ORIGEN
DE LA
VIDA
• Aristóteles (300 a. C.),
primer gran naturalista.
• Jerarquía: Escala de la
Naturaleza. Llamada Scala
Naturae o Escala de a
Naturaleza
LOS ORGANISMOS
VIVOS HABIAN
EXISTIDO SIEMPRE
¿Cómo comenzó la vida?
¿Por generación espontánea?
• En 1668 el médico italiano Francesco Redi refutó la hipótesis
de los gusanos a partir de la carne.
• A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur en Francia y John
Tyndall en Inglaterra refutaron la idea del caldo que se
transforma en microorganismos.
• 1801, Jean Baptiste Lamarck, todas las
especies, incluido el Homo sapiens,
desciende de otras especies.
¿Cómo comenzó la vida?
• En 1920 y 1930, Alexander Oparin (Rusia) y
John B.S. Haldane (Inglaterra) advirtieron que la
atmósfera rica en oxígeno no habría permitido la
formación espontánea de las complejas
moléculas orgánicas necesarias para la vida.
• Especularon que quizá la atmósfera de la Tierra
joven contenía muy poco oxígeno y era rica en
hidrógeno, y que así, la vida pudo haber surgido
mediante reacciones químicas ordinarias.
EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
La atmósfera y el clima primitivos
gobernaron la evolución prebiótica
• Hace 4500 millones de años la tierra
era muy caliente, muchos meteoritos
se estrellaban contra ella, y la energía
cinética de estas rocas extraterrestres
se convertía en calor.
• Los átomos que se desintegraban
desprendían aún más calor. La roca de
la tierra se fundió, y los elementos más
pesados como el hierro y el níquel, se
hundieron hacia el centro del planeta.
• Poco a poco la tierra se enfrío y los
elementos se combinaron formando
diferentes compuestos.
La atmósfera y el clima primitivos
gobernaron la evolución prebiótica
• Casi todo el oxígeno se combinó con
hidrógeno para formar agua, con carbono
para formar bióxido de carbono, o con
elementos más pesados para formar
minerales.
• Luego de millones de años, la
tierra se enfrió lo suficiente
para permitir la existencia de
agua líquida.
• En la superficie, el agua
disolvió muchos minerales y
formó un océano salado.
• Los rayos de las tormentas, el
calor de los volcanes y la
intensa luz ultravioleta
procedente del sol derramaban
energía en los jóvenes mares
La atmósfera y el clima primitivos
gobernaron la evolución prebiótica
• En base a la composición química de las rocas de esa
época, se cree que la atmósfera primitiva contenía:
•
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•
•
•
•
•
•
Dióxido de carbono
Metano
Amoniaco
Hidrógeno
Nitrógeno
Ácido clorhídrico
Sulfuro de hidrógeno
Vapor de agua
PRACTICAMENTE
NO HABÍA
OXÍGENO LIBRE
Se sintetizan moléculas orgánicas
espontáneamente en condiciones
prebióticas
• En 1953, Stanley Miller y Harold
Urey, (Universidad de Chicago), se
propusieron simular la evolución
prebiótica en el laboratorio, con
éxito.
• En experimentos similares
realizados por Miller y otros
investigadores se han producido
aminoácidos, proteínas cortas,
nucleótidos, trifosfato de adenosina,
y otras moléculas características de
los seres vivos
Aparecieron
moléculas orgánicas
al cabo de unos días
¿Fue el ARN la primera molécula
autorreproductora?
• En 1980, Thomas Cech y Sidney Altman descubrieron que ciertas
moléculas pequeñas de ARN, llamadas ribozimas, actúan como
enzimas que catalizan reacciones celulares, entre ellas, la síntesis de
más moléculas de ARN.
• En cientos de millones de años los nucleótidos de ARN hayan
formado cadenas cortas de ARN, algunas de las cuales se
convertirían en ribozimas, que evolucionaron en rapidez y exactitud
de replicación.
• Sin embargo, la transición al moderno mecanismo de “ADN---ARN--Proteína” debió haber requerido una serie compleja de etapas
intermedias.
Las protocélulas pudieron haber
consistido en ribozimas encerradas
en microesferas
• Los químicos han demostrado que si se
agita agua que contenga proteínas y
lípidos a modo de simular las olas que
golpeaban contra las antiguas costas, se
forman estructuras huecas llamadas
microesferas.
• Las microesferas se asemejan a las células
vivas:
– Tienen una membrana similar a la
membrana celular.
– Absorben material de la solución.
– Crecen.
– Se dividen.
Pero, ¿acaso sucedió todo eso?
Los investigadores discrepan en
si la vida surgió en:
• Aguas estancadas.
• El mar.
• Películas de humedad sobre
la superficie de trozos de
arcilla o de pirita de hierro.
• Respiraderos muy calientes
de las profundidades
marinas.
• El espacio y luego llegó a la
tierra.
¿Cómo eran los primeros
organismos?
