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También es posible que hubiera Amoníaco (NH3), Sulfuro de Hidrógeno (H2S) y Metano (CH4). Es probable que tuviera poco o nada de oxígeno (O2). Para la evolución química de la vida se necesitaban 4 requerimientos:
Moléculas primitivas o Evolución
Prebiótica
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En 1950 Stanley Miller, un estudiante graduado, diagramó un experimento destinado a corroborar la hipótesis de Oparin, que presumía como condiciones de partida:
ausencia o escasas cantidades de oxígeno libre (es decir no combinado químicamente a otro compuesto)
abundancia de: C (carbono), H (hidrógeno), O (oxígeno), y N (nitrógeno)
Los estudios de las modernas erupciones volcánicas avalan la inferencia de la existencia de tal atmósfera.
Miller hizo pasar descargas eléctricas a través de una mezcla de gases que se asemejaría a la atmósfera primordial. En un recipiente de agua, que en el modelo experimental, representaba al antiguo océano, Miller recobró aminoácidos. Subsecuentes modificaciones de la atmósfera produjeron muestras o precursores de las cuatro clases de macromoléculas orgánicas. La primera presentación de los trabajos de Miller fue realizada en este "paper": Miller S L, A production of amino acids under possible primitive Earth conditions, Science 1953; 117: 528-529.
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La Tierra primordial era un lugar muy diferente del de nuestros días, con grandes cantidades de energía, fuertes tormentas etc. El océano era una "sopa" de compuestos orgánicos formados por procesos inorgánicos. Los experimentos de Miller y otros experimentos no probaron que la vida se originó de esta manera, solo que las condiciones existentes en el planeta hace alrededor de 3 mil millones de años fueron tales que pudo haber tenido lugar la formación espontánea de macromoléculas orgánicas. Las simples moléculas inorgánicas que Miller puso en su aparato, dieron lugar a la formación de una variedad de moléculas complejas:
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El siguiente paso fue la formación de grandes moléculas por polimerización de las pequeñas moléculas.
La interacción entre las moléculas así generadas se incrementó a medida que su concentración aumentaba. Dado que la atmósfera primitiva carecía de oxigeno libre y de cualquier forma de vida... estas moléculas orgánicas se acumularon sencillamente por que no fueron devoradas ni reacciónaron con el oxigeno como lo haría en la actualidad.
Esta acumulación sería lo que se llama actualmente "caldo de cultivo primitivo" y a partir del cual podría haber surgido la primera forma de vida.
En las células vivas (actuales por supuesto) la información genética se almacena en el ADN, el cual transcribe su mensaje por medio del ARN que a su vez traduce esta información en una secuencia adecuada de aminoácidos que se ensamblan en PROTEÍNAS que son las encargadas de casi todas las funciones celulares. Ver el Dogma Central de Crick. Aquí se aplica el viejo dicho: ¿qué fue 1º: el huevo o la gallina (el ADN o las proteínas)?
Las tres moléculas en la secuencia precisa: ADN contienen INFORMACIÓN PRECISA, pero solo el ADN y el ARN son capaces de autoduplicarse (copiarse a sí mismas). Así que debió ser uno de los ác. nucleicos el candidato.....
En los años ´80 Altman de Yale y Cech de la Univ. de Colorado encontraron una respuesta; algunos ARN funcionan como enzimas y fueden separar el ARN y sintetizar más moléculas de ARN, se llaman ribozimas. Conforme al modelo propuesto por el MUNDO DEL ARN, la química de la tierra prebiótica dió origen a moléculas de ARN autoduplicantes que habrían iniciado la síntesis de proteínas.
Pero si el ARN hizo
copias de si mismo y apareció antes que que el ADN,
como llegó éste a escena???
Quizá el ARN
hizo copias bicaternarias de si mismo, que
con el tiempo se transformaron en ADN
que es más estable por su conformación de doble
hélice, en tanto que que el ARN
es más reactivo por ser una molécula monocaternaria.
En el mundo del ADN/ARN/Proteínas el ADN se convirtió en la molécula de almacenamiento de información y el ARN sigue siendo la molécula de transferencia de la información
Si se agita agua que contiene proteínas y lípidos se forman estructuras huecas que se denominan microesferas, muy similares en diversos aspectos a las células: tiene un límite externo bien definido y en ciertas condiciones son capaces de absorber material de una solución e inclusive dividirse.
En la década del ´20, Oparín formó protobiontes a partir de proteínas y polisacaridos. Eran bastante estables y se denominaron coacervados.
Los productos producidos en base a esos ácidos nucleicos podrían haber quedado cerca del ácido nucleico y, eventualmente, ser rodeados de una membrana lipoprotéica, que habría resultado en la primera célula.
Este panorama, aunque verosímil y soportado por múltiples investigaciones ... no es seguro.
El registro fósil ubica a las primeras células hace 3.500 millones de años. Las 1º células eran procariotas, es decir carecen de núcleo diferenciado. Estos heterótrofos primitivos obtenían su alimento del espeso caldo primitivo. Dado que no había oxígeno libre, el metabolismo era completamente anaerobio y por lo tanto bastante poco eficiente.
Célula
procariota (E. coli)
Cuando las moléculas orgánicas que se acumularon espontáneamente durante millones de años se acabaron, solo algunos organismos sobrevivieron, tal vez hayan ocurrido mutaciones (cambios permanentes y heredables del material genético) que permitieron a algunas células obtener energía de la luz solar, apareció entonces la FOTOSÍNTESIS. Se desarrollaron varios tipos de bacterias fotosintéticas, pero las más importantes desde el punto de vista evolutivo son las Cianobacterias, que al convertir el agrua y el dióxido de Carbono en compuestos orgánicos y liberaron oxígeno como producto de desecho a la atmósfera. Estamos a 3.100 millones de años atrás.
