Resumen del Origen de la Vida (Colegio Mater Salvatoris)

COLEGIO MATER SALVATORIS Ciencias de la Tierra Tema 1 El Origen de la Vida Profesor: MSc. Guillermo A. Lo Mónaco Carías 1  Origen de la Vida Desde un punto de vista bioquímico, la vida...

COLEGIO MATER SALVATORIS Ciencias de la Tierra Tema 1 El Origen de la Vida Profesor: MSc. Guillermo A. Lo Mónaco Carías 1  Origen de la Vida Desde un punto de vista bioquímico, la vida es un estado especial de la materia alcanzado por estructuras moleculares ¿Qué es la vida? específicas, con capacidad para desarrollarse, mantenerse en un ambiente, reconocer y responder a estímulos y reproducirse, permitiendo la continuidad de su especie. La vida es el tiempo o período de duración que tiene el ser humano desde que nace hasta que muere. La vida en la Biblia se refiere a la existencia física y espiritual de una persona. La vida es un don de Dios y es sagrada. La vida se considera un regalo y, por lo tanto, debe ser valorada y protegida. La Biblia habla de la vida en términos de calidad y cantidad. La calidad de vida se refiere a la salud espiritual y emocional de una persona, mientras que la cantidad de vida se refiere a la duración de la vida física. 2 Origen de la Vida Características de la materia viva Utilización de alguna forma de energía (autoconservación): funciones complejas mediante el cual el ser vivo obtiene y transforma la energía que necesita para realizar sus funciones metabólicas indispensables para la continuación de la vida. Tendencia a crecer y desarrollarse (autorregulación): control de las funciones de un ser vivo, se llevan a cabo gracias a reacciones químicas que se realizan en determinados órganos. Capacidad de reproducirse (autorreproducción): capacidad de procrear nuevos seres vivos semejantes al progenitor. 3 Origen de la Vida Teorías sobre el origen de la Vida Generación espontánea o abiogénesis Durante muchos siglos, en civilizaciones antiguas tales como China, India y Egipto, se mantuvo la creencia que a partir de materiales inorgánicos podían transformarse en organismos vivientes. La generación espontánea es una hipótesis que sostiene que las criaturas vivientes pueden surgir solas, sin padres. Esta hipótesis fue creada por Aristóteles, el antiguo filósofo griego, basado en doctrinas filosóficas y mitos antiguos; obtuvo su evidencia de las pulgas que salen del polvo y de los gusanos que se forman Aristóteles alrededor de la carne descompuesta. 4 Teorías sobre el origen de la Vida Teoría de la generación espontánea o abiogénesis A principios del siglo XVII, el químico belga Jan Baptiste van Helmont, registró uno de sus experimentos como evidencia de la generación espontánea, en el cual colocó una camisa sudada junto con un poco de trigo y, supuestamente, nacieron ratones 21 días después. 5 Teorías sobre el origen de la Vida A mediados del siglo XVII, el médico italiano Francesco Redi llevó a cabo un experimento para refutar la teoría de la generación espontánea por primera vez. Redi se basó en los trabajos del Dr. William Harvey, el cual postulo que: “Los insectos, las lombrices y las ranas no surgen de manera espontánea, sino de huevos que son demasiado pequeños para ser vistos”. Como resultado, se encontraron gusanos y moscas en el recipiente que quedó abierto, en cambio, no sucedió nada con la carne en el recipiente sellado, sin embargo, los defensores de la generación espontánea sostenían que, el recipiente sellado evitaba que el aire entrara y este elemento era fundamental para que sucediera la generación espontánea de los organismos. 6 Teorías sobre el origen de la Vida Francesco Redi volvió a realizar su experimento, esta vez, cerró el recipiente con una tela que, dejaba para el aire pero impedía el acceso de las moscas a la carne. Como resultado, no sucedió nada con la carne en el recipiente cubierto con una tela, pero se encontraron gusanos y moscas en el recipiente que quedó abierto. Con base en esto, Redi anunció la biogénesis, que sugiere que los seres vivos solo provienen de seres vivos. Esto refutaba de manera importante y contundente la teoría de generación espontánea. 7  Teorías sobre el origen de la Vida Aporte de los trabajos de Antón van Leeuwenhoek Construyó diminutas lentes montadas sobre placas metálicas, que se sostenían muy cerca del ojo. A través de ellas podía observar objetos que montaba sobre la cabeza de un alfiler, ampliándolos hasta trescientas veces. En una gota de agua descubrió, lo que él llamaría “animáculos”, o “animalillos” y que en la actualidad se conocen como protozoos y bacterias. 8  Teorías sobre el origen de la Vida Con la invención del microscopio óptico y el descubrimiento de los microrganismos, algunos científicos trataron de traer de vuelta la teoría de la generación espontánea. El biólogo inglés Joseph Needham en (1745) descubrió microorganismos en un experimento. Insistió en que “las criaturas simples como los microorganismos pueden surgir espontáneamente”, y su insistencia provocó una nueva disputa. Al calentar el caldo Luego de enfriarse el caldo, al cabo de nutritivo se eliminan un tiempo reaparecían los microrganismos todas las bacterias 9  Teorías sobre el origen de la Vida El biólogo italiano Lazzaro Spallanzani en (1765) , se opuso a la insistencia de Needham, señalando fallos en la esterilización y en el sellado de los recipientes. Spallanzani demostró a través de experimentos que los microorganismos no surgían cuando se hervía por más tiempo un matraz completamente sellado. Lazzaro Spallanzani Joseph Needham Pero luego Needham refutó su insistencia, diciendo: “El calentamiento excesivo no solo destruyó los microorganismos sino incluso la energía del crecimiento”, y: “Es natural que la vida no pueda crecer si se interrumpe la circulación del aire”; 10 Teorías sobre el origen de la Vida Fin del conflicto Luis Pasteur en el siglo XIX, propuso que los microrganismos viajaban en partículas de polvo que flotaban en el aire y al entrar en contacto con el caldo nutritivo se reproducían. Pasteur realizó un experimento donde fabricó un recipiente que denominó el matraz cuello de cisne, el cual contenía una solución de levadura y azúcar para luego calentarla hasta esterilizar la solución. El aire podía circular libremente por el matraz hacia la solución, sin embargo, las partículas de polvo se quedaban atrapadas en el cuello en forma de “S”, evitando que los microorganismos entraran en la solución y se multiplicaran. 