Origen del Universo

SEMANA 01

El origen del universo: teorías. Posibles trayectorias de Síntesis orgánicas primarias. Formación de monómeros biológicos. Origen de la vida. Teorías sobre el origen de la vida: -Generación espontánea, teoría pre-biótica. Formación de las primeras estructuras y sistemas biológicos.

Origen del Universo

Es difícil que un ser humano no se haya preguntado nunca acerca del origen de la vida y del universo que la alberga, puesto que son interrogantes inherentes a nuestra propia naturaleza racional. Más allá de toda concepción filosófica o dogmática que trate de darle una respuesta a la trama humana, es evidente que aún nuestro espíritu esta inquieto.

Desde el surgimiento de las primeras civilizaciones, el hombre se preguntó el por qué de la luz y de la oscuridad, el por qué del trueno y del relámpago, el por qué de la vida y la muerte y su instintivo modo de abordar la realidad le hizo pensar en moradas recónditas donde seres eminentemente superiores, manejaban sus destinos y los del mundo.

Una enmarañada gama de religiones y leyendas pasaron a ser parte del patrimonio cultural de todos los pueblos de la tierra, como muestra inequívoca de esa enorme curiosidad intelectual que nos ha embargado desde el principio de la historia. El desarrollo del pensamiento científico ha desplazado la frontera del conocimiento hacia ámbitos antaño especulativos, dejándonos un amplio marco de conceptos e ideas y entregándonos valiosas herramientas para juzgar y desarrollar nuestras propias opiniones a la hora de mirar el enorme espacio rebozante de vida que nos rodea.

Para tener una idea más o meno clara acerca de la enorme extensión temporal del cosmos, juguemos con la imaginación y atengámonos a las sugerencias de Carl Sagan para graficar lo que ha sido de éste desde sus orígenes. El famoso astrónomo estadounidense ideó un calendario cósmico en el que la totalidad de los 15.000 millones de años atribuidos al universo transcurren en un año terrestre.

De acuerdo a este calendario, toda la historia humana transcurre en el último minuto, de la última hora, del 31 de diciembre. Esto nos da una gráfica idea de lo efímera que ha sido nuestra existencia comparada con la evolución del universo. Pero nuestra insignificancia va más allá: el lugar físico que ocupamos en el espacio no representa más que un átomo flotando en un océano inconmensurable

Según esta analogía, un segundo representa 5OO años de nuestra historia y podemos fechar los acontecimientos más significativos de la manera siguiente:

Calendario Cósmico de Carl Sagan

1 de enero 00:00 hs. Se produce el Big Bang, la explosión inicial del huevo cósmico que dio origen al universo.

1 de enero 00:10 hs Se forman los primeros átomos y la energía irradiada va llenando poco a poco el naciente espacio-tiempo.

1 de setiembre 00:00 hs Se produce la formación del Sistema Solar a partir de una nube de gas y polvo.

25de setiembre 00:00 hs En la Tierra, hacen su aparición los primero seres vivientes (microscópicos)

15 de diciembre 00:00 hs Se rompe el monopolio de las algas verde-azules con la llamada explosión del cámbrico, donde los seres vivos se diversificaron de forma violenta adaptándose a los ambientes más disímiles.

24 de diciembre 00:00 hs Aparecen los dinosaurios, dominadores absolutos del planeta durante 160 millones de años, hasta su extinción el 29 de diciembre.

31 de diciembre 23:00 hs Aparece el Homo sapiens

31 de diciembre 23:59:00 hs El hombre comienza a vivir en la edad de piedra

31 de diciembre 23:59:52 hs Surge el imperio babilónico.

31 de diciembre 23:59:56 hs Estamos en los tiempos de Jesús y del emperador romano Augusto

31 de diciembre 23.59:59 hs Cristóbal Colón descubre América.

31 de diciembre 24:00 hs Tiempo presente.

De acuerdo a este calendario, toda la historia humana transcurre en el último minuto, de la última hora, del 31 de diciembre. Esto nos da una gráfica idea de lo efímera que ha sido nuestra existencia comparada con la evolución del universo. Pero nuestra insignificancia va más allá: el lugar físico que ocupamos en el espacio no representa más que un átomo flotando en un océano inconmensurable

TEORIAS ACERCA DEL ORIGEN DEL UNIVERSO

TEORÍA DEL BIG-BANG

El Big Bang, o "gran explosión", es una de las teorías científicas más populares y actualmente goza de un alto grado de aceptación, término acuñado en los años 40 por el astrónomo Fred Hoyle, quien, no fue partidario de ella. Se basa en acontecimientos físicos como la expansión del universo, las cantidades relativas de hidrógeno y helio, y la existencia de la radiación térmica cosmológica (radiación de fondo).

De acuerdo con esta teoría el Universo comenzó a formarse hace unos 15.000 millones y nos dice que toda la materia, el tiempo y el espacio estuvieron originalmente condensados en un punto de altísima densidad donde, tras una tremenda explosión, inició su expansión como la superficie de un globo que se hincha. Pencias y Wilson, premios Nobel de física de 1978, por la detección de "La microonda cósmica", midieron el eco residual originado por el "Big-Bang". Otros métodos, han confirmado la teoría de que las partes constitutivas del Universo están en expansión. Racimos galácticos, cada uno con miles de millones de estrellas como el Sol se van separando unas de otras a grandes velocidades.

El "Big-Bang" generó enormes temperaturas y sus consecuencias aún persisten en el espacio: la radiación residual suministra una temperatura uniforme y medible de 3º F. El Universo podría continuar su expansión hasta alcanzar la nada absoluta; o tal vez, en algún punto, iniciar un nuevo proceso de condensación en un largo recorrido hacia un nuevo "Big-Bang".

Durante el BIG-BANG las reacciones nucleares convirtieron el 20% del hidrógeno en helio, y las primeras estrellas se formaron por mezcla de 80% de hidrógeno con 20% de helio.

TEORÍA DEL UNIVERSO PULSANTE

Esta teoría, viene a responder la siguiente pregunta: ¿qué había antes del Big bang?

