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El comienzo de la vida

Según los cálculos más modernos, la Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años y un millón de años después aparecería la vida.

Gráfica 1 Origen de la vida.

Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L

En 1924, el bioquímico Alexander Oparin formuló su hipótesis sobre el origen de la vida a partir moléculas inorgánicas que se encontraban en una atmósfera gaseosa, carente de oxígeno y sin capa de ozono que filtrara los rayos ultravioletas.

La energía de descargas eléctricas producidas durante grandes tormentas o la radiación ultravioleta facilitó la unión de las moléculas inorgánicas de la atmósfera primitiva como: dióxido de carbono CO2, metano CH4, hidrógeno H2, nitrógeno N2, ácido clorhídrico HCl, sulfuro de hidrógeno, H2S, amoníaco NH3 y vapor de agua para formar moléculas orgánicas simples, para formar aminoácidos, azúcares, ácidos grasos y nucleótidos . Estas moléculas orgánicas simples a su vez sintetizaron proteínas y ácidos nucleicos. Las lluvias llevaron las moléculas orgánicas a los mares y lagos, donde se concentraron y formaron lo que se denominó como una sopa primitiva.

Dentro de esta sopa primitiva pequeñas gotas de material lipídico fueron rodeadas por agrupaciones de moléculas orgánicas. Eventualmente las gotas de lípidos pudieron incorporar a su estructura nuevos materiales de las moléculas orgánicas que las rodeaban, con un proceso simultáneo de liberación de la energía almacenada en las moléculas orgánicas. La repetición de este proceso permitió un crecimiento de las agrupaciones moleculares que al separarse de la solución acuosa formaron coacervados que alcanzaban cierta estabilidad para generar procesos metabólicos simples, crecer y reproducirse formando coacervados hijos que a veces conservaban las propiedades químicas de su progenitor, lo cual prefiguró un rudimento de herencia, que permite hablar de un modelo para el inicio de la vida.

Oparin estudió la acción de la selección natural sobre gotas de coacervados que consiguieron captar del medio los catalizadores adecuados para llevar a cabo procesos metabólicos que aseguraran estabilidad, crecimiento, reproducción y predominio sobre las demás. Estos procesos serían la base para la formación de células ancestrales y posteriormente de organismos más complejos. La comunidad científica de entonces ignoró sus ideas.

Experimento de Miller

En 1950 un estudiante de la Universidad de Chicago, Stanley Miller, probó la hipótesis de Oparin.

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Stanley Miller demostró en el laboratorio, utilizando un aparato diseñado por él, los mecanismos por los cuales los rayos producidos por descargas eléctricas pudieron afectar la atmósfera terrestre primitiva y a partir de la combinación de elementos inorgánicos la posibilidad de formar los precursores de sustancias orgánicas.

Para ello en un recipiente de cristal diseñado para simular las condiciones de los océanos y mares primitivos sometió a descargas eléctricas una mezcla de gases con composición parecida a la de la atmósfera terrestre primitiva (CH4, NH3, H2, N2 y vapor de agua). Luego la mezcla fue enfriada y condensada.

Gráfica 2. Experimento de Miller.

Fuente: diseñado por Carmen Eugenia Piña L.

1. Agua 2. Calor 3. Vapor de agua 4. Entrada de gases. 5. Matraz con mezcla de gases simulando atmósfera 6. Descargas eléctricas (electrodos de tungsteno) 7. Condensador de agua ( enfriamiento) 8. Erlemeyer con moléculas orgánicas.

El resultado fue la formación de una serie de moléculas orgánicas como aminoácidos, y otros componentes orgánicos. La siguiente etapa de formación de vida fue la síntesis abiótica de polímeros orgánicos con la formación de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.

En la actualidad, es de alta resonancia internacional una teoría aparentemente "contendiente" desarrollada por un grupo de científicos del departamento de biología de la Universidad Estatal de California, Fresno, quienes están realizando investigaciones con el meteorito Murchison (que se cree formó parte de un cometa) el cual contiene algunos aminoácidos similares a los obtenidos por Miller. Se plantean entonces dos posibles orígenes de las primeras moléculas orgánicas que dieron inicio a la evolución de la vida en la tierra: un origen endógeno terrestre, al estilo del experimento de Miller, y un origen extraterrestre, aportado por los meteoritos tipo Murchison. Otra opción sería que estos dos mecanismos coexistieron y se complementaron. En todo caso, cualquiera de las dos teorías permite concluir positivamente sobre la capacidad de la materia del cosmos primigenio para generar reacciones conducentes a la formación de moléculas orgánicas, las cuales encontraron en la tierra condiciones aptas para dar origen a la vida.

Animación

Evolución celular

Las células primitivas

El proceso de evolución celular es un resultado paralelo de la evolución en las condiciones de la atmósfera primitiva hacia la atmósfera actual.

Con base en el enfoque evolutivo del biólogo molecular Carl Woese, las células primitivas para ser consideradas unidades vivientes, de alguna manera debían contar con un mecanismo que permitiera realizar procesos de transcripción genética. A esta célula primitiva precursora de los diversos tipos de células vivientes, la denominó protobionte, y por ser el antepasado común de todos los organismos genéticamente codificados, también la denominó progenota.

En el siguiente mapa conceptual se resume todo el proceso.

Etapas evolutivas de la célula

Con base en el proceso esquematizado en el mapa conceptual se pueden ilustrar las etapas evolutivas de la célula procariota primitiva en el siguiente diagrama:

La teoría endosimbiótica

La teoría endosimbiótica propuesta por la científica Lynn Margulis explica el origen de las células eucariotas a partir de la evolución de células procariotas primitivas así:

Alguna célula procariota primitiva perdió su pared celular rígida quedando rodeada por la membrana plasmática que al presentar una estructura más flexible fue replegándose aumentando de esta manera su superficie membranosa con el consecuente aumento del tamaño de la célula.

A esta célula procariota de mayor tamaño y carente de pared celular se le llamó Urcariota.

De acuerdo con esta teoría, la célula urcariota por el mecanismo de fagocitosis ingirió pero no digirió otras células procariotas de menor tamaño tipo bacteria con las cuales estableció una relación de mutua

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