasinghe, en el 1978.

Chandra Wickramasinghe ha hecho importantes contribuciones a la teoría del polvo cósmico. En el 1974 propuso por primera vez la teoría de que el polvo en el espacio interestelar y en los cometas era principalmente orgánico.

¿ Cómo pudo ocurrir que los cometas trajeran la vida ?

Si la cola de un cometa cargado de v ida , l l egase a barrer la Tierra, podría traspasar a lgunos de sus microorganismos congelados hacia la atmósfera desde d o n d e p o d r í a n descender a la s u p e r f i c i e d e nuestro planeta. A s í s e p o d r í a e x p l i c a r c o m o comenzó la vida en la Tierra.

D e a c u e r d o a Wickramasinghe la vida m i c r o b i a n a p u e d e soportar los rigores de un viaje espacial y esto se h a d e m o s t r a d o c o n evidencias obtenidas de exper imentac iones y observaciones.

Wickramasinghe

•  El concepto de que la vida surgió de fuentes extraterrestres recibió algún apoyo, tan recientemente como en el 1996, cuando se analizó un meteorito encontrado en la Antártica. (el ALH84001).

El meteorito que p e s a u n a s 4 . 2 l i b r a s h a s i d o a n a l i z a d o p o r investigadores de la N A S A y l a U n i v e r s i d a d d e Stanford.

El meteor i to cont iene el isótopo n i t rógeno-15 en cant idades muy similares a las halladas en la atmósfera de Marte y desconocidas en el resto de lugares del Sistema Solar.

•  Se estima que el ALH84001 se formó en

Marte hace 4.500 millones de años y que agua líquida, rica en dióxido de carbono, se filtró en su interior hace unos 3.600 millones de años.

¿Cómo llegó el ALH84001 a la Tierra?

Marte recibió el impacto de un gran cometa o asteroide unos 16 millones de años atrás con suficiente fuerza que expulsó de su superficie un pedazo de roca (el ALH84001) con fuerza suficiente para escapar a la fuerza de gravedad del planeta y lanzarlo a vagar por el espacio exterior. Encontró la atmósfera de la Tierra hace unos 13.000 años atrás y cayó como un meteorito en la Antártica.

•  Basándose en el estudio de unas formaciones semejantes a las bacterianas en su interior, y a la presencia de moléculas orgánicas complejas y compuestos minerales (que son comúnmente producidos por bacterias anaeróbicas y otros microbios en nuestro planeta) el 6 de agosto de 1996 la NASA anunció que una posible primitiva forma de vida microscópica podría haber existido en Marte hace más de 3.000 años.

Fotografías de formaciones encontradas en el ALH84001

•  Sin embargo, el descubrimiento realizado en el meteorito ALH84001 fue puesto en duda por un artículo publicado el 16 de enero de 1998 en la revista Science Magazine. El artículo rebatía la posibilidad de la existencia de vida en Marte con el argumento de que el responsable de la presencia de las huellas de formas de vida lo era el hielo antártico, es decir, que el hielo en el que se encontraba el meteorito fue quien lo contaminó.

Teoría de la Generación Espontánea

•  Postula que los seres vivos se habrían originado a partir de materia inerte, como basura, barro y restos de seres vivos en descomposición.

•  Los seres vivos se originan espontáneamente de la materia inerte. Su autor es el filósofo griego Aristóteles.

•  Van Helmont la apoyó con un experimento en que usó ropa sucia y trigo para “crear” Ratones.

1.1. LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

La materia viva se puede formar a partir de materia no viviente.

•  La idea de la generación espontánea nació en la antigua Grecia, la creencia se basaba en que, en la carne en descomposición parecian surgir gusanos y larvas.

•  Lazzaro Spallanzani demostró que en un frasco herméticamente cerrado que contenía caldo de carne no aparecían microosganismo mientras que en el que estaba mal cerrado si lo hacían.