La vida comenzó
durante la era
precámbrica
Los organismos fósiles
más antiguos
encontrados hasta
ahora están en rocas
precámbricas de 3500
millones de años de
antigüedad. Los rastros
químicos de rocas más
antiguas han inducido
a algunos
paleontólogos a
pensar que la vida es
aún más antigua: quizá
hasta 3900 millones de
años.
Los primeros organismos eran
procariotas anaerobios
• Las primeras células eran
procariotas:
– Su material genético NO
estaba separado del resto
de la célula y encerrado en
un núcleo envuelto en una
membrana.
– Obtenían nutrimentos y
energía probablemente
absorbiendo moléculas
orgánicas de su entorno.
– Su metabolismo era
anaerobio
• Al multiplicarse estas bacterias ancestrales
consumieron las moléculas orgánicas
sintetizadas prebióticamente.
• Sin embargo, el CO2 y el H2O eran abundantes
al igual que la energía solar.
• Entonces, lo que faltaba eran moléculas
energéticas, es decir, en las que se ha
almacenado energía en enlaces químicos.
Algunos organismos adquirieron la
capacidad de capturar energía
solar
• Con el tiempo, algunas células
adquirieron la capacidad de usar la
energía solar para sintetizar
moléculas complejas de alta energía
a partir de moléculas más simples
(fotosíntesis).
• La fotosíntesis necesita una fuente
de hidrógeno, las primeras bacterias
fotosintéticas probablemente usaron
sulfuro de hidrógeno, y luego cuando
éste se agotó, debieron comenzar a
usar agua.
• La fotosíntesis introdujo cantidades importantes de O2 libre en la
atmósfera por primera vez.
• Al principio el O2 se consumía rápidamente en reacciones con
otras moléculas de la atmósfera y la corteza terrestre (Fe).
• Cuando todo el Fe accesible se transformó en herrumbre, la
concentración de O2 libre comenzó a aumentar (hace 2200
millones de años-cianobacterias).
• Los niveles de O2 atmosférico aumentaron hasta alcanzar un
nivel estable hace 1500 millones de años, y se mantiene casi
constante hasta ahora.
El metabolismo aeróbico surgió en
respuesta a la crisis de oxígeno
• La acumulación de oxígeno en la atmósfera de
la tierra primitiva exterminó probablemente
muchos organismos y fomentó la evolución de
mecanismos celulares para contrarrestar su
toxicidad.
• La crisis de oxígeno también creó la presión
ambiental para que las bacterias adquieran la
aptitud de utilizar oxígeno en el metabolismo.
• Esto dio a las células aerobias una importante
ventaja selectiva.
Metabolismo energético
Los eucariotas formaron organelos
y un núcleo encerrados en
membranas
• Los paleobiólogos consideran que,
una vez que apareció una
población idónea susceptible de
ser devorada, la conducta
predatoria debió haber
evolucionado rápidamente.
• La presa más apetecida habrían
sido bacterias sin pared celular y,
en consecuencia los depredadores
habrían sido capaces de englobar
bacterias enteras.
• Pero estos depredadores eran incapaces
de llevar a cabo ni la fotosíntesis ni el
metabolismo aeróbico y metabolizaban
ineficientemente sus presas.
• En ese contexto, hace alrededor de 1700
millones de años, se engendró la primera
célula eucariótica.
Las mitocondrias y los cloroplastos
pudieron haber surgido a partir de
bacterias englobadas
• La hipótesis de los endosimbiotas,
defendida principalmente por Lynn
Margulis, de la Universidad de
Massachusetts, propone que las
células primitivas se hicieron de los
precursores de las mitocondrias y los
cloroplastos englobando ciertos tipos
de bacterias (bacteria aerobia y
cianobacteria).
• La ameba Pelomyxa palustris carece
de mitocondrias, pero alberga una
población permanente de bacterias
aerobias que desempeñan un papel
muy similar. Al igual que algunos
corales, almejas, caracoles y un
Paramecium albergan una colección
permanente de algas.
El origen del núcleo es más
enigmático
• Una posibilidad es que la
membrana plasmática se haya
plegado hacia adentro para rodear
el ADN.
• Nuevos
plegamientos
habrían
formado
el
retículo
endoplasmático.
• Otra hipótesis es que surgió como
resultado de una endosimbiosis.
• Cualquiera que haya sido el origen
del núcleo, el hecho de tener el
ADN dentro de él, parece haber
conferido grandes ventajas, quizá
al permitir una regulación más fina
del material genético.
¿Cómo surgió la multicelularidad?
• Una vez que evolucionaron
los comportamientos
predatorios, tener un mayor
tamaño representó una
ventaja.
• Pero las células individuales
enormes tienen problemas: el
oxígeno y los nutrimentos que
entran en la célula así como
los productos residuales que
salen, deben difundirse a
través de la membrana
plasmática.
¿Cuál es el problema?
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