Se cree que la atmósfera primitiva tenía carácter reductor a diferencia de la actual que es oxidante, estaba formada por: vapor de agua, metano, amoníaco, hidrógeno, dióxido de carbono, etc.; carecía de oxígeno y por lo tanto de ozono.
Los biólogos en general aceptan la idea que la vida se origina a partir de materia inanimada en un proceso que se denomina evolución química, el cual se debe haber desarrollado en varias etapas.
En 1924, el bioquímico Alexander I. Oparin publico "el origen de la vida", obra en que sugería que la tierra primitiva carecía de oxígeno libre, pero que estaba compuesta por vapor de agua, y por gases reducidos como metano, amoníaco
e hidrógeno molecular.
Diferentes fuentes de energía como las descargas eléctricas, el calor o la radiación ultravioleta servirían para la síntesis de compuestos orgánicos a partir de los gases atmosféricos.
Estos compuestos orgánicos se irían acumulando en los mares primitivos formando una disolución que Oparín llamó CALDO NUTRITIVO o SOPA PRIMORDIAL.
Finalmente se darían una serie de procesos de organización progresivamente más compleja desde:
· Las moléculas orgánicas a los polímeros rudimentarios, llamados coacervados con los primeros atributos de materia viva y finalmente las células primitivas llamadas probiontes o protobiontes.
Los coacervados son gotitas con polímeros en su interior y separadas del medio acuoso por una especie de membrana rudimentaria y que son aceptadas como modelos posibles de precélulas
Los PROTOBIONTES, estaban expuestos a las condiciones a veces adversas del medio, por lo que no todos permanecieron en la Tierra primitiva, aquellos que no lo lograban se disolvían en la SOPA PRIMITIVA.
El genetista británico Haldane proponía una explicación similar. Hay no obstante una diferencia fundamental entre las propuestas de Oparín y Haldane el primero consideró que el origen de la evolución biológica debería ser la célula primitiva o protobionte, mientras que Haldane pensó que el origen de la vida coincidiría con el origen de los virus.
El experimento de Miller-Urey
Miller intentó imitar los océanos y atmósfera primitivos de la tierra para ellos construyó un aparato el cual constaba de un recipiente de vidrio el cual rellenó parcialmente con agua encerró metano, hidrógeno, amoníaco y sometió la mezcla de gases a descargas eléctricas que actuaban como los rayos de la primitiva atmósfera. Este sencillo sistema se mantuvo en funcionamiento durante una semana, al cabo de la cual se obtuvieron varias moléculas orgánicas como: aminoácidos (glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico) comunes en la mayoría de las proteínas, urea y varios ácidos grasos simples. Habían surgido, por tanto, unas moléculas que se encuentran comúnmente en los seres vivos.
Los aminoácidos son las unidades básicas de las que están formadas las proteínas (monómeros).
Si se unen entre sí solo unos pocos aminoácidos los llamamos entonces péptidos.
¿A qué conclusiones llegaron Miller y Urey?
Llegaron a la conclusión que podrían formarse aminoácidos elementales (los bloques constructivos de las proteínas) espontáneamente en lo que se suponía era la atmósfera de la Tierra primordial.
¿Qué críticas comenzaron a realizarse en la década de 1980?
En su experimento Miller partió de una atmósfera reductora, pero hay dos evidencias que prueban que la atmósfera reductora (sin oxígeno) si alguna vez existió había desaparecido cuando cesó el intenso bombardeo de meteoritos sobre la tierra hace 3.800 millones de años.
Muchos científicos ya han dejado de lado la idea de una atmósfera terrestre primitiva reductora. En su lugar, piensan que la Tierra tenía una atmósfera neutra, compuesta principalmente por dióxido de carbono, con pequeñas cantidades de nitrógeno e hidrógeno. Los investigadores que han repetido el experimento de Miller y Urey bajo estas nuevas condiciones atmosféricas, incluyendo el propio Miller, han demostrado que con esta mezcla no se producen aminoácidos.