•  Louis Pasteur demostró la imposibilidad de la generación espontánea de la vida. Su experimento se puede apreciar en la imagen que aparece en la izquierda.

Biogénesis

•  Francisco Redi cuestionó la teoría de generación espontánea, y en 1668 realizó una serie de experimentos que le permitieron comprobar que las larvas que aparecen en la carne en descomposición provienen de los huevos de las moscas, y no son producto de la generación espontánea.

Francisco Redi

•  Por su parte Lázaro Spallanzani demostró que al hervir caldos nutritivos en frascos, y luego sellarlos, no había crecimiento de microorganismos, pero al entrar en contacto con el aire, estos aparecían.

•  ¿Cuál es la conclusión?

•  Finalmente, Louis Pasteur demostró que en el aire hay g r a n c a n t i d a d d e microorganismos, que son los r e s p o n s a b l e s d e l a descomposición de la materia orgánica.

Teoría Abiogenésica •  Fue propuesta en la

década de 1920 por dos c i e n t í f i c o s , p e r o trabajando de manera independiente:

•  Alexander Oparin y J.B.S. Haldane.

A. Oparin

J.B.S. Haldane

•  Según la teoría de Opar in la v ida surgió a partir de las moléculas que poblaban el mar primitivo que se semejaba a una especie de sopa prebiótica.

• 

En 1922, el bioquímico A. Oparin formuló su hipótesis sobre los procesos de evolución química que debieron producirse en la atmósfera primitiva carente de oxígeno para dar origen a la vida en la Tierra.

CARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETA

ATMÓSFERA

- Ausencia de Oxígeno - Atmósfera reductora - Composición: CO2

H2O H2S H2 N2 CH4 NH3

- Tormentas eléctricas - Bombardeo de Meteoritos - Ingreso de luz ultravioleta

CARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETA

- Intensa actividad volcánica

Hipótesis de Oparin •  Las hipótesis modernas se basan en las ideas de

Oparin. •  La aparición de la vida fue producida por un largo

periodo de evolución química. •  Tras la formación de la Tierra se formaron las principales

moléculas orgánicas. Para este proceso fueron necesarios:

-Precursores químicos. -Fuentes químicas.

El experimento de Miller

•  E n 1 9 5 3 , M i l l e r c o m p r o b ó experimentalmente la hipótesis de Oparín.

•  De los resultados del experimento obtuvo numerosas moléculas orgánicas como los aminoácidos.

•  De estas moléculas se pueden obtener nucleótidos (ADN y ARN).

EL EXPERIMENTO DE MILLER - UREY

Utilizó : Metano Amoniaco Agua Hidrógeno

Descarga eléctrica continua Aumento de temperatura

•  En el océano primitivo (la sopa prebiótica) había moléculas orgánicas.

•  ¿De dónde surgieron estas moléculas?. •  Existe un experimento realizado en 1953 por el

estudiante de bioquímica Stanley Miller en donde logró sintetizar aminoácidos (unidades a partir de las cuales se forman Proteínas) a partir Amoníaco, Vapor de agua y Metano.

•  Ambos postularon que moléculas orgánicas sencillas, pero que son básicas para la vida, como los aminoácidos, se formaron de manera espontánea a partir de materia inorgánica más simple, como consecuencia de una larga cadena de transformaciones.

Evolución Química •  Los coacervados son el resultado de le

evolución abiótica de las moléculas orgánicas primitivas.

•  Sin embargo no se sabe como se transformaron los coacervados en seres vivos.

•  El resultado final de la evolución química debió ser la aparición de células procariotas (primeras células) capaces de desarrollar las funciones vitales.

LA FORMACIÓN DE LAS PRIMERAS CÉLULAS

•  COACERVADOS Y MICROESFERAS Oparin habla de la aparicion de coacervados, pequeñísimas gotas con una envoltura de macromoleculas y un medio interno con enzimas capaces de realizar reacciones químicas. Sidney W. Fox hipotetizó sobre la aparición de microesferas de proteinas formadas por la polimerización de aminoácidos en charcas calientes.

