Origen y evolucion de la vida.

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NÚCLEO DE SUCRE

ESCUELA DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA

PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA (033- 1314)

                                NÚCLEO TEMÁTICO III. EVOLUCIÓN

ORIGEN DE LA TIERRA

        Hay una teoría que afirma que el Universo existe desde siempre en una forma muy semejante a la que tiene ahora. Sin embargo, la teoría mas aceptada sobre el origen del Universo es la teoría del Big- Bang, o de la gran explosión, la cual establece, que hace muchos millones de años (10.000- 20.000 millones de años) ocurrió una gran explosión de materia densamente condensada formándose  una nube giratoria de gases que dio origen al sol y los planetas.

         Al irse condensando, la nube de materia cósmica, la temperatura se elevó, y como resultado de fuerzas gravitacionales los elementos mas pesados, como níquel y hierro, se fundieron y formaron el núcleo central; los elementos de peso medio, como el aluminio y el silicio, formaron el manto y los ligeros quedaron cerca de la superficie formando la corteza. Los elementos más livianos como el helio y el hidrógeno formaron la primera atmósfera de la tierra. Sin embargo esta atmósfera primitiva se perdió debido a que las fuerzas gravitatorias de la tierra no fueron capaces de retenerla.

        Como resultado de la compactación gravitatoria, se produjo calor, este calor se liberó en manantiales térmicos o volcanes,  que produjeron gases, los cuales formaron la segunda atmósfera de la tierra. Esta atmósfera era reductora, con poco oxígeno libre o sin él. Se encontraban en esta atmósfera: dióxido de carbono (Co2), monoxido de carbono (Co), vapor de agua (H2o), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2) y probablemente un poco de amoniaco (NH3). Sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). Con el enfriamiento gradual de la tierra, el vapor de agua se condensó, produciéndose lluvias torrenciales que formaron los océanos.

        Si se acepta que la tierra se formó como resultado de la condensación de esa nube de materia cósmica se deduce  que la tierra tiene una edad de 4.600 millones de años.  

TEORÍAS PROPUESTAS ACERCA DEL ORIGEN DE LA VIDA.

1. Teoría creacionista.

Esta teoría, basada en la narración bíblica del Génesis, afirma que la vida fue creada por un poder sobrenatural; de tal manera, cada especie fue creada separadamente durante un breve lapso de actividad creadora ocurrida hace unos 6.000 años.  Según el Génesis Dios creo al hombre a su imagen y semejanza y de la costilla del hombre creo a la mujer; y le ordenó a las aguas que creara a las plantas y a los animales. Según esta teoría cada especie tiende a mantener a través del tiempo su peculiaridad única y bien definida. Esta teoría no puede ser demostrada experimentalmente.

1. Teoría de la Generación Espontánea

Esta teoría propone que la vida se originaba espontáneamente de materia inerte. En experimentos viciados se demostró que el lodo y la carne descompuesta eran capaces de dar origen a gusanos y que los ratones se originaban de desperdicios. La teoría de la generación espontánea fue aceptada por mucho tiempo y por personalidades de la talla de Aristóteles, Copérnico,  Galileo,  Harvey, Newton, Descartes, Van Helmot y otros. No fue sino hasta 1668 cuando Francisco Redi demostró experimentalmente que la vida no surge de la carne descompuesta y 200 años más tarde en 1861, Louis Pasteur demostró, concluyentemente, que microorganismos como las bacterias no surgen de generación espontánea, sino que proceden solamente de bacterias anteriormente existentes.  

1. Teoría cosmozoica o de la Panspermia

 En el siglo XIX se creía que los meteoritos que chocan contra nuestro planeta habrían depositado gérmenes procedentes de otro planeta. Arrhenius (1906) propuso que los gérmenes habían sido transportados por la radiación luminosa. Estas  teorías fueron refutadas algunos años más tarde por Becquerel, quien señaló que ningún ser viviente podría resistir el frío, la sequedad y las radiaciones letales. Estas teorías tampoco explicaban  como surgió la vida en ese punto lejano del universo.

1. Teoría de la Panspermia dirigida

Esta  teoría, surgiere que la tierra fue “sembrada” por seres muy evolucionados que provenían de otros sistemas solares. Esta teoría no se pueden rebatir ni probar.