Muchos científicos se inclinan a pensar que la evolución del universo abarca una dimensión temporal que va mucho más allá de la explosión primordial y de la actual expansión. Sostienen que el tiempo y el espacio no se crearon conjuntamente con el Big bang, sino que consideran al cosmos como una entidad eterna.

Supone que la velocidad de recesión de dichos objetos era mayor en el pasado que hoy, sostiene que en un futuro inminente, la fuerza gravitatoria resultante del universo será capaz de frenar su expansión, hasta el punto de iniciar el proceso contrario, es decir, una contracción. Todos los cuerpos celestes comenzarían a acercarse unos a otros a una velocidad cada vez mayor, hasta encontrarse en un mismo punto y constituir otra vez el huevo cósmico. (Big-crunch). Este huevo, después de cierto lapso de tiempo, volvería a estallar, dando origen a otro universo expansivo.

El ciclo se repetiría eternamente, perpetuándose en el tiempo. Nuestro universo sería el último de muchos surgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones (pulsaciones). El momento en que el universo se desploma sobre si mismo atraído por su propia gravedad es conocido como "Big crunch" en el ambiente científico.

El Big crunch marcaría el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo, tras el subsiguiente Big bang que lo forme. Si esta teoría llegase a tener pleno respaldo, el Big crunch ocurriría dentro de unos 150 mil millones de años. Si nos remitimos al calendario de Sagan, esto sería dentro de unos 10 años a partir del 31 de diciembre

TEORIA DEL ESTADO ESTACIONARIO

Si la teoría del Big bang goza de popularidad, no todos los científicos comparten sus postulados.

Muchos consideran que el universo es una entidad que no tiene principio ni fin, porque no comenzó con una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver a nacer.

Teoría que se opone a la tesis de un universo evolucionario es conocida como "teoría del estado estacionario" o "de creación continua" que nace a principios del siglo XX, por el astrónomo inglés Edward Milne y según ella, los datos recabados por la observación de un objeto ubicado a millones de años luz, deben ser idénticos a los obtenidos en la observación de la Vía láctea desde la misma distancia, Milne llamó a su tesis "principio cosmológico perfecto".

En 1948 los astrónomos Bondi, Gold y Hoyle retomaron este pensamiento y añadieron nuevos conceptos, generando el "principio cosmológico perfecto" como alternativa para quienes rechazaban la teoría del Big bang, la que establece:

 El universo no tiene un génesis ni un final, ya que la materia interestelar siempre ha existido.

 Sostiene que el aspecto general del universo, no sólo es idéntico en el espacio, sino también en el tiempo.

De esta forma, el cosmos se ha mantenido igual y con una densidad constante desde siempre. Evidentemente, en el futuro, tampoco cambiará.

Sin embargo, hay realidades irrefutables que tales ideas parecen contradecir. Si el universo se mantiene igual tanto en el espacio como en el tiempo, ¿como explicar la actual expansión de las galaxias, que paulatinamente terminarán por cambiar el aspecto del cosmos? ¿Como se explica la transformación continua de hidrógeno en helio que traerá como consecuencia la formación de un universo saturado de materiales pesados y galaxias envejecidas?

Los tres astrónomos explicaron que el aspecto del cosmos no variará, porque el espacio dejado por las galaxias que se alejan será ocupado por nuevos conglomerados que irán surgiendo por la condensación de la materia creada continuamente a partir de la nada. Dicha afirmación, un tanto extravagante, parece violar la ley de la conservación de la energía. Sin embargo, para el trío de científicos, bastará que surja (a partir de la nada) un sólo átomo de hidrógeno por cada mil millones de metros cúbicos de espacio en forma constante, para que el hidrógeno del universo sea renovado y reemplace a aquél que sea consumido en las reacciones termonucleares de las estrellas.

Algunos astrónomos sugieren que la materia creada proviene de la transformación de energía generada por la misma expansión de las galaxias, tal como lo postuló Einstein en su famosa ecuación E=m*c2.

TEORIA DE LA GEOMETRIA DEL UNIVERSO

Antiguamente se imaginaba que el cielo estaba contenido en una enorme bóveda esférica que giraba permanentemente sobre sus cabezas. De ahí el nombre de bóveda celeste poblada por una gran variedad de seres y objetos mitológicos que nos hablan de la fascinación del hombre por este hermoso velo negro.

Muchos científicos han dedicado gran parte de su tiempo a investigar sobre la geometría del cosmos, entre ellos, Albert Einstein galardonado con el premio nobel en 1922, el joven Einstein tenía 26 años cuando revolucionó la física clásica y el pensamiento científico con su teoría de la relatividad (1905). Esta se convirtió pronto en una nueva herramienta que permitió a los científicos indagar más a fondo en los problemas planteados en cosmología, admitiendo la elaboración de teorías muy concretas.

El espacio físico donde nos movemos posee una geometría euclidiana. En este espacio tridimensional, una línea recta, que es una infinita sucesión de puntos, se prolonga indefinidamente en una dirección determinada. De acuerdo con la teoría de Einstein, la presencia de un cuerpo masivo distorsiona el espacio tiempo a su alrededor.

El 29 de mayo de 1919 se pudo comprobar esta tesis al producirse un eclipse de sol. La luz de las estrellas que se encontraban en la dirección del sol presentaban, efectivamente, las desviaciones en su trayectoria que Einstein había predicho. Por tanto, en el universo, el espacio físico se ve distorsionado por la presencia de cuerpos de enorme masa, y un rayo de luz, que tiene una trayectoria rectilínea, se desvía. Podemos concluir entonces que, mientras el espacio a escala local es de geometría euclidiana, a gran escala adquiere una geometría influenciada por la relatividad.

Los modelos teóricos ideados por los científicos consideran dos aspectos de vital importancia: la densidad del cosmos y la fuerza de gravedad que la materia genera. Ambos se encuentran estrechamente ligados al posible desarrollo que tenga la evolución del universo en el futuro, los modelos básicos del universo son tres;

 El universo plano con geometría euclidiana.