•  LA PRIMERAS CELULAS En la actualidad no podemos saber como se formó la primera celula. Solo podemos suponer que aspecto tuvo. Se piensa que los primeros organismos eran procariotas muy parecidos a las cianobacterias filamentosas, como las que fabrican los actuales estromatolitos.

El ARN

•  Primera molécula capaz de transportar algún tipo de información hereditaria.

•  Una vez conseguido un mecanismo capaz de reproducir fielmente la información genética podemos comenzar hablar de seres vivos.

Hipótesis actual del origen de la vida •  Las primeras moléculas orgánicas se formaron por

reacciones que se dieron a partir de las sustancias presentes en la sopa prebiótica del mar primitivo.

•  Aparecen los Coacervados (Bolsas formadas a partir de una membrana de lípidos) que pueden englobar en sus interior algunas sustancias orgánicas.

•  Aparecen las primeras moléculas con capacidad de autoduplicación (Acidos Nucleicos). Se piensa actualmente que esta primera molécula fue el ARN y a partir de éste el ADN.

•  Asociándose, de manera aleatoria, los coacervados y el ARN se formaron los primeros seres vivos Procariotas.

•  Los primeros seres vivos Eucariotas se formaron por simbiosis de distintos seres Procariotas.

•  Existe un mecanismo de adaptación a las v a r i a c i o n e s d e l a s c o n d i c i o n e s ambientales.

• ES LA EVOLUCIÓN.

•  Se han encontrado restos orgánicos en Groenlandia que se consideran los más antiguos de La Tierra. Tienen 3850 millones de años. Como sería demasiada casualidad que estos fueran los restos más antiguos se considera que la vida surgió hace alrededor de 4000 millones de años.

•  ¿Cómo se sabe que el Carbono presente en ciertas rocas tiene origen orgánico?.

– Existen dos isótopos del Carbono: el 12C y el 13C. Los seres vivos son incapaces de asimilar el último pero sí el primero, por lo que los sedimentos procedentes de seres vivos estarán enriquecidos en 12C.

•  En Isua (Groenlandia) se han encontrado rocas que presentan C12 de 3850 millones de años, por lo que se puede deducir que los seres vivos más antiguos de La Tierra tienen una antigüedad de 4000 millones de años

Importancia de una atmósfera con oxigeno

•  Hay una estrecha relación entre las

primeras etapas de evolución de los seres vivos y las modificaciones en la atmosfera.

•  El oxigeno condujo al inicio del proceso respiratorio: -organismos aerobios

- organismos anaerobios -Formación de la capa de ozono.

¿Hace cuanto surgieron?

•  Hace, aproximadamente, 3500 millones de años.

•  Estudios recientes demuestran que antes de lo que se pensaba, concretamente hace 4500 millones de años, pero aun está por confirmar.

Lugar en que surgieron.

•  Océanos primitivos. •  En las profundidades. •  Cerca de los volcanes submarinos, donde

consiguen la vida necesaria para la vida, no precisan de aire: quimiosintéticos.

Características.

•  Capacidad de replicarse.

•  Primer organismo (progenota):

–  Formado por ácidos nucleicos y ribosomas.

–  Podr ía t raduc i r la información genética en proteínas.

Primeros organismos complejos.

•  Evolución celular: el progenota, en su evolución, dio lugar a:

Archaea (procariotas).

Bacteria (procariotas).

Eucarya

Las arqueas se caracterizan por vivir en c o n d i c i o n e s e x t r e m a s , c o m o temperatura , pH , salinidad o falta de oxígeno.

Methanosarcina barkeri

Halobacterium halobium

Archaeas

Bacterias

•  Sin núcleo definido.

•  Dieron lugar a: – Bacterias

normales. – Cianofitas (algas

azules).

Eucariotas.

•  Por fusión de varias eubacterias.

•  Hace 2100 millones de años.