EL ORIGEN DE LA VIDA
EJERCICIOS

 

Todos los conocimientos que tenemos sobre las primeras manifestaciones culturales de épocas históricas nos indican que la vida y su origen estaba vinculados a las creencias religiosas.

Las primeras teorías desligadas de las creencias proceden de la Grecia Clásica. Para Aristóteles coexisten las ideas de la generación espontánea y de la inmutabilidad de las especies.

Hasta el siglo XIX la teoría de la generación espontánea desarrollada por Aristóteles fue la creencia de científicos y no científicos. Según ella, los seres vivos pueden origianrse espontáneamente al descomponerse las sustancias orgánicas. La creencia de que las lombrices se formaban en la carne podrida y los gusanos en el estiércol eran tan evidentes como, en su momento, la inmovilidad de la Tierra y el sistema geocéntrico (todo ello en el marco de la cultura cristiana).

Como ejemplos de este pensamiento encontramos:

  • Van Helmont (1577 - 1644) elaboró recetas para crear seres vivos:
    • Hojas de albahaca apiladas exhalan un fermento generador de escorpiones.
    • Una camisa sucia de mujer exhala un fermento que, operando sobre granos de trigo, transforma éstos en ratas adultas, de uno u otro sexo. Para esta transformación se necesitan 21 días.
  • Atanasio Kircher (1602 - 1680) supone que todas las partes del animal están llenas de pequeños cuerpos volátiles. cuando el animal muere estos "espíritus" escapan del cadáver y se unen a una cierta cantidad de materia para formar nuevos animales, siempre menos nobles que los anteriores. Para él fue innecesario atestar el arca de Noé con animales que eran capaces de nacer por generación espontánea.

Van Helmont

Atanasio Kircher

 

La primera experiencia científica en contra de la generación espontánea la llevó a cabo el médico italiano Francesco Redi en 1668. Redi preparó tarros de cuello ancho con carne en su interior, unos destapados y otros cubiertos con pergaminos o una rejilla. Observó que entraban y salían moscas de los tarros abiertos. En todos se descompuso la carne pero solo en los que estaban destapados aparecieron gusanos (larvas de mosca). La conclusión era clara: la carne putrefacta no criaba gusanos por sí misma, los gusanos procedían de los huevos previamente depositados por las moscas. Pero sus observaciones no bastaron para rechazar la idea de la generación espontánea.
 
 
Tras la demostración de Redi, la Teoría de la Generación Espontánea adquiere nueva fuerza con el invento del microscopio por Leewenhoek. El descubrimiento de los seres microscópicos a finales del siglo XVII planteaba una pregunta de difícil respuesta: ¿cómo aparece el sinfín de "animalillos" en las infusiones?
En 1748 el jesuita inglés John Needham llenó frascos con caldo de carne, los tapó con algodón y los colocó sobre cenizas calientes con el objetivo de eliminar los microorganismos existentes en él. Si embargo, los "animalillos" aparecieron en masa. Lo interpretó como una confirmación de la existencia de la generación espontánea (tuvo que cometer muchos errores en la manipulación)
 
En 1767 Lazzaro Spallanzani repitió las experiencias de Needham introduciendo algunas modificaciones. Cerró con calor los extremos de algunos de los frascos de vidrio que contenían el caldo y después los mantuvo en agua hirviendo durante algunos minutos. Al cabo de unos días comprobó que no había rastros de microorganismos en los frascos cerrados y que, sin embargo, proliferaban en los que quedaron abiertos. Los experimentos de Spallanzani fueron criticados por los partidarios de la generación espontánea. Según ellos el excesivo calentamiento había logrado destruir un "principio vital" que contenía el aire, responsable, según ellos, de la generación espontánea.
 
En 1861 el científico francés Louis Parteur realizó una serie de experimentos que lograron desterrar de manera definitiva la idea de la generación espontánea. Entre los experimentos que hizo destaca el del matraz de cuello de cisne. Estira al calor el cuello de un matraz para hacer un largo tubo sinuoso que lo deja en comunicación con el aire exterior. El matraz contiene un líquido putrescible que se hace hervir. Pero este líquido, a pesar de estar en permanente comunicación con el aire normal, no se enturbia. Los gérmenes se han depositado en las paredes del cristal. Basta cortar el cuello del matraz (o inclinarlo para que el líquido se ponga en contacto con las zonas sinuosas del cuello de cisne) para que el líquido, en poco tiempo, se enturbie. Por primera vez un líquido putrescible permanecía estéril en contacto con el aire. Sus experimentos demostraron que en la naturaleza actual no hay generación espontánea. Hoy aún permanecen estériles en el Instituto Pasteur.
 

 

Entonces surge una pregunta. Si todo organismo procede de otro preexistente, ¿cómo empezó todo?

El Universo tiene unos 13.700 millones de años y el Sistema Solar unos 4.600 m. a. Los fósiles más antiguos que se han encontrado tienen unos 3.500 millones de años y los rastros químicos de las rocas más antiguas sugieren que la vida se origino hace 3.900 m.a.

Teniendo en cuenta la Teoría celular según la cual todos los seres vivos están formados por células, la aparición de la vida está asociada a la formación de las primeras células. Las condiciones reinantes en la atmósfera primitiva no son exactamente reproducibles en un laboratorio, por lo que las explicaciones sobre el origen de la vida son difícilmente demostrables.

 

En 1922, el bioquímico Alexander Oparin formuló una hipótesis sobre los procesos que debieron producirse durante el origen.