Hay una realidad concreta que señalan todos estos hechos: el experimento de Miller no puede suponer haber demostrado que los organismos vivos se formaron por casualidad bajo las condiciones primitivas de la Tierra. El experimento en su conjunto no es más que un experimento controlado de laboratorio y con un fin determinado, es decir, sintetizar aminoácidos. La cantidad y tipos de gases usados en el experimento fueron determinados de manera ideal para posibilitar la formación de los aminoácidos. La energía provista al sistema tampoco fue una cantidad cualquiera sino una establecida con precisión para posibilitar que ocurran las reacciones necesarias. Los instrumentos del experimento fueron aislados para no permitir que se escurra allí algún elemento perjudicial, dañino o de cualquier otro tipo que obstruya la formación de los aminoácidos que probablemente estuvieron presentes en las condiciones primitivas del planeta. En el experimento no fue incluido ningún elemento, minerales o mixturas que sí existían en aquella época, los cuales posiblemente modificarían el curso de las reacciones. El oxígeno, que habría evitado la formación de los aminoácidos debido a la oxidación, es solamente uno de esos elementos destructores. Incluso bajo las condiciones ideales de laboratorio era imposible que los aminoácidos mantuvieran su existencia y evitaran la destrucción sin la intervención del mecanismo de la trampa de frío.
Origen de las células procariotas
Las primeras células procariotas que surgieron lo hicieron hace unos 3.500 millones de años y eran probablemente, heterótrofas y anaerobias. Obtenían la energía por fermentación de las moléculas orgánicas que existían en el caldo primitivo. A medida que aumento la población de estas células heterótrofas, esta materia fue agotándose.
Esto dio lugar a que algunas células evolucionasen y empezasen a utilizar otro sistema para obtener energía: la fotosíntesis.
En primer lugar surgieron las bacterias fotosintéticas anoxigénicas, es decir, las que no liberaban oxígeno a la atmósfera. (anaerobias: que viven en ambientes sin oxígeno presente; anoxigénicas, que no producen oxígeno). Lo que liberan en lugar de oxígeno es azufre, esto se debe a que en lugar de romper una molécula de agua rompen una de sulfuro de hidrógeno
El siguiente gran paso evolutivo respecto a la fotosíntesis fue la utilización del agua, ya que era mucho más abundante y más estable que los compuestos orgánicos y que el sulfuro de hidrógeno.
Este gran paso lo dieron las cianobacterias.
Hace unos 2.000 millones de años, las cianobacterias habían producido suficiente oxígeno para modificar la atmósfera terrestre sustancialmente. Muchos anaerobios obligados (aquellos que no viven en presencia de oxígeno) fueron dañados por el oxígeno, algunos desarrollaron modos de neutralizarlo o se restringieron a vivir en áreas donde este no penetra.
Algunos organismos aerobios se adaptaron a vivir desarrollando una ruta metabólica que utilizaba el oxígeno para obtener mucha más energía a partir de una molécula de glucosa y transformarla en ATP: la respiración aerobia.
- La aparición de organismos aerobios tuvo varias consecuencias:
- Los organismos que usan el O2 obtienen más energía de 1 molécula de glucosa que la que obtienen los anaerobios por fermentación, por lo tanto son mucho más eficientes.
- El O2 liberado a la atmósfera era tóxico par los anaerobios obligados, que se confinaron a áreas restringidas.
- Se estabilizó el oxígeno y el dióxido de Carbono en la atmósfera, y por lo tanto el Carbono empezó a circular por la ecósfera.
- En la atmósfera superior el O2 reaccionó para formar OZONO (O3) que se acumuló hasta formar una capa que envolvió a la tierra e impidió que las radiaciones ultravioletas del sol llegaran a la tierra... pero con su ausencia disminuyó la síntesis abiótica de moléculas orgánicas.
Hace entre 2000 –1500 millones de años, se dio un segundo gran paso en la evolución celular, este fue la aparición de las células eucariotas; sin este paso, posiblemente no se hubiesen formado los seres superiores.
Para explicar la complejidad de las Eucariotas Lynn Margulis propuso en 1968 la Teoría de la endosimbiosis. Según esta hipótesis, hace unos 2000 millones de años la atmósfera ya contenía suficiente oxígeno como consecuencia de la fotosíntesis de las Cianobacterias, ciertas procariotas habrían adquirido la capacidad de usar el oxígeno para obtener energía y fueron fagocitados por células de mayor tamaño, sin que existiera una digestión posterior. Así la pequeña célula aeróbica se transformó en la mitocondria y esta asociación pudo conquistar nuevos ambientes.
De forma análoga, procariotas fotosintéticos (cianobacterias) fueron ingeridos por células no fotosintéticas de mayor tamaño, y fueron los precursores de los cloroplastos.
Argumentos a favor:
§ El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
§ Las mitocondria y los cloroplastos contienen ADN bicatenario circular cerrado covalentemente - al igual que los procariotas- mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas bicatenarios lineales.
§ Están rodeados por una doble membrana, lo que concuerda con la idea de la fagocitosis: la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción que la habría englobado en una vesícula.
§ Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por fisión binaria al igual que los procariotas (los eucariotas lo hacen por mitosis).
