La Vida en la Tierra en sus Primeros Pasos

1. Hipótesis sobre el origen de las formas precelulares:

En las condiciones de la Tierra primitiva, las pequeñas moléculas como vapor de agua (H2O), metano (CH4) y amoniaco (NH3) reaccionaron entre sí para formar moléculas orgánicas muy simples, como monómeros de las proteínas (aminoácidos) y de los ácidos nucleicos (nucleótidos).

Durante un largo periodo, se produjo en las zonas bajas de los mares y océanos un caldo nutritivo llamado “caldo primordial”, donde moléculas inorgánicas y orgánicas se unían junto a miles de partículas en suspensiones coloidales y reaccionaban entre sí para crear moléculas más complejas.

Se cree que las primeras formas de vida aparecieron por la organización de tales moléculas, llegando así moléculas tan complejas que hasta se podían replicar a sí mismas, pero era necesario que en los caldos primordiales se aislara cada sistema de los otros, gracias a una membrana. Este proceso puede resumirse en cuatro fases:

• Formación de las moléculas orgánicas simples, en las condiciones de la Tierra primitiva.

• Formación de moléculas orgánicas complejas.

• Aparición de un sistema autorreplicante.

• Aparición de un sistema metabólico aislado.

1. ¿El gran paso lo dio el ARN?:

Los sistemas membranosos (coacervados o microesferas) aun no eran seres vivos, porque no podían reproducirse, y para ello se requería una molécula que pudiera replicarse a sí misma y que almacenara información: un material genético. Pero no había proteínas ni el material genético que las codifica en ese momento, lo cual era extraño porque la síntesis de ADN requiere de proteínas (enzimas), pero tales proteínas y la síntesis de ARN requieren de ADN. Entonces ¿Quién fue el primero, las proteínas o el acido nucleico?, eso le responde la hipótesis del Mundo de ARN.

Dice que la evolución de las moléculas autorreplicantes inició hace 4 mil millones de años y que la primera molécula orgánica capaz de replicarse a sí misma fue el ARN (ácido ribonucleico), y que poseen forma tridimensional, como las proteínas, llegando a actuar como catalizadores o enzimas. Se cree que los segmentos de ARN se replicaban, pero tenían que estar cerca de otros, que pudieran actuar catalizando la síntesis de los primeros.

Hasta se sugirió que el ADN se origino por una posterior evolución de los ARN, debido a que eran más estables por tener membranas muy eficientes, llegando a poner almacenar información hereditaria para sus descendientes, para traer el primer ser vivo que dio paso a los procariotas, que fue las bacterias los únicos habitantes de la Tierra.

1. La importancia de las membranas:

Las membranas constituyen un límite de características físico-químicas, que separa el medio interno y externo en las células. En las formas precelulares de las primeras épocas de la Tierra, no todas las moléculas disueltas en soluciones acuosas tienden a formar membranas, como en un coacervado. Esto demostró la importancia de aislar el medio interno de éstos dentro de una membrana que permita un intercambio de sustancias a través de ella. Estos procesos de intercambio (transporte de sustancias), pueden ser:

• Pasivos: Donde las sustancias van de donde están mas concentradas a donde están menos concentradas.

• Activos: donde se gasta la energía de la célula viva para forzar el paso de una sustancia en contra del gradiente, lo que implica una mayor complejidad en la membrana.

En la Tierra primitiva, es posible que algunas proteínas pudieran originar las primeras membranas. La formación de las membranas era crucial porque, mientras este alrededor de una gota coacervada muy rica en compuestos orgánicos, podría favorecerle el paso de sustancias hacia su interior, para facilitarles una mayor organización y complejidad interna.

Cuando segmentos de ARN ancestrales fueron encerrados en membranas, pudieron aprovechar la acción catalítica de otros ARN, llegando a que las membranas mantuvieran una alta concentración de proteínas junto a los ARN autorreplicantes.

1. Células vivas: heterótrofos vs autótrofos:

Aunque no se determino al 100% cómo los protobiontes pasaron a células vivas, pero sí se valido algunos hechos sobre la cadena de eventos que condujo al origen de la vida.

Las células procariotas más simples (sin núcleo definido) pudieron surgir hace  3500 millones de años, donde debieron tomar sus nutrientes del medio circundante (caldos primordiales), del cual obtenían lo que requerían sin tener que sintetizarlo, y obtenían su energía mediante la fermentación (proceso que no necesita oxigeno), que era muy importante porque no había oxigeno molecular. Estos primeros seres eran unicelulares procariotas heterótrofos anaerobios.

Aunque se sugiere también que por la disminución de nutrientes por el consumo de los seres vivos, los primeros seres pudieron aprovechar la energía solar para almacenarla como energía química (como los seres autótrofos), para tal vez romper moléculas ricas en hidrógeno, como el sulfuro de hidrógeno (H2S) y el agua (H2O).

1. Explosión de vida:

Antes de la aparición de los seres autótrofos, las cantidades de O2 en la atmósfera terrestre escaseaban. Luego cuando estos seres se estabilizaron y diversificaron comenzó el largo proceso de acumulación del gas, que de hecho causo el daño y desaparición de gran parte de los seres unicelulares. Poco a poco, la atmósfera pasó de reductora a oxidante, causando la evolución por otros caminos.

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