El origen de la vida

Las pruebas indican que una secuencia de eventos químicos precedió el origen de la vida en la Tierra y que la vida ha evolucionado continuamente desde entonces. Quizá una de las ideas más antiguas sobre el origen de la vida es la generación espontanea. Esta idea sugiere que la vida aparece de materia inanimada. Por ejemplo, se pensó que los ratones podían crearse al colocar heno y maíz húmedo en una esquina oscura; o que el barro podía generar insectos, gusanos y peces. Estas ideas ahora nos pueden parecer cómicas, pero con lo poco que se conocía de la reproducción, resulta fácil que alguien por ignorancia llegara a esas conclusiones.

Una de las primeras experimentaciones registradas sobre la generación espontanea se dio en 1668, cuando Francisco Redi probó la idea de que las moscas surgían espontáneamente de la carne podrida. Formuló la hipótesis de que las moscas, y no la carne, producían otras moscas. En su experimento puso dos frascos con carne, uno sin tapar y el otro tapado, y después de un tiempo observó que los gusanos y larvas de moscas solo aparecían en el frasco abierto donde las moscas podían entrar y salir. Los matraces cerrados no contenían moscas ni gusanos. Sin embargo, sus resultados no convencieron a todo el mundo.

En el siglo XIX, la idea de la generación espontanea fue sustituida por la Teoría de la Biogénesis, que afirma que solo los organismos vivos pueden producir otros organismos vivos. Louis Pasteur diseño un experimento para demostrar que la biogénesis se aplicaba también a los microorganismos. En su experimento utilizó matraces cuello de cisne con caldo nutritivo en los cuales no crecían los microbios, ya que la curvatura del frasco atrapaba el polvo y las esporas, impidiendo su desarrollo en el medio de cultivo.


Experimento de Louis Pasteur para dmostrar que en los caldos nutritivos solo se da el crecimiento microbiano cuando se contaminan con esporas que contiene el aire.

Si la vida solo puede surgir de la vida preexistente ¿Cómo apareció la primera forma de vida? La mayoría de los biólogos coinciden en que la vida se originó a través de una serie de eventos químicos a principios de la formación de la Tierra. Durante estos eventos se generaron moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas más simples. Finalmente se desarrollaron pasos metabólicos que permitieron sintetizar o degradar las moléculas de manera más eficiente. Estos quizá llevaron al origen de la vida como la conocemos. La forma como sucedió es un tema de investigación que continua analizándose por los investigadores en la actualidad. La hipótesis de la sopa primordial fue propuesta por Alexander Oparin y John Haldane en los 1920’s. Pensaron que la atmósfera era una mezcla de ciertos gases, que reaccionando entre sí, con el aporte de rayos UV del Sol y descargas eléctricas de rayos, pudieron formarse moléculas orgánicas que se concentraron en las charcas superficiales de los océanos. Y que estas moléculas orgánicas pudieron ser los precursores de la vida. En 1953, los científicos norteamericanos Stanley Miller y Harold Urey realizaron un experimento construyendo un aparato de vidrio en circuito en el que imitaron las condiciones de la Tierra, según la hipótesis de Oparin. Se hirvió agua y las descargas se usaron para simular los rayos como fuente de energía y se incluyeron los gases de una atmósfera reductora: Metano CH4, Amoniaco NH3 e Hidrógeno H2. Al examinar la mezcla resultante contenía compuestos orgánicos como azúcares, ácidos orgánicos y aminoácidos.

Stanley Miller imitando las condiciones de la Tierra primitiva

  Luego, otros científicos descubrieron que podía formarse Cianuro de Hidrógeno a partir de sustancias simples en ambientes terrestres simulados. El Cianuro de Hidrógeno puede reaccionar con otras moléculas de la misma sustancia y formar Adenina, una de las bases nitrogenadas de los nucleótidos de los ácidos nucleicos que contienen la información genética.

Cianuro de Hidrogeno

Desde entonces se han llevado a cabo muchos experimentos simulando la atmósfera terrestre primitiva y como productos finales han obtenido aminoácidos, azucares y nucleótidos. Los aminoácidos no son suficientes para la vida. La vida requiere de proteínas que pudieron formarse al unirse los aminoácidos a una molécula de arcilla, sedimento común en los océanos primitivos, y servir para ensamblar una proteína. Otro requisito es el de un sistema de codificación para la producción de proteínas. En las formas de vida moderna este sistema esta basado en el ADN o en el ARN.


Los investigadores han podido demostrar que los sistemas de RNA son capaces de evolucionar por selección natural. Algunos RNA también pueden actuar como enzimas, llamadas ribozimas, que pudieron realizar algunos de los procesos vitales. Otro paso importante en la evolución de la vida fue la formación de membranas.