  1. Las moléculas orgánicas se formarían a partir de los gases de la atmósfera y se acumularían en los mares y océanos formando una sopa primigenia. Se cree que al enfriarse la Tierra se formó una atmósfera reductora (CO2, NH3, CH4, etc.). Estos compuestos, mediante descargas eléctricas procedentes de relámpagos y de otros fenómenos producidos en la atmósfera primitiva, formarían moléculas orgánicas (aminoácidos, nucleótidos, monosacáridos, etc.).
  2. Los compuestos orgánicos simples se combinaron. Las moléculas irían aumentando en complejidad.
  3. Formación de los coacervados, precursores de las células. Serían pequeñas gotas de macromoléculas que al atrapar diferentes sustratos y algún polipéptido con poder catalítico, realizarían un pequeño metabolismo que les permitirían crecer y dividirse. Los polímeros que se encuentran en una solución acuosa tienden a agruparse espontáneamente hasta formar pequeñas gotitas
 

Aleksandr Oparin

 

En 1950, Stanley Miller probó la hipótesis utilizando un aparato construido por él. Como resultado aparecieron urea, glicina, ácido aspártico, alanina, ácido fórmico, etc.
 

Stanley Miller
Para que surgiera la primera célula viva fue necesario el aislamiento del medio exterior (la aparición de la membrana) mediante el ensamblaje espontáneo de fosfolípidos alrededor de las moléculas replicantes. En 1958, Sidney W. Fox propone unos complejos moleculares diferentes a los coacervados de Oparín. Descubrió que al calentar a 130°C una mezcla de aminoácidos, dichos aminoácidos se unen formando pequeñas microesferas. Las microesferas de Fox presentarían una estructura superficial tipo bicapa (constituida por los restos hidrófilos e hidrófobos de los aminoácidos) que actuaría de membrana semipermeable que delimitan un compartimento interno, pues cuando se someten a disoluciones salinas hipertónicas o hipotónicas se hinchan o se encogen.
 
Pero, para poder formar parte de los procesos vitales, las moléculas necesitan ser capaces de autorreplicarse. De las macromoléculas conocidas, el ARN era la única capaz de servir de molde para catalizar su propia replicación. De esta manera el ARN actuaría de molde para la síntesis de otros polímeros idénticos que, más tarde, servirían también de molde para la síntesis de proteínas.

Se denomina progenote o protobionte al antepasado común de todos los organismos, siendo la unidad viviente más primitiva. Las bacterias fueron evolucionando con el ambiente, pudiendo realizar la glucolisis, la fotosíntesis y la respiración.

Las células actuales más sencillas que se conocen son los micoplasmas (sin pared celular y con ADN). Actualmente todas las células contienen su información almacenada en ADN y no en ARN.

 
Para que la célula pudiera fagocitar el alimento, tuvo que haber adquirido, en etapas anteriores, una membrana plasmática flexible capaz de invaginarse y plegarse, con la posibilidad de formar compartimentos internos que dieran lugar al sistema de endomembranas. El núcleo se originó de un plegamiento interno de la membrana plasmática que arrastró el ADN. Las células eucariotas aparecieron hace unos 1500 millones de años.

En 1967 Lynn Margulis postuló la teoría endosimbiótica, según la cual las mitocondrias y los cloroplastos proceden de bacterias que se hospedaron en una célula procariota de gran tamaño, cuando ésta los fagocitó para obtención de alimento.
La ventaja obtenida gracias a estas células fue grande:

  1. las mitocondrias, gracias al O2, son capaces de sintetizar ATP. Una célula anaerobia se convertiría en aerobia.
  2. los cloroplastos, de realizar la fotosíntesis. Se convertirían en organismos autótrofos.
 

Lynn Margulis

Los organismos eucariotas pueden estar formados por una sola célula (protozoos). Los organismos pluricelulares representan un importante avance evolutivo, ya que las células se agrupan, se especializan y realizan las distintas funciones del organismo (tejidos y órganos).

Pero sobre la hipótesis de Oparín se hacen algunas objeciones:

  1. La atmósfera primitiva sería menos reductora de lo que supuso Miller, lo que dificulta la formación de moléculas orgánicas.
  2. La sopa primordial en el océano primitivo sería más diluida de lo que se necesita para la formación de moléculas orgánicas a partir de moléculas sencillas.

La alternativa que se considera actualmente como ambiente posible para el origen de la vida son las chimeneas hidrotermales. Presenta emanaciones de gases volcánicos a 300°C en fondos marinos. En ellas proliferan bacterias capaces de soportar altas temperaturas (son los organismos más antiguos conocidos).

Sus ventajas son:

  1. No dependen de la energía solar
  2. Las emanaciones propician un ambiente reductor, independientemente de la atmósfera
  3. Presentan cavidades cerradas donde sería posible la formación de una sopa primitiva concentrada.
 

 

Panspermia

La hipótesis sostiene que los primeros organismos, o los compuestos precursores, se habrían originado fuera de la Tierra y viajarían hasta aquí en un asteroide o cometa.

Se consideraba fantasía ya que los meteoritos se vuelven incandescentes en contacto con la atmósfera terrestre, pero al ser las rocas malas conductoras del calor esta fusión solamente afectaría a la capa superficial en unos pocos milímetros. Dos descubrimientos han hecho resurgir esta hipótesis:

  1. La caída de un meteorito en 1969 que contenía numerosos compuestos orgánicos, entre ellos aminoácidos.
  2. En 1996 se hallaron trazas de microorganismos fósiles que recordaban a las bacterias terrestres en otro meteorito.

La panspermia explicaría cómo empezó la vida en la Tierra pero no el origen de la vida.