 El universo esférico relativista o de curvatura positiva.

 El universo hiperbólico o de curvatura negativa.

Si pensamos en un universo que posee la fuerza suficiente para iniciar una contracción (universo pulsante), el cosmos sería cerrado y enmarcado dentro de una geometría esférica. La expansión del universo sería equivalente a inflar un globo, donde todos los puntos de la superficie se separan unos de otros. La esfera representa una superficie finita e ilimitada, donde existen dos dimensiones que se curvan en una tercera. Si caminamos por esta superficie esférica en línea recta, terminaremos por llegar al punto de partida. Paralelamente, el modelo esférico del universo consta de tres dimensiones que se curvan en una cuarta debido a la distorsión del espacio tiempo según hemos visto. Un rayo de luz que viaje en línea recta, terminaría por llegar a su lugar de origen en este universo relativista.

En cambio, si el universo no tuviese la fuerza gravitatoria suficiente para frenar su expansión, todos los cuerpos celestes, se separarían por siempre unos de otros y se enfriarían para dar origen a un universo oscuro y de densidad casi nula. Se curvará negativamente, adquiriendo una geometría hiperbólica similar, en apariencia, a una silla de montar.

Es importante destacar que el universo, actualmente en expansión, solo será capaz de frenarse si existe una fuerza gravitatoria neta que lo haga posible, para que exista tal fuerza, se requiere una cantidad determinada de materia que la genere. Los cálculos actuales tendientes a encontrar la masa del universo, nos hablan de un número inferior al mínimo que se necesita para detener el avance de las galaxias, lo que implicaría que vivimos en un universo hiperbólico, con todas las características señaladas para el tercer modelo.

Pero la duda persiste aún en el mundo científico. Muchos investigadores opinan que, con la tecnología actual, es imposible detectar la totalidad de la masa del universo, habiendo partículas "invisibles" para nuestros instrumentos. Esta cantidad de materia obscura cubriría la masa faltante para lograr una fuerza gravitatoria capaz de frenar al universo, incluso, iniciar su contracción

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS.

La atmósfera primitiva y la aparición de la vida.

Cuando la vida apareció sobre la tierra, en la atmósfera había muy poco oxígeno. La primera atmósfera de la tierra, de más de 4,5 millones de años, estaba compuesta por Hidrógeno y Helio, que procedían de la niebla original. Sobre la tierra había volcanes activos, que expulsaron a lo largo de millones de años dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua, además de, en menores cantidades otros gases como , hidrógeno, monóxido de carbono, metano, amoniaco y ácido sulfúrico. Estos gases formaron durante probablemente dos millones de años la atmósfera en la que tuvieron su origen las primeras etapas de la vida. La hidrosfera que se iba desarrollando debió ser salada y la temperatura superficial media del planeta estar por encima del punto de congelación del agua y por debajo de su punto de ebullición. Se estaba produciendo el efecto invernadero a causa del dióxido de carbono, vapor de agua y amoniaco atmosférico.

A partir de los componentes de esta atmósfera se crearon las primeras moléculas orgánicas: los aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas), la purina, la pirimidina y el azúcar (elementos constituyentes de los ácidos nucleicos) y los lípidos (elementos constituyentes de las membranas celulares). Para que la primera fase de la aparición de la vida pudiera ocurrir, fue necesario:

 una o varias fuentes de energía,

 una concentración local de macromoléculas orgánicas

 efectos catalíticos para acelerar y dirigir el proceso.

La energía necesaria para la síntesis de estos compuestos químicos procedían de la radiación solar ultravioleta, la energía eléctrica meteórica y las reacciones químicas inorgánicas exorgónicas. Los compuestos orgánicos abiógenos (formados sin vida como condición previa) se unieron para dar lugar a las primeras unidades vivas: los protobiontes.

Antes de que surgiera la primera célula, debieron de producirse cuatro etapas:

1. Formación de moléculas de ARN capaces de dirigir su propia síntesis, es decir, autocopiativas.

2. Desarrollo de mecanismos por los que el ARN pudiera dirigir la síntesis de proteínas.

3. Formación de una membrana lipídica y su ensamblaje para poder rodear a la mezcla autorreplicante de ARN y proteínas.

4. En una fase posterior del proceso evolutivo el ADN pasó a ocupar el puesto del ARN como material genético.

Los protobiontes se desintegraban de nuevo muy rápidamente a causa de influencias mecánicas, es probable que los primeros protobiontes solo crecieran, ya que las sustancias determinadas en su interior eran sintetizadas cada vez en cantidades mayores. Una vez llenas de dichas materias explotaban. Si explotaban mientras estaban sumergidas formaban inmediatamente nuevas esferitas gracias a los extremos insolubles de la molécula lipoidea.

En estas nuevas esferitas, los elementos estaban mezclados de otro modo: algunas moléculas de la esfera madre faltaban, mientras que otras, nuevas, procedían del caldo original en el que estaban sumergidas, repitiéndose innumerables veces creándose finalmente un protobionte que contenía las enzimas y ácidos nucleicos apropiados, capaces de leer los ácidos nucleicos y seguir sus instrucciones para sintetizar componentes de la membrana, enzimas y nuevamente ácidos nucleicos. Dichas formaciones funcionales, envueltas por una superficie celular fija, se denominan eobiontes. Así pudo originarse la primera célula:

 Sobre una solución acuosa que contenía diversas macromoléculas había una película de ácidos grasos

 Se levantan gotas debido a las olas provocadas por el viento,

 Rodeadas por una capa sencilla de lípidos

 La capa sencilla se transforma rápidamente en una doble cuando la esférica vuelve a caer sobre la película de grasa y se hundía

 La doble membrana tan solo era permeable a moléculas de agua y sustancias liposolubles, las otra moléculas únicamente podían atravesarlas si al formarse la esfera quedaran grandes moléculas atrapadas entre los lípidos, que ahora pueden servir como compuertas de transporte

 Dándose una importante característica de la membrana biológica, la semi- impermeabilidad.

