El origen de la vida en la Tierra
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Una pregunta fundamental
A partir del momento en que se acepta la evolución como un hecho, se acepta implícitamente que todos los seres vivos estamos emparentados y tenemos un
antecesor muy lejano que es común a todos. Dicho antecesor fue el primer ser vivo sobre nuestro planeta, o por lo menos el primero que logró
dejar descendientes. Pero, si toda célula proviene de otra preexistente, como enuncia la teoría celular, ¿de dónde surgió la primera célula? |
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Hace miles de millones de años...
Los científicos han calculado que el universo se originó hace unos 15.000 millones de años. La edad de nuestro sistema solar y de nuestro
planeta está calculada en 4.500 ó 5.000 millones de años. Las pruebas de vida más antiguas halladas hasta ahora fueron datadas en 3.800 millones de años.
Estas pruebas corresponden a restos fósiles de algas cianofitas (procariotas) encontradas en unas rocas conocidas como estromatolitos. Sin embargo, no se supone
que estas fueron las primeras células en aparecer, sino las primeras de las cuales quedaron restos, al menos que se hayan descubierto. |
¿Cómo era el planeta primitivo?
Cuando surgió la vida, las condiciones de nuestro planeta eran muy diferentes de las actuales. El planeta se enfriaba gradualmente y había gran cantidad de energía disponible: radiación ultravioleta que llegaba sin ningún tipo de filtro, energía radiactiva, rayos cósmicos, energía volcánica y energía eléctrica producida en las tormentas. La atmósfera primitiva no tenía la composición actual; por ejemplo, no existía oxígeno (O2). Se cree que la atmósfera estaba compuesta por gas metano (CH4), amoníaco (NH3), gas hidrógeno ((H2) y vapor de agua. No hay acuerdo sobre la presencia de otros gases. A este tipo de atmósfera se la llama “reductora”.
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Y volvemos a la pregunta... ¿Cómo surgió la primera célula? En1925, el científico ruso Alexander Oparin propuso una hipótesis para explicar cómo pudo haber surgido la vida en aquellas condiciones. La existencia de sustancias orgánicas es un requisito para formar una célula y las sustancias orgánicas sólo provienen de los seres vivos. Pero las primeras debieron formarse antes de que ningún ser vivo existiera. Las primeras sustancias orgánicas debieron haberse formado por síntesis prebiótica (anterior a la vida). Según Oparin, la energía diponible en la Tierra, proveniente de las distintas fuentes mencionadas, habría causado reacciones químicas entre los gases de la atmósfera. A partir de dichas reacciones se habrían podido formar algunas sustancias orgánicas muy simples, que arrastradas por las lluvias se habrían acumulado en los océanos en formación. A medida que se acumulaban iban reaccionando entre sí y formando sustancias orgánicas más complejas. Éstas no se descomponían, como habría sucedido hoy, ya que entonces no había oxígeno ni seres vivos, que son los responsables de la descomposición.
Los océanos llenos de moléculas orgánicas debieron tener una
consistencia espesa y se dio en llamarlos “la sopa o el caldo primitivo”. En ese medio, distintas moléculas pudieron agruparse espontáneamente, hasta que algunas
se rodearon de una membrana. Estas agrupaciones, a las que Oparin denominó “coacervados” podrían considerarse los antecesores de una célula. Si con el correr del
tiempo, algún coacervado lograba construir o incorporar alguna sustancia apta para ser el material genético y así poder reproducirse, entonces ese coacervado ya sería una célula.
La primera célula debió surgir de la sopa primitiva. A partir de entonces, las primeras descendientes iniciaron la lucha por aprovechar los recursos del medio y
así empezó a actuar la selección natural. Es decir, comenzó la evolución biológica.
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Un experimento famoso
En 1953, en la Universidad de Chicago, los químicos Stanley Miller y Joseph Urey, realizaron un experimento fundamental: la reproducción en laboratorio de las condiciones reinantes en la Tierra primitiva hace cuatro mil millones de años. El experimento consistió en colocar en un matraz los gases que se suponía se hallaban en la Tierra primitiva: H2 ,NH3, CH4 y H2O (en forma de vapor). Los gases circulaban por un sistema cerrado de tubos hacia otro matraz, donde eran sometidos a descargas eléctricas semejantes a las que existían en la atmósfera primitiva. Los productos de estas reacciones se acumulaban disueltos en la parte inferior del mecanismo. Tal como proponía la hipótesis de Oparin, se obtuvieron compuestos orgánicos sencillos.
