Guía De Evidencias De Los Primeros Indicios De La Vida

EVIDENCIAS QUE LA VIDA SE INICIÓ A PARTIR DE UNA EVOLUCIÓN QUÍMICA

¿Cómo comenzó la vida? Como hemos visto, la hipótesis más aceptada entre los científicos actuales enuncia que la vida se desarrolla a partir de materia no viva. Este proceso, llamado evolución química, se compone de varias etapas. Primero, la síntesis de pequeñas moléculas orgánicas. Posteriormente, la acumulación de estas a lo largo del tiempo. Las macromoléculas grandes, como proteínas y ácidos nucleicos, se formaron de moléculas más pequeñas. Las macromoléculas interactuaron entre si y formaron estructuras más complejas que, a fin de cuentas, podían metabolizar y replicarse. Estas dieron lugar a estructuras semejantes a células que finalmente dieron origen a las primeras células verdaderas. Las células primitivas, una vez formadas, evolucionaron durante miles de millones de años hasta dar lugar a la diversidad biológica que existe en nuestro planeta. Se cree que la vida en la Tierra se origino una sola vez, y que esto ocurrió en condiciones ambientales muy distintas a las actuales.

Por lo tanto, para entender el origen de la vida, se deben estudiar las condiciones primitivas de la Tierra. Aunque jamás tendremos una certeza absoluta acerca de ellas, ciertas pruebas científicas, obtenidas de diferentes fuentes, proporcionan datos importantes al respecto.

TEMA I.

Las condiciones primitivas de la Tierra habrían sido determinantes para la evolución química

Las condiciones iniciales en la Tierra habrían sido inhóspitas para casi todos los seres vivos de la actualidad. La atmósfera altamente reductora carecía de oxigeno. La erupción de volcanes y el consecuente desprendimiento de gases contribuyó a la formación de la atmósfera. Violentas tormentas eléctricas produjeron lluvias torrenciales que erosionaron la superficie de la Tierra.

La formación de la Tierra y de todo el sistema solar está relacionada con la formación del Universo. Se cree que la distribución no siempre ha sido la que se conoce actualmente. Hace 10.000 o 20.000 millones de años, el Universo era una masa densa y compacta que explotó (el Big Bang), dispersando en el espacio polvos, residuos y gases. A partir de entonces, aún se expande de modo que se encuentra en expansión constante. Al enfriarse tales materiales, se formaron átomos de diferentes elementos, ante todo helio e hidrógeno. La disminución de la temperatura y la compresión de la materia dio lugar a la formación de estrellas y planetas.

El sol de nuestro sistema es una estrella de segunda o tercera generación, formada hace cinco mil o 10 mil millones de años. Las fuerzas gravitacionales que actuaban sobre la materia solar provocaron la compresión de ésta, la cual dio lugar a gran cantidad de calor. Este indujo la formación de elementos distintos al helio y al hidrógeno. Parte de este material fue expulsado del sol y, uniéndose a restos, polvos y gases que lo rodeaban, formó los planetas.

De acuerdo a los astrofísicos y geólogos, la Tierra tiene una edad de 4600 millones de años de antiguedad. La materia que la conforma se compactó como resultado de la acción de fuerzas gravitatorias; los elementos más pesados, como níquel y hierro, formaron el núcleo central; los elementos de peso medio formaron el manto, y los ligeros quedaron cerca de la superficie. La primera atmósfera, compuesta en gran parte por los elementos más ligeros, helio e hidrógeno, se perdió debido a que las fuerzas gravitacionales de la Tierra no fueron capaces de retenerla.

Se piensa que al inicio, la temperatura de la Tierra era baja, pero al continuar la compactación gravitacional se produjo calor. Este aumentó en respuesta a la energía de la desintegración radiactiva. El calor se liberó en manantiales térmicos o volcanes, que a su vez produjeron gases, los cuales formaron la segunda atmósfera en el inicio de la Tierra. La atmósfera era reducida, con poco oxigeno libre o sin él. Los gases producidos incluían dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), vapor de agua (H20), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Probablemente esta atmósfera contenía también un poco de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4), aunque estas moléculas reducidas bien pudieron haberse degradado por la radiación ultravioleta del sol. Es probable que la atmósfera primitiva contuviera poco o nada de oxígeno libre (O2).

Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el vapor de agua se condensó, produciendo lluvias torrenciales que formaron océanos. Además, estas lluvias erosionaron la superficie de la Tierra, agregando minerales a los océanos, haciéndolos "salados".

Figuras 2a y 2b. Representaciones de la superficie de la Tierra antes de que hubiese vida. Nótese las fuentes de energía de distintos orígenes (actividad volcánica, geotérmica, eléctrica, meteoritos) y la presencia de agua

Hay cuatro requisitos de la evolución química. Primero, la vida sólo podía evolucionar en ausencia de oxígeno libre. Como tal elemento es muy reactivo, su presencia en la atmósfera habría producido la degradación de las moléculas orgánicas necesarias en el origen de la vida. Sin embargo, la atmósfera de la Tierra tenía gran capacidad de reducción, por lo que el oxigeno libre habría formado óxidos con otros elementos. Un segundo requerimiento para el origen de la vida debió ser la energía. La Tierra era un lugar con gran cantidad de energía, tormentas violentas, volcanes e intensa radiación, incluso la radiación ultravioleta del sol (figuras 2a y 2b). Probablemente "aquel" sol producía mas radiación ultravioleta que el actual, y la Tierra no poseía una capa protectora de ozono para bloquear esta radiación. Tercero, los elementos químicos que constituyen las piezas necesarias para la evolución química debían estar presentes. Estos elementos incluyen agua, minerales inorgánicos disueltos (presentes en forma de iones) y gases presentes en la atmósfera; como último requisito, tiempo. Tiempo para que las moléculas pudieran acumularse y reaccionar entre sí. La edad de la Tierra proporciona el tiempo necesario para la evolución química. La Tierra tiene unos 4600 millones de años, y se cuenta con pruebas geológicas que hacen pensar en la aparición de formas simples de vida, hace 3500 millones de años.

TEMA II.

Las moléculas orgánicas se podrían haber originado de moléculas inorgánicas

Es necesario considerar el origen de las moléculas orgánicas debido a que

...