11 12 Teorías sobre el origen de la Vida Pasteur refutó la teoría de la generación espontánea al mostrar que los microorganismos no siempre se reproducen aunque el aire entre y salga, y demostró que los microorganismos pueden surgir cuando hay otros microorganismos. Con la publicación de la tesis de Pasteur, la teoría de la generación espontánea desapareció sin dejar rastro y se confirmó la biogénesis, lo cual significa que debe haber padres que tengan vida para que surja un ser vivo. NOTA: Aunque Pasteur demostró que la generación espontánea era una teoría falsa y abrió el camino para la biogénesis, no resolvió la pregunta: ¿dónde se originó la vida en el planeta Tierra? 13 La Tierra Primitiva El intenso vulcanismo en la superficie del planeta generó nuestra atmósfera primitiva, formada por gases como Amoníaco (NH3), anhídrido carbónico (CO2), metano (CH4) y vapor de agua (H2O). Al irse enfriando el planeta con el paso del tiempo, muchos de los gases sobre todo el vapor de agua se condensaron y precipitaron en forma de lluvia por mucho años, creando el océano primitivo. 14 El origen de los organismos vivos en el planeta Tierra La mayoría de los científicos están de acuerdo con que la vida se formó en la Tierra, producto de una serie de reacciones químicas de elementos inorgánico hace unos 100 a 200 millones de años después de solidificarse la corteza terrestre. Hace unos 3.500 millones de años, la tierra ya contaba con una corteza consolidada, un océano y un atmósfera primitiva, que estaban conformados por una serie de compuestos y elementos químicos. Las formas de energía disponibles en ese momento eran: Energía Radiación ultravioleta intensa (Radiación Solar) Descargas eléctricas (nubes en la atmósfera) Radiactividad (elementos radiactivos en la corteza) Calor volcánico (erupciones volcánicas) Impacto de meteoritos 15 El origen de los organismos vivos en el planeta Tierra Bajo estas condiciones de la tierra primitiva comenzaron a sintetizarse las primeras moléculas orgánicas, utilizando las fuentes de energía antes mencionadas e ingredientes químicos inorgánicos existentes en el planeta tales como, Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S), Fósforo (P), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Potasio (K) y Sodio (Na). Estos compuestos se combinaron al rededor del compuesto carbono, aprovechando la extraordinaria versatilidad que poseen este elemento para combinarse y formar moléculas poliméricas más grandes, principalmente, azúcares, proteínas y aminoácidos, los cuales son los mismos compuestos que utilizan las células incluso la mas sencillas para sus funciones metabólicas para la vida. 16 El origen de los organismos vivos en el planeta Tierra Los primeros organismos vivos que aparecieron en nuestro planeta hace aproximadamente 3.600 millones de años, fueron organismos unicelulares heterótrofos llamados cianobacterias y fueron descubiertos y estudiados gracia a los fósiles de estructuras donde se desarrollaron llamadas estromatolitos. Cianobacterias 17 El origen de los organismos vivos en el planeta Tierra Los estromatolitos son estructuras minerales bioconstruidas, estratificadas con una morfología laminar, originados por la producción, captura y fijación de partículas carbonatadas de cianobacterias y otras bacterias primitivas. Las cianobacterias aún existen en la actualidad y en lugares como Australia aún se pueden encontrar estromatolitos. Estromatolito (fósil) Estromatolitos actuales 18 Experimentos que comprobaron la síntesis de compuestos orgánicos Stanley Miller en 1953, diseñó un experimento que recrea las condiciones primitivas del agua y la atmósfera del planeta antes de la existencia de vida en la Tierra. Obteniendo como resultado una seri de compuestos orgánicos entre los cuales se encontraban aminoácidos como la Alanina y la glicina, además de ácidos orgánicos como ácido fórmico y ácido aspártico. Aunque en la actualidad sabemos que la atmósfera de la Tierra primitiva no tenía las características exactas propuestas en el experimento, éste es de vital importancia, ya que demostró que era posible obtener de compuestos inorgánicos, moléculas orgánicas de importancia biológica. Sin embargo, se mantiene la interrogante de cómo se formaron en la Tierra los ladrillos fundamentales de la vida y la posterior formación de proteínas. 19 Con las condiciones de la atmósfera primitiva que carecía de oxígeno y la ausencia de organismos vivos en las aguas, la materia orgánica que se creaba no podía ser degradada por lo que se acumuló en grandes cantidades en los cuerpos de agua que existían en el planeta. Los científicos piensan que debido a esta gran concentración de moléculas orgánicas reaccionando entre sí durante millones de años pudo en algún momento hacer posible la aparición de las primeras células de organismos vivos. 20 Teoría de los seres pre-celulares y la hipótesis Heterótrofa Moléculas Inorgánicas Moléculas Coacervados Células vivas Orgánicas Una pequeña porción de estas gotas “Coacervadas” con características particularmente favorables evolucionaron lentamente hasta producir las primeras células primitivas. 21