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Sinopsis del vídeo Hace 4 millones de años, nuestra heroína Piccolina, una molécula de agua congelada dentro de un meteorito, aterriza en nuestro planeta. Cuando el hielo se derrite, moléculas de H2O como Piccolina empiezan a convertirse en agua líquida, el elixir de la vida. En el agua, Piccolina interacciona con moléculas de todo tipo, que se enlazan y combinan formando moléculas cada vez más y más complejas. Piccolina y moléculas complejas se quedan atrapados en el interior de la membrana hecha de moléculas grasas. Así evoluciona la primera célula, el comienzo de la vida ... |
La evolución de las primeras células
Las primeras células surgidas hace alrededor de 3.800 millones de años fueron muy simples, de tipo procariota, como las
bacterias actuales. Eran heterótrofas, se alimentaban de la materia orgánica de la sopa primitiva y respiraban sin usar oxígeno (O2), un tipo de respiración llamada
anaeróbica (an: sin; aeróbica: de aire). A medida que se reproducían y poblaban los mares, iban consumiendo la sopa. Cuando las sustancias orgánicas escasearon, estos procariotas
empezaron a alimentarse de otros. De continuar así, todos habrían desaparecido.
Pero aparecieron algunas células mutantes, que habían adquirido la capacidad de fabricar sus propias sustancias orgánicas. Estos autótrofos fotosintéticos tuvieron mucho éxito,
pues esa capacidad les dio la ventaja de no depender de otros. Además, permitieron la supervivencia de los heterótrofos, pues les sirvieron de alimento. Estos seres fueron las algas verdeazules o
cianobacterias.
Las cianobacterias fueron las primeras células en realizar la fotosíntesis con desprendimiento de oxígeno (O2). Esto produjo un cambio muy importante en el
planeta, pues el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. La atmósfera pasó de reductora a oxidante. La aparición de oxígeno (O2) tuvo varias consecuencias
importantes:
- Muchos procariotas anaeróbicos no lo toleraron: tuvieron que limitarse a ambientes donde el oxígeno (O2) no llega, como los fondos de los pantanos.
- Otros, gracias a mutaciones ocurridas en sus genes, no sólo toleraron el oxígeno (O2), sino que también empezaron a utilizarlo en la respiración. Apareció así la respiración aeróbica (que utiliza “aire”).
- A partir del oxígeno (O2) empezó a formarse la capa de ozono (O3).
Los océanos primitivos ya contaban con:
- procariotas heterótrofos anaeróbicos,
- procariotas autótrofos aeróbicos (cianobacterias)
- procariotas heterótrofos aeróbicos.
La aparición de los eucariotas
El siguiente paso significativo en la evolución fue la aparición de las células eucariotas hace aproximadamente 1.500 millones de años. Hay distintas hipótesis que tratan de explicar cómo se originaron los primeros eucariotas a partir de los procariotas. Una de las más aceptadas es la teoría endosimbiótica de Lynn Margulis. Según Margulis, el antecesor de los eucariotas incorporó a células procariotas con las que estableció una relación simbiótica permanente de mutua dependencia. Así, los procariotas incorporados se convirtieron en distintos organoides dentro del eucariota primitivo. Los procariotas aeróbicos habrían dado origen a las mitocondrias y los fotosintéticos a los cloroplastos. Las mitocondrias están presentes en todos los eucariotas (con alguna excepción).
De los eucariotas que solo incorporaron mitocondrias habrían descendido los protozoos, los hongos y los animales.
En cambio, de aquellos que además incorporaron cloroplastos, habrían descendido las algas eucariotas y las plantas.
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La evolución de los eucariotas
Los eucariotas tienen un núcleo organizado y desarrollan
divisiones celulares más complejas, así como la reproducción sexual. Esto les posibilitó una evolución más rápida. |