1. Teoría de la evolución química abiogénica

Oparin y Haldane (1920) propusieron separadamente la formación de moléculas orgánicas simples, como azucares, nucleótidos y aminoácidos a partir de moléculas inorgánicas y en presencia de una forma de energía externa..

Esta teoría fue puesta a prueba por Urey y Miller (1950), quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que existían en el inicio de la tierra. En este aparato mezclaron H2, CH4, H2O y NH3 y los sometieron a una descarga eléctrica; después de una semana los análisis revelaron la síntesis de aminoácidos como glicina y alanina y del nucleótido adenina. Otros experimentos, usando otras condiciones y gases diferentes, lograron la formación de moléculas orgánicas como DNA y RNA.

La manera como estas sustancias se unieron y formaron polímeros ha sido difícil de resolver. Haldane creyó que las primeras moléculas orgánicas podrían haberse acumulado en los antiguos océanos para formar una "sopa caliente diluida". Oparin suponía que las moléculas orgánicas más pequeñas se unieron formando moléculas más grandes (polímeros). Sin embargo muchos científicos están de acuerdo que esta polimerización no ocurrió espontáneamente y que necesitaban enzimas para que este proceso ocurriera. Por lo tanto es probable que los primeros polímeros orgánicos se sintetizaron y acumularon en la superficie de rocas y arcillas y que los átomos de de hierro y zinc  contenidos en estas rocas y arcillas actuaron como catalizadores inorgánicos (enzimas) para formar polipéptidos. Algunos investigadores defienden la hipótesis de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de las fuentes hidrotermales, y no en la superficie.

S. W. Fox fue capaz de obtener polímeros  de aminoácidos al calentar una mezcla de aminoácidos en seco. El producto de esta polimerización lo llamo proteinoides. A partir de estos proteinoides  y agregándole lípidos, ácidos nucleicos y carbohidratos se ha logrado ensamblar agregados moleculares denominados protobiontes. Estas estructuras son semejantes a formas vivientes muy simples y han permitido visualizar como moléculas complejas no vivas dieron el salto hasta convertirse en células vivas.

Tipos de protobiontes sintetizados en el laboratorio:

1. Las microesferas, formadas a partir de  proteinoides y agua, poseían propiedades osmóticas y eran capaces de absorber material de su entorno. Fox demostró que las microesferas tenían ciertas habilidades catalíticas
2. Los liposomas, formados a partir de proteinoides y lípidos, adoptaban en el agua una estructura semejante a una membrana celular.
3. Los coacervados, sintetizados por Oparin a partir de polipéptidos, ácidos nucleicos y polisacáridos, eran capaces de realizar un metabolismo muy simple,  ya que podían  incorporar enzimas sí estas estaban presentes en el medio.

Pasos que debieron ocurrir para lograr la evolución de la materia no viva a materia viva.

1. Síntesis de moléculas pequeñas.
2. Acumulación de   estas por largo tiempo.
3. Formación de macromoléculas a partir de las moléculas orgánicas pequeñas.
4. Formación de estructuras moleculares complejas capaces de metabolizar y replicarse.
5. Formación de las primeras protocélulas verdaderas.

Requisitos necesarios para lograr la evolución de la materia no viva a materia viva.

1. Ausencia de oxígeno libre, ya que este es muy reactivo y produce oxidación de las moléculas orgánicas.
2. Abundante energía, esta energía provenía de las radiaciones ultravioletas del sol y de las tormentas eléctricas y volcanes.
3. Presencia de los elementos necesarios para la síntesis orgánica, como son: agua, minerales inorgánicos disueltos y gases.
4. Tiempo para que las moléculas pudieran formarse y reaccionar entre sí.

DE LOS PROTOBIONTES A LAS CÉLULAS PRIMITIVAS

De los protobionrte a las células vivas fue necesario que ocurrieran una serie de pequeños avances como son: la reproducción molecular y el metabolismo: 1)  Reproducción molecular. Se cree que el RNA fue la primera molécula informativa que evolucionó en la progresión hacia la primera célula, las proteínas y el DNA vinieron después. El RNA puede funcionar como material genético y como una  enzima  (ribozima)  capaz de catalizar su propia síntesis y de las proteínas.  2)  Metabolismo. Es probable que el metabolismo se haya originado paso a paso. Horowith (1954) afirmó que un organismo obtendría las enzimas necesarias para los procesos metabólicos, por mutaciones génicas sucesivas.

...