La sencilla célula arcaica así creada estuvo compuesta por:

 Una doble membrana en la que han quedado atrapadas moléculas de transporte, y

 Un espacio interior que contiene moléculas con información, como por ejemplo el

ADN,

 Moléculas metabólicamente activas como las enzimas

Los protobiontes siguieron creándose pero no podían reproducirse de modo regular. Los primeros eobiontes con metabolismo y mecanismos de crecimiento y automultiplicación funcionales, se alimentaba de los protobiontes. Allí donde los protobiontes y moléculas orgánicas libres empezaban a escasear, aparecía la competencia por dichos recursos entre los eobiontes.

Los eobiontes evolucionaron, dividiéndose en dos vías de alimentación:

Una de ellas desarrollo un sistema efectivo de ingestión de partículas orgánicas por fagocitosis. De este grupo resultaron posteriormente los organismos multicelulares

En la otra vía alimenticia se encontraban los que conseguían energía primeramente por fermentación. Los descendientes de estos eobiontes son los procariontes: las arqueobacterias y las eubacterias.

Las arqueobacterias, que no toleran, siguieron su propio camino evolutivo. Las eubacterias empezaron a utilizar la energía solar para, partiendo de CO2 y de H2SO4, con adición de agua y sulfuro, sintetizar sustancias celulares. Otras, las más importantes, reducían el CO2 utilizan agua, liberando oxígeno, agua y CH2O (formaldehído).

Estas eubacterias constituyeron las primeras bacterias fotosintéticas entre ellas destacaban las cianobacterias, también denominadas algas azules, que fueron liberando oxígeno paulatinamente condición indispensable para que, hace aproximadamente 1500 millones de años, se pudieran crear los procariontes con metabolismo aeróbico, es decir, que respiraban oxígeno, por lo tanto, también para la formación de las primeras células eucariontes hace 1300 millones de años.

Algunas de estas células eucariontes formadas por simbiosis de bacterias aeróbicas (que darían lugar a las mitocondrias) y células anaeróbicas incorporarían más tarde pequeñas cianobacterias fotosintéticas que darían lugar a los cloroplastos de las actuales células vegetales.

Además el desarrollo de la fotosíntesis produjo la evolución de la biosfera mediante dos mecanismos:

 fotolisis espontánea del agua de las capas superiores de la atmósfera primitiva

 fotolisis del agua por fotosíntesis;

Sus principales pruebas se basan en: la existencia de cianobacterias y los productos de la actividad metabólica (estromatolitos) y diverso datos sedimentológicos que indican la presencia de oxígeno libre desde hace 2500 a 2000 millones de años

Visión histórica del problema del origen de la vida.

El Creacionismo

1.- Creacionismo (Fijistas creacionistas)

Desde la antigüedad han existido explicaciones creacionistas que suponen que un dios o varios pudieron originar todo lo que existe. A partir de esto, muchas religiones se iniciaron dando explicación creacionista sobre el origen del mundo y los seres vivos acerca de cómo se originaron los seres vivos como son las siguientes.

Creacionismo es una doctrina religiosa que asegura que cada cosa existente fue creada por una Inteligencia Superior. Las personas que se adhieren a esta doctrina son llamados creacionistas, basan sus creencias en la magnificencia del universo, y sobre la armonía observada en sus leyes. Son partidarios de la Biblia, y aseguran que los mitos escritos en la Biblia se escribieron como metáforas a causa de la ausencia de razonamiento científico en la época cuando la Biblia fue inspirada. Admiten una serie de creaciones sucesivas o la creación máxima inicial, consideraban a las especies inmutables, todas ellas habían sido creadas independientemente por Dios. Unas consideraban que había solo una creación de los monos creacionistas. Los fósiles eran los menos caprichos de la naturaleza

Cuvier destaca en su teoría catastrofista los cataclismos geológicos que destruyeron seres vivos hasta su extinción, interpretaba los fósiles como seres vivos, que habían desaparecido por algún cataclismo. Por tanto, los actuales habrían sido creados por Dios, poli creacionistas. El último cataclismo sería el diluvio y la última creación los seres actuales. El problema es que también encontró fósiles de peces. . D’Orbigny admite veintisiete creaciones sucesivas, que coinciden con los veintisiete pisos que describió en sus reportes

Los Creacionistas generalmente no niegan la ocurrencia de la evolución biológica, ni la teoría sobre el origen del universo, dicen que todas las leyes del universo fueron indicadas por esa Inteligencia Superior: Dios. Además, creen que Dios está implicado en el desempeño y/o acciones de cada entidad en el cosmos.Admite que la vida apareció por voluntad de una entidad superior, de un Creador, DIOS. Hay dos corrientes:

a) El Creacionismo fijista: Que admite la inmutabilidad de las especies.

b) El Creacionismo transforminista: Que admite la mutabilidad de las especies, es decir, la transformación. Se divide en:

* Los Monifilestistas: Admiten la creación de una especie única, tal vez fue un individuo único.

* Los Polifiletistas: Admiten la creación de varias especies (tipos), que al evolucionar originaron a otras, cada cual según su tipo.

Los que creen en los libros sagrados revelados, como Biblia, el Corán, los Vedas, etc., y en las revelaciones de Dios dadas a sus mensajeros, tales como Moisés, Muhammad, Buda, Krishna, Jesús, Confucio, etc., reciben el nombre de teístas, y a los que no creen en los libros sagrados, profetas, mensajeros, ni en las revelaciones del Dios, agregados divinos, etc., se denominan como deístas. La ciencia no se opone a la fe y la creencia en Dios. Es cierto que Usted puede ser un científico y ser a la vez una persona religiosa. El problema ocurre cuando se trata de dar una respuesta religiosa a algún hecho natural. Por ejemplo, si un biólogo describiera el origen del hombre diciendo que Dios modeló el barro para crearlo a Su Propia imagen, y omitiera intencionalmente la sucesión completa de la evolución.