CHIMENEAS HIDROTERMALES.- Algunos científicos piensan que las reacciones orgánicas previas al surgimiento de la vida comenzaron en los respiraderos volcánicos hidrotermales de aguas profundas, donde el Azufre forma la base de una cadena alimenticia única. En estos ambientes algunas arquibacterias quimiosintéticas viven de la energía que se libera al descomponerse al ácido sulfhídrico H2S en Hidrógeno H2 y Azufre S. De ellas depende una red alimenticia compuesta de gusanos, camarones gigantescos.
Ver video de las chimeneas de volcanes a grandes profundidades en la siguiente liga:
http://www.youtube.com/watch?v=WRZEd4cO8ZM&feature=player_embedded

METEORITOS.- Otros científicos piensan que las primeras moléculas orgánicas llegaron a la Tierra al ser transportadas por meteoritos que han caído sobre la superficie del planeta y que pudieron traer esporas o gérmenes de alguna forma de vida de otro planeta o galaxia.

EVOLUCIÓN CELULAR.- ¿Cómo eran las primeras células? Los científicos no lo saben, porque las primeras formas de vida no dejaron fósiles. Los fósiles más antiguos datan de 3,500 millones de años. Las marcas químicas en las rocas que datan de 3,800 millones de años sugieren que había vida en ese momento, aunque no quedo ningún fósil. En 2004, los científicos anunciaron el descubrimiento de lo que parecían ser microbios fosilizados y también sugiere que la vida en sus primeras etapas estaba ligada a ambientes volcánicos.

LAS PRIMERAS CÉLULAS debieron ser parecidas a las procariontes actuales. Las células procariontes son mucho más pequeñas que las eucarióticas y carecen de un núcleo definido y de muchos otros organelos. Muchos científicos piensan que los procariontes modernos, llamados Archaea, son los parientes más cercanos a las primeras células terrestres. Estos organismos viven a menudo en condiciones extremas, como las aguas termales del parque Yellowstone o los respiraderos volcánicos de aguas profundas, que quizá son ambientes similares a los que existían en la Tierra antigua.

PROCARIONTES FOTOSINTÉTICOS.- Aunque las Archaeas son autotróficas, no obtienen su energía del Sol. Extraen energía de compuestos inorgánicos, como el Azufre; no necesitan Oxígeno, ni tampoco lo producen. El Oxígeno apareció en la atmósfera primitiva hace 1,800 millones de años, de acuerdo con las pruebas de que el Oxígeno generado por la vida primitiva formó óxido de hierro, que se encuentra en las rocas sedimentarias que datan de 1,800 a 2,500 millones de años. Los científicos han formulado la hipótesis de que por esas fechas el Hierro libre de la Tierra antigua se saturó de Oxígeno, y el Oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. Se han encontrado fósiles de estos procariontes fotosintéticos, llamados cianobacterias, en rocas que datan de 3,500 millones de años. Con el tiempo, las cianobacterias produjeron suficiente Oxígeno para la formación y mantenimiento de la capa de ozono. Una vez establecido el escudo de ozono, las condiciones serían propicias para la aparición de las primeras células eucarióticas.

TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA.- Las células eucarióticas aparecen en el registro fósil hace aproximadamente 1,800 millones de años, casi 2,000 millones de años después del surgimiento de las primeras células. Las células eucarióticas tienen núcleo y membranas internas que rodean a diversos organelos que incluyen a mitocondrias, y en células vegetales, a cloroplastos.

La mitocondria oxida la glucosa obtenida del alimento por medio de la respiración celular, y la fotosíntesis se lleva a cabo en el cloroplasto. Tanto las mitocondrias como los cloroplastos, son del tamaño de las células procarióticas y poseen rasgos similares a ellas. Esto condujo al planteamiento de la hipótesis de que las células procarióticas participaron en la evolución de las primeras células eucarióticas. En 1966, la bióloga Lynn Margulis propuso la teoría endosimbiótica, dando la posibilidad de que algunos procariontes entraran a una célula anfitriona como presa no digerida, o que fueran parásitos internos que a la larga sacaron provecho mutuo, y se convirtieron en organelos dentro de células eucarióticas.

Muchos científicos se rehusaron a aceptarla, pero las evidencias que apoyaron esta teoría fueron que las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio ADN organizado en un modelo circular, como en las células procariotas; además, poseen ribosomas más parecidos a los procariotas; y finalmente, como en las células procarióticas, las mitocondrias y los cloroplastos se reproducen por fisión, independientemente del resto de la célula.

La evolución de la vida se entiende mejor que como aparecieron las primeras formas de vida. Las pruebas fósiles, geológicas y bioquímicas apoyan muchos de los pasos propuestos para la subsiguiente evolución de la vida. Sin embargo, descubrimientos posteriores podrían alterar los conceptos y teorías mas aceptadas en la actualidad y cambiar la historia de la evolución.