§ En mitocondrias y cloroplastos los centros de obtención de energía se sitúan en las membranas, al igual que ocurre en las bacterias.
§ En general, la síntesis proteica en mitocondrias y cloroplastos es autónoma.
§ En mitocondrias y cloroplastos encontramos ribosomas 70s, característicos de procariotas, mientras que en el resto de la célula eucariota los ribosomas son 80s.
§ Varias especies de Cianobacterias viven dentro de otros organismos como plantas y hongos, lo que demuestra que esta asociación no es difícil de mantener.
EL SURGIMIENTO DE LOS ORGANISMOS SUPERIORES
En la Era Precámbrica surgen los primeros organismos pluricelulares heterótrofos alterando el equilibrio en los ecosistemas marinos. Estos metazoos constituyen un nuevo eslabón en las cadenas tróficas.
Paralelamente a este acontecimiento, se estabiliza el nivel de oxígeno en la atmósfera.
La presión adaptativa que debieron soportar las primeras formas de vida pluricelular, determinó el surgimiento de nuevas especies a partir de un tronco común, proceso conocido como Radiación adaptativa. Así, en la diversificación de los reinos, a lo largo de los últimos 700 millones de años, aparecieron diferentes organismos que dieron lugar a verdaderas revoluciones poblacionales en conjunto con el ambiente.
¿Cómo surgen los organismos pluricelulares?
Con las modificaciones que sufría la Tierra, los organismos celulares fueron evolucionando, proceso gradual que configuró un sistema que contenía células que desempeñaban una función específica como reproducción, digestión, respiración y excreción, dando origen a los organismos pluricelulares, que abarcan desde los microscópicos como el zooplancton hasta los macroscópicos como la ballena azul.
A lo largo del tiempo los organismos fueron evolucionando, de esto se tienen pruebas gracias a los fósiles que nos muestran a los ancestros de los actuales seres vivos. Según los estudios, los primeros organismos pluricelulares aparecen hace 500 millones de años, estos eran organismos invertebrados que no poseían un esqueleto óseo, posteriormente algunos se separaron del grupo y adaptaron un esqueleto más rígido hasta estar osificado y se les denomina vertebrados; en cuanto a las plantas, tuvieron también su evolución, la cual fue paralela a la de los animales. Los anfibios por su parte, se originaron hace 300 millones de años y han continuado hasta nuestros días con algunas variaciones en relación a sus ancestros, los mamíferos aparecieron hace un poco más de 75 millones de años y las aves surgieron hace 30 millones de años, finalmente el hombre empezó a evolucionar hasta su forma actual hace cerca de 20 a 50 millones de años.
HETEROGÉNESIS:
Afirma la existencia de una evolución química que culmina con el surgimiento de las primeras formas de vida que fueron procariotas.
Presenta dos variantes:
Endógena: cuando toda la evolución química ocurre en nuestro planeta.
Exógena: cuando parte de la evolución química sucede fuera del planeta y a él llegan moléculas que continuarán evolucionando hasta la formación de seres vivos.
Para quienes afirman la Heterogénesis (en cualquiera de sus variantes) las etapas principales en la evolución prebiótica son, según Dayson F.(Los Orígenes de la vida, 1999):
1. Etapa geofísica: incluye la historia primitiva de la Tierra y en especial de la naturaleza de la corteza, los océanos y la atmósfera primitivos.
2. Etapa química: trata de la síntesis de los monómeros básicos de la vida, especialmente aminoácidos y nucleótidos y de los polímeros que forman: proteínas y ácidos nucleicos.
3. Etapa biológica: estudia la aparición de una organización biológica, con la construcción de una población coordinada de moléculas grandes con funciones catalíticas a partir de una mezcla al azar de componentes básicos. Progresivamente se adquiere el metabolismo, la autoperpetuación y el aislamiento, sin que el orden indique una secuencia específica.
Esta etapa se completa con la formación de los organismos procariotas. Las etapas geofísica y química de la evolución prebiótica se comprenden bastante bien, pero la etapa biológica es en donde se encuentran los mayores interrogantes.
PANSPERMIA:
Sostiene que la vida llegó al planeta en forma de bacterias o sus esporas y aquí evolucionó.
En realidad esta hipótesis explica el origen de la vida en nuestro planeta, no el origen de la vida en sí.
Presenta también dos variantes:
· Espontánea: plantea que por medio del polvo interestelar o los meteoritos nuestro planeta recibió las primeras formas de vida.
· Dirigida: supone que otras civilizaciones, desde otras regiones del universo, mandaron vida al planeta, una especie de “siembra espacial”.
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