Algo realmente raro es que los deístas aseguran que el cuento sobre la creación de hombre es un mito, y que de ninguna manera el hombre es la imagen y semejanza de Dios.

Según la teoría creacionista de la preformación, en el momento de la concepción, cualquier organismo en fase embrionaria está preformado y es una réplica perfecta de la estructura del adulto, la que crece gradualmente nutriéndose del huevo y del ambiente. Algunas preformistas propusieron que este adulto en miniatura estaba contenido en el óvulo materno (ovistas), mientras otros que estaba en el fluido seminal paterno (animalculistas). La forma más extrema de esta teoría fue el emboitement (encajamiento), propuesto por Bonnet, en el que el miembro inicial de una especie contenía en su interior los "gérmenes" preformados de todas las generaciones futuras. Para Bonnet ‘resulta más sencillo (para los preformacionistas) imaginar una época en la que la naturaleza elaboró y originó al mismo tiempo

Otra teoría creacionista fue la epigénesis, según la cual, el desarrollo de un embrión avanza con todo el conjunto de la creación, presente y futuro, que imaginar una creación continua a través de una diferenciación gradual de tejidos inicialmente uniformes e indiferenciados, hasta llegar a formar órganos que no estaban presentes en el momento de la concepción. Al principio se pensó que esta diferenciación se producía gracias a fuerzas místicas, no explicable por principio físico o químico; en la época de Von Baer, diferenciación y crecimiento eran aceptados como fenómenos naturales y explicables. Además, la primera síntesis bioquímica extra corporal de un compuesto orgánico (urea), realizada por Wohler en 1828, demostró que no había esencias místicas.

El hombre se cuestiona varias preguntas, ¿ qué es la vida?, ¿ cómo se inició?. Las primeras noticias provienen de los griegos, pero éstas no están demostradas. Hay dos teorías, por un lado unos pensadores suponían que la vida había aparecido en la Tierra y que había ido cambiando; por el otro lado estaban los que creían que la vida se estaba formando constantemente en la Tierra, esta idea constituyó lo que se llamaría Generación espontánea

2.- Generación Espontánea, Espontaneísmo:

Hasta el siglo XVII la validez de la teoría de generación espontánea propuesta por Aristóteles, no se había puesto en duda, esta teoría sostiene que los organismos pudieron formarse espontáneamente por organización de la materia no viviente. San Agustín y Santo Tomás de Aquino, aceptaban la generación espontánea a partir de principios divinos o demoníacos.

Desde la antigüedad este pensamiento sé tenía como aceptable, sosteniendo que la vida podía surgir del lodo, del agua, del mar o de las combinaciones de los cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua, y tierra. Aristóteles propuso el origen espontáneo para gusanos, insectos, y peces a partir de sustancias como él roció, el sudor y la humedad. Según él, este proceso era el resultado de interacción de la materia no viva, con fuerzas capaces de dar vida a lo que no tenia, a esta fuerza la llamo ENTELEQUIA.

La idea de la generación espontánea de los seres vivos, perduro durante mucho tiempo, creían que los insectos, roedores y otras formas vivientes se originaban a partir de sustancias sin vida.

Controversia a la Generación Espontánea

Algunos científicos no estaban conformes con esas explicaciones y comenzaron a someter a la experimentación todas esas ideas y teorías.

A finales del siglo XVII, en 1674 un holandés Anthony Van Leeuwenhock construyó unos aparatos que les permitía ver cosas que los ojos no veían, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, logro descubrir un mundo hasta entonces ignorado. Encontró en las gotas de agua sucia gran cantidad de microorganismos que parecían surgir súbitamente con gran facilidad, afirmaba que estos seres no aparecían por generación espontánea, sino que cuando el H2O se evaporaba, se quedaban en la tierra o bien se iban para el aire, y que éstos se reactivaban cuando se encontraban de nuevo en contacto con el H2O. Demostró la existencia que siempre había "animaluchos" o, microorganismos, en las sustancias en procesos de descomposición, descubrimiento que fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea".

En 1667, Johann B, van Helmont, medico holandés, propuso una receta que permitía la generación espontánea de ratones: "las criaturas tales como los piojos, garrapatas, pulgas, y gusanos, son nuestros huéspedes y vecinos, tomen nacimiento en nosotros o en nuestros excrementos, sino que también, si se comprime una camisa sucia en la boca de un vaso en que haya trigo, en el termino de más o menos veinte días, el fermento emanado de la camisa es alterado por el olor de los granos y transmuta el trigo vestido de su corteza en ratones. Y lo que es más admirable, es que no salen del trigo como pequeños abortos o medio formados, sino que están en su última perfección, sin que necesiten como los otros amamantarse de su madre, lo más notable es que estos ratones son de ambos sexos y se pueden cruzar con ratones que hayan surgido de manera normal..."

Por la época, Francisco Redí, médico italiano, hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea, demostró que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de huevecillos depositados por las moscas. Colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerro herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa, el tercero lo dejo descubierto, observo que en el frasco tapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y mal oliente, en el segundo pudo observar que, sobre la tela, había huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla, el tercer frasco tenia gran cantidad de larvas y moscas; experimento que empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como "generación espontánea" Redí echó por tierra en parte esta teoría con el experimento:

Carácter Grupo experimental Grupo testigo (control)

Experimento Frasco con carne y destapado Frasco con carne y tapado

Unos días después

Resultados El frasco se llenó de moscas El frasco no contenía moscas

Conclusión Por comparación de los dos grupos:

No hay generación espontánea para los gusanos de la mosca

A pesar de los experimentos de Redí, la teoría de la generación espontánea no había sido rechazada del todo, pues las investigaciones, de este científico demostraba el origen de las moscas, pero no el de otros organismos.

En el siglo XVIII Louis J’Oblot, al hervir extractos de plantas en recipientes cubriendo unos y dejando abiertos otros, observó que sólo en los abiertos se formaron los microorganismos. Estas experiencias no lograron convencer a sus compañeros.