Su presencia quedó registrada en los estromatolitos; fósiles microbianos se han encontrado en rocas compuestas por finas capas denominadas estromatolitos, formados por bacterias heterótrofas y fotótrofas que vivían en un tipo de colonias.
Hace unos 2.000 millones de años, las cianobacterias habían producido suficiente oxígeno para modificar la atmósfera terrestre sustancialmente. Muchos anaerobios obligados (aquellos que no viven en presencia de oxígeno) fueron dañados por el oxígeno, algunos desarrollaron modos de neutralizarlo o se restringieron a vivir en áreas donde este no penetra.
Algunos organismos aerobios se adaptaron a vivir desarrollando una vía respiratoria que utilizaba el oxígeno para extraer más energía de los alimentos y transformarla en ATP. La respiración aerobia se incorpora así al proceso anaerobio ya existente de la glucólisis.
Esta aparición de organismos aerobios tuvo varias consecuencias:
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Os organismos que usan el O2 obtienen mas energía de 1 molécula de glucosa que la que obtienen los anaerobios por fermentación, por lo tanto son mucho mas eficientes. |
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El O2 liberado a la atmósfera era tóxico par los anaerobios obligados, que se confinaron a áreas restringidas. |
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Se estabilizó el oxígeno y el dióxido de Carbono en la atmósfera, y por lo tanto el Carbono empezó a circular por la ecósfera. |
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En la atmósfera superior el O2 reaccionó para formar OZONO (O3) que se acumuló hasta formar una capa que envolvió a la tierra e impidió que las radiaciones ultravioletas del sol llegaran a la tierra... pero con su ausencia disminuyó la síntesis abiótica de moléculas orgánicas. |
La abundancia de bacterias ofrece un rico panorama para quién pueda alimentarse de ellas. A pesar que no existe registro fósil, los paleobiólogos especulan que algunos predadores primitivos eran capaces de rodear a bacterias enteras como presa; debieron haber sido bastante primitivos (considerando la época, claro), ya que al ser incapaces de realizar fotosíntesis y metabolismo aeróbico metabolizaba de manera deficiente lo que engullian.
En 1980 Lynn Margulis (MIT), propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de la mitocondria y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeo a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.
Esquema de la endosimbiosis
En vez de digerir al pequeño organismo,
el grande y el pequeño entraron en un tipo de simbiosis
conocida como mutualismo en el cual ambos se benefician
y ninguno es dañando.
El organismo grande pudo haber
ganado un excedente de ATP, provisto
por la "protomitocondria"
o un excedente de azúcar provisto por el "protocloroplasto",
y haber proveído al endosimbionte recién llegado de un
medio ambiente estable y de material nutritivo.
Con el tiempo esta unión se convirtió en algo tan estrecho (la función regeneradora de ATP se delegó a los orgánulos celulares) que las células eucariotas heterotróficas no pueden sobrevivir sin mitocondrias ni los eucariotas fotosintéticos sin cloroplastos (la membrana que rodea al protoplasto del eucariota no dispone de los componentes de la cadena de transporte de electrones), y el endosimbiota no puede sobrevivir fuera de la célula huésped.
Esta teoría también se aplica a otros orgánulos celulares como cilios, flagelos y microtúbulos, originados por simbiosis entre bacterias del tipo de los espirilos y un eucariota primitivo.
¿Y el Núcleo?: su origen aún no se ha podido explicar. Tal vez se formó por una invaginación de la membrana externa rodeó al ADN....Lo cierto es que su presencia determinó la aparición de las células Eucarióticas.
Los fósiles más antiguos provienen de rocas marinas, formadas en el antiguo océano. Los organismos actualmente vivientes con mayores semejanzas a las formas antiguas son las arqueobacterias. Este grupo esta hoy restringido a ambientes extremos. Recientes descubrimientos de bacterias en las fosas marinas en las cuales las placas tectónicas dejan lugar a fisuras y el calor y los materiales resultantes de esta circunstancia conforman un ambiente particular donde se desarrollan bacterias. Esto permite presuponer otro lugar donde la vida pudo haberse originado: en estas fosas marinas donde el calor y la roca derretida aflora a la superficie de la Tierra.
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Versión simplificada y modificada del Árbol filogenético Universal establecido por Carl Woese y su discípulo Gary Olsen que muestra los tres Dominios. El termino "dominio" refiere a un nuevo taxón filogenético que incluye tres líneas primarias: Archaea, Bacteria y Eucaria. En línea descendente siguen seis Reinos (I-Moneras, II-Arqueobacterias (obviamente separadas de Moneras), III-Protistos, IV-Hongos, V-Plantas y VI-Animales.
En realidad al título cabría agregarle: "del mundo celular" ya que no incluye a virus,viriones....
El "árbol" de la vida construido a partir de los estudios del ARNr (ácido ribonucleico ribosómico, al árbol se basa en el estudio de las diferencias en las secuencias de ARNr comunes a todos los "seres vivos"), muestra cercano a su "raíz" (allí donde se encuentra LUCA, último antepasado común universal de las células modernas, compartido por todos los "seres vivos") organismos "hipertermófilos" que viven a temperaturas cercanas a los 115 grados centígrados. Podría pensarse que la vida "transitó por la senda de los sistemas hidrotermales" o, por que no, se originó en ellos.
Pero bien podríamos colocar en la base un manojo de raíces o nube difusa para representar a la "Comunidad ancestral común de células primitivas" a partir de la cual divergieron ramas que dieron orígenes a los tres dominios actuales y además surcar la grafica con enlaces transversales entre ramas para indicar la existencia de una transferencia horizontal de genes. Ver árbol alternativo.
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El controvertido Origen de la vida: vea otros puntos de vista!! |
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