En esos mismos tiempos, otro científico llamado Needham, sostenía que había una fuerza vital que originaba la vida. Sus suposiciones se basan en sus experimentos: hervía caldo de res en una botella, misma que tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos. Él afirmaba que el calor por el que había hecho pasar el caldo era suficiente para matar a cualquier organismo y que, entonces, la presencia de seres vivos era originada por la fuerza vital.

Sin embargo Spallanzani no se dejo convencer como muchos científicos de su época, realizando los mismos experimentos de Needham, pero sellada totalmente las botellas, las ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo a concluir que los organismos encontrados por Needham procedían del aire que penetraba a través del corcho.

Todo esto se complicó al obtener soluciones estériles y comprobar que el oxígeno es parte fundamental para el desarrollo de los microorganismos. Pero los partidarios de la generación espontánea pedían que las experiencias se realizasen sin "aire estropeado", por lo que no se podía esterilizar a altas temperaturas.

En 1862, Louis Pasteur, médico francés, realizo una serie de experimentos encaminados a resolver el problema de la generación espontánea. Él pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su hipótesis, diseño unos matraces cuello de cisne, en los cuales coloco líquidos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente, observo que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos del aire y aunque este entraba en contacto con la sustancia nutritiva, no había putrefacción de la misma. Para verificar sus observaciones, rompió el cuello de cisne de un matraz, y al entrar en contacto él liquido con el aire y los microorganismos que contenía él último, se producía una descomposición de la sustancia nutritiva De esta manera quedo comprobada por él celebre científico la falsedad de la teoría de la generación espontánea.

Todo esto dio lugar a que comenzasen la investigaciones sobre cuál fue el origen de la vida, planteado por químicos, físicos, filósofos, biólogos, etc.

La discusión sobre la generación espontánea se centra en los microorganismos: hay una polémica, que se resume a continuación

Carácter Needham Spallanzani Pasteur

Medio de

cultivo en balón Lo calentó, lo

selló y lo guardó Lo hirvió, lo

selló y lo guardó Lo hirvió, estiró el

cuello del balón y lo guardó

Unos días después

Resultados Observó microorganismo No observó Microorganismos No observó Microorganismos

Conclusión

Conclusión Hay Generación espontánea No hay Generación espontánea No hay Generación espontánea

Hubo otras teorías sobre el origen de la vida como la Panespermia, propuesta por Svente Arrhenius,

La Panspermia

Una propuesta más para resolver el problema del origen de la vida fue presentado por Svante Arrhenius, en 1908, su teoría se conoce con el nombre de panspermia, según la cual la vida ya no surgía en la tierra, supone que se originó en un momento dado en un lugar determinado del universo y de ahí anda viajando continuamente de un punto a otro, debió haber sido introducida desde otro planeta. Es decir la vida viajaría de un lugar a otro de las maneras más elementales.Según esta teoría la vida llego a la Tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior que, a u vez, se desprendieron de un planeta en la que existían. A esta teoría se le pueden oponer dos argumentos:

1. Se tiene conocimiento de que las condiciones del medio interestelar son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida. Además, se sabe que cuando un meteorito entra en la atmósfera, se produce una fricción que causa calor y combustión destruyendo cualquier espora o bacteria que viaje en ellos.

2. Es que tampoco soluciona el problema del origen de la vida, pues no explica como se formo esta en el planeta hipotético del cual se habría desprendido la espora o bacteria

Como esta teoría no resolvía el problema del origen de la vida declaró que la vida era eterna, anulando la cuestión del origen

Para Haeckel, la vida se creó en la tierra a partir de una materia inorgánica, que se juntaba formando, una sustancia (Albúmina viva) o un organismo que era equivalente a los infusorios.

Materia inorgánica + Albúmina viva = Infusorios

La teoría de Oparin – Haldane

Con el transcurso de los años y habiendo sido rechazada la generación espontánea, fue propuesta la teoría del origen físico-químico de la vida, conocida de igual forma como teoría de Oparin – Haldane. Se basa en las condiciones físicas y químicas que existieron en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo de la vida.

De acuerdo con esta teoría, en la Tierra primitiva existieron determinadas condiciones de temperatura, así como radiaciones del Sol que afectaron las sustancias que existían entonces en los mares primitivosLos elementos que se encontraban en la atmósfera y los mares primitivos se combinaron para formar compuestos, como carbohidratos, las proteínas y los aminoácidos. Conforme se iban formando estas sustancias, se fueron acumulando en los mares, y al unirse constituyeron sistemas microscópicos esferoides delimitados por una membrana, que en su interior tenían agua y sustancias disueltas, combinándose dé tal manera que dieron origen a los seres vivos.

En 1924, el bioquímico Alexander I. Oparin publico "el origen de la vida", obra en que sugería que recién formada la Tierra y cuando todavía no había aparecido los primeros organismos, la atmósfera era muy diferente a la actual, según Oparin, eta atmósfera primitiva carecía de oxigeno libre, pero había sustancias como el hidrógeno, metano y amoniaco. Estos reaccionaron entre sí debido a la energía de la radiación solar, la actividad eléctrica de la atmósfera y a la de los volcanes, dando origen a los primeros seres vivos.

En 1928, John B.S.Haldane, biólogo ingles, propuso en forma independiente una explicación muy semejante a la de Oparin. Dichas teorías, influyeron notablemente sobre todos los científicos preocupados por el problema del origen de la vida La atmósfera primitiva contenía vapor de agua (H2O), metano (CH4), amoniaco (NH3), ácido cianhídrico (HCN) y otros compuestos, los cuales estaban sometidos al calor desprendido de los volcanes y a la radiación ultravioleta proveniente del sol. Otra característica de esta atmósfera es que carecía de oxigeno libre necesario para la respiración.

Como en ese tiempo tampoco existía la capa formada por ozono, que se encuentra en las partes superiores de la atmósfera y que sirven para filtrar el paso de las radiaciones ultravioletas del sol, estas podían llegar en forma directa a la superficie de la Tierra.También había gran cantidad de rayos cósmicos provenientes del espacio exterior, así como actividad eléctrica y radiactiva, que eran grandes fuentes de energía. Con el enfriamiento paulatino de la Tierra, el vapor de agua se condeno y se precipito sobre el planeta en forma de lluvias torrenciales, que al acumularse dieron origen al océano primitivo, cuyas características definieran al actual.

Estos tipos de sistemas pluricelulares, podemos estudiarlos a partir de modelos parecidos a los coacervaros (gotas microscópicas formadas por macromoléculas a partir de la mezcla de dos soluciones de estas, son un posible modelo precelular). Estos son mezclas de soluciones orgánicas complejas, semejantes a las proteínas y a los azúcares. Debido a que esos sistemas precelulares tenían intercambio con su medio, cada vez se iban haciendo más complejos, hasta la aparición de los seres vivos.

Esos sistemas o macromoléculas, a los que Oparin llamo PROTOBIONTES, estaban expuestos a las condiciones a veces adversas del medio, por lo que no todos permanecieron en la Tierra primitiva, pues las diferencias existentes entre cada sistema permitían que solo los más resistentes subsistieran, mientras aquellos que no lo lograban se disolvían en el mar primitivo, el cual ha sido también llamado SOPA PRIMITIVA.

Después, cuando los protobiontes evolucionaron, dieron lugar a lo que Oparin llamo EUBIONTES, que ya eran células y, por lo tanto, tenían vida. Según la teoría de Oparin – Haldane, así surgieron los primeros seres vivos.

Estos primeros seres vivos eran muy sencillos, pero muy desarrollados para su época, pues tenían capacidad para crecer al tomar sustancias del medio, y cuando llegaban a cierto tamaño se fragmentaban en otros más pequeños, a los que podemos llamar descendientes, estos conservaban muchas características de sus progenitores.

Estos descendientes iban, a su vez, creciendo y posteriormente también se fragmentaban; de esta manera inicio el largo proceso de evolución de las formas de vida en nuestro planeta.

Tanto Oparin y Haldane (inglés), indistintamente llegaron a dos consideraciones iguales y propusieron una hipótesis sobre el origen de la vida, una teoría científica y materialista. Según ellos al principio, antes de la aparición de la vida, la atmósfera era completamente distinta a la actual, pues carecía de oxígeno, afirmación realizada al observar las rocas que contienen hierro, este se encuentra en forma reducida como resultado de haberse originado en un lugar exento de oxígeno que lo pudiera oxidar .por consecuencia la atmósfera primitiva fue anaerobia o anóxica.

La tierra estaba caliente, por lo que ir radiaba calor; se dilataba aumentando el volumen y la densidad .El calor, las descargas eléctricas y los rayos ultravioletas eran los tres factores que había en la Tierra primitiva. Moléculas sencillas e inorgánicas presentes en la atmósfera, por acción de las fuerzas de energía se rompieron y los radicales que reaccionaban entre sí originaron moléculas nuevas.

Durante millones de años, estas moléculas fueron acumulándose llegando a haber una cantidad asombrosa de moléculas orgánicas de carácter reductor. Estas se acumularían en el mar. Dentro del mar pueden reaccionar entre sí. En un momento las moléculas que formaban el ‘caldo’, se combinaron formando unas moléculas capaces de autoreplicarse. Posteriormente, las moléculas fueron rodeadas por una envoltura, originando los organismos más primitivos: Protobiontes.

Evolucionismo Moderno. Propuesto por Oparín.

La hipótesis de Oparín: Eventos importantes:

* La tierra se originó hace 5.000 millones de años.

* Se enfrió con lentitud a través de millones de años.

* Se formo la parte sólida con gran contenido de volcanes.

* Carecía de oxigeno, gas carbónico y nitrógeno.

* Contenía hidrógeno, metano, amoniaco y vapor de agua.

* Se forman las moléculas orgánicas.

* Comenzó el ciclo del agua.

* Se froormaron los océanos primitivos.

* Aparición de organismos muy simples heterótrofos.

* Algunos heterótrofos evolucionaron a autótrofos.

* Producción de oxigeno gaseoso por fotosíntesis.

* Hubo un selección natural.

En 1953 se demostró en laboratorio, que este proceso descrito por Oparín pudo ser posible, al probar la formación de compuestos orgánicos de primera importancia (aminoácidos), mediante el el experimento de Stanley Miller

En 1953 Stanley y Miller, propusieron sintetizar moléculas orgánicas a partir e materia inorgánica. Imitaron las condiciones de la atmósfera para demostrar que en determinadas condiciones se forman importantes cantidades de compuestos bioquímicos. El experimento consistía en un circuito cerrado compuesto por un pequeño matraz con su cuello y dos comunicaciones, una de salida y otra de entrada que conectaban el circuito. Se llenaba el matraz con agua y el resto del aparato con una mezcla de metano, hidrógeno y amoniaco. Encontrándose además una cámara de descargas con electrodos de tungsteno y un condensador con agua en la parte inferior del matraz. El procedimiento era el siguiente: se calentaba el agua y se mantenía en ebullición. El vapor de agua y los gases del circuito pasaban por la cámara y recibían una descarga de electrodos que poseían un gran potencial eléctrico. Los productos formados en la anterior fase se disolvían en el agua licuada del condensador y pasaban al matraz pequeño. Los productos volátiles estaban constantemente destilándose junto con vapor fuera del matraz, después son sometidos a las descargas. Los productos no volátiles, se almacenan en el matraz.

Después de una semana de este procedimiento, Miller cerró el circuito eléctrico dejando enfriar el aparato y los resultados son los siguientes:

 El 15% del carbono "atmosférico" se encontraba presente en el "océano".

 El 5% del carbono estaba transformado en productos bioquímicos.

 Se habían sintetizados aminoácidos naturales en grandes cantidades: glicina, alanina, ácido asiático y ácido glutámico.

Después de la publicación de algunos trabajos de Miller, los aminoácidos naturales se identifican como productos de las síntesis bióticas experimentadas.

Fue en este ambiente de biología racional donde aparecieron los primeros conceptos evolutivos. Uno de los primeros evolucionistas fue Charles Darwin, que respondió científicamente a varios interrogantes más significativos de los creacionistas; su teoría se basa en:

 existen numerosas variaciones de un individuo a otro en cualquier especie.

 los hijos tienden a parecerse más a los padres que a cualquier otro miembro de la población escogido al azar; de este modo, los hijos de los mejor adaptados al medio, sobrevivirán mejor y tendrán más descendencia, evolucionando la especie.

Darwin supone que el mundo orgánico puede haber surgido por transformaciones del inorgánico.

Carlos Von Linneo, durante toda se vida se propuso dar nombre a todos los organismos vivos. En esa época fue muy buena su nomenclatura y en el presente también se usa.

PROBABLE APARIENCIA DE UN PROTOBIONTE TARDÍO

Los protobiontes fueron los precursores evolutivos de las primeras células procariotas, se originaron por la convergencia y conjugación de microesferas de proteínas, carbohidratos, lípidos, nucleótidos (de ARN y de ADN), y otras substancias orgánicas e inorgánicas, encerradas por membranas lipídicas. El agua fue el factor más significativo para la configuración del endoplasma de los protobiontes. Las microesferas se agruparon dentro de envolturas membranosas para armar organelos dedicados a funciones especializadas. Por ejemplo, las microesferas de enzimas incluidas dentro de una membrana formaron lisosomas.

Pensamos que el ARN fue el primer ácido nucleico en los protobiontes. Tal ARN era competente para producir proteínas autocatalíticas y no autocatalíticas, algunas de esas proteínas autocatalíticas ayudaron en el auto síntesis de ARN.

Cuándo el clima era demasiado caliente, las enzimas necesarias para la síntesis del ADN no podían trabajar apropiadamente, principalmente porque el ADN es muy inestable a temperaturas muy altas. Cuando las condiciones del entorno fueron más propicias, las moléculas de ARN construyeron moléculas de ADN.

Gradualmente, varios sectores de la membrana externa se invaginaron hacia el endoplasma, formando el retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, peroxisomas, vacuolas, y otras estructuras membranosas, integrando a los primeros protobiontes. Los protobiontes carecían de una membrana nuclear (envoltura nuclear). Las mitocondrias y los cloroplastos eran protobiontes especializados para obtener energía del ambiente.

Las mitocondrias eran protobiontes membranosos heterótrofos (con su propio ADN) que obtenían su energía de las moléculas orgánicas disueltas en grandes cantidades en su medio ambiente inmediato (quimiosmóticos), algunas eran engullidas por otros protobiontes más complejos. Generalmente, las mitocondrias más tempranas eran usadas como alimento para otros protobiontes, pero algunas de ellas no eran procesadas como alimento, sino que persistían como simbiontes dentro de los protobiontes más complejos. Progresivamente, la relación funcional fue más esencial tanto para las mitocondrias como para los protobiontes, hasta que no pudieron prescindir unos de otros. Ésta es la teoría acerca del origen de los primeros heterótrofos procariotas (por ejemplo, Archaea y Bacterias no autotróficas).

Lo mismo aconteció con los cloroplastos, los cuales eran protobiontes quimioautótrofos. Los organismos quimioautótrofos eran capaces de obtener energía desde las substancias orgánicas de su ambiente (quimiosmóticos) , así como también de transformar la energía lumínica en alimentos nutritivos mediante la acción de la clorofila. Algunos protobiontes obtenían cloroplastos incorporándolos a su endoplasma como alimento. Pero por medio de algún mecanismo de auto defensa, los cloroplastos persistieron en el endoplasma de los protobiontes más complejos. Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos llegaron a ser una parte esencial de los protobiontes, dentro de los cuales ellos se mantenían como quimiosimbiontes. Tales protobiontes no pudieron subsistir sin los cloroplastos, y los cloroplastos no pudieron persistir fuera de sus anfitriones. Así se originaron las primeros autótrofos unicelulares (por ejemplo, las cianobacterias y las bacterias del azufre). A los primeros seres vivientes se les denomina arqueobiontes o progenotas.

ESQUEMA DE LA EVOLUCIÓN DE LOS ARQUEOBIONTES

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MICROESFERAS- Pequeñas gotas de proteínas, de lípidos, o de otras substancias orgánicas, con capacidad para crecer y autoreplicarse, formadas mediante el auto ensamblaje de substancias disueltas en medios acuosos fríos.

PROTOBIONTE (Protós = precursor, biós =vida)-Agregados no vivientes de macromoléculas producidas abióticamente. No poseen capacidad reproductiva, aunque sí exhiben algunas propiedades de las células vivas,

por ejemplo, el mantenimiento de un ambiente interno diferente al ambiente circundante, el metabolismo y la excitabilidad (propiedad de todas las células vivas).

COACERVADO (Coacervado = agregado)- Coacervado es un sistema simple, primitivo, no viviente, formado por macromoléculas orgánicas, en su mayoría hidrofóbicas, englobadas por una película de agua, misma que les proporciona protección y estabilidad. Su origen es espontáneo y abiótico. Los coacervados son una variedad de protobiontes.

ENTROPÍA (tropé = cambio) - Es la medida de la energía no disponible en un sistema termodinámico cerrado, considerada usualmente como la medida del desorden o incertidumbre de un sistema. Es directamente proporcional al grado de desorden de un sistema, e inversamente proporcional al grado de orden o certidumbre de un sistema. A mayor desorden del sistema, mayor entropía, y viceversa, a mayor orden del sistema, menor entropía. Depende básicamente de la pérdida de energía de un sistema en forma de calor, el cual se genera a partir de cualquier transformación de un tipo de energía a otro.

ABIOGÉNESIS- Se refiere al origen de los seres vivientes en forma espontánea, sin ancestros vivientes. El origen de los primeros seres vivos ocurrió de esta manera. El uso del término se limita al origen de los primeros organismos vivientes.

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