Teoría y origen celular

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BLOQUE 3: RECONOCE A LA CÉLULA COMO UNIDAD DE VIDA
Secuencia Didáctica 1: Teoría y origen celular
• Morfología y estructura general de las células
• Origen de las células
• Concepciones actuales sobre el origen de la vida
El perfeccionamiento paulatino de los microscopios y de las técnicas de observación ha proporcionado una
visión cada vez más detallada de la célula. La citología es la rama de la Biología que estudia las células.
En la organización de la materia, el nivel celular es el primer nivel de organización biótico (únicamente
se presenta en los seres vivos). Comprende la materia viva organizada en unidades elementales dotadas
de vida propia.
HISTORIA CELULAR
Descubrimientos:
Durante el siglo XVIII, un estudioso llamado Galileo Galilei colocó dos lentes de vidrio dentro de un
cilindro. En este instrumento observó por casualidad a un insecto, y posteriormente describió los
sorprendentes patrones geométricos de sus diminutos ojos. De este modo, Galileo, a pesar de no ser
biólogo, fue el primero que efectuó una observación biológica a través de un microscopio.
1665: Robert Hooke publicó los resultados de sus observaciones sobre tejidos vegetales, como el corcho,
realizadas con un microscopio de 50 aumentos construido por él mismo. Este investigador fue el primero
que, al ver en esos tejidos unidades que se repetían a modo de celdillas de un panal, las bautizó como
elementos de repetición, «células» (del latín cellulae, celdillas). Pero Hooke sólo pudo observar células
muertas por lo que no pudo describir las estructuras de su interior. Más adelante se descubrió la
existencia de células libres (organismos unicelulares) al observar gotas de agua procedente de charcas.
Posteriormente se comprobó que los tejidos animales también estaban formados por células.
Década de 1670: Anton Van Leeuwenhoek, observó diversas células eucariotas (como protozoos y
espermatozoides) y procariotas (bacterias). Tuvo excepcional destreza para construir lentes, siendo
quizá, el más agudo observador de todos ellos. A fines de la década de 1600, él descubrió maravillas
naturales en todos los sitios, incluyendo el sarro de los dientes.
1745: John Needham describió la presencia de «animálculos» o «infusorios»; se trataba de organismos
unicelulares
Década de 1830: Theodor Schwann estudió la célula animal; junto con Matthias-Schleiden postularon que
las células son las unidades elementales en la formación de las plantas y animales, y que son la base
fundamental del proceso vital.
1831: Robert Brown describió el núcleo celular.
1839: Purkinje observó el citoplasma celular.
1850: Rudolf Virchow postuló que todas las células provienen de otras células.
1857: Kölliker identificó las mitocondrias.
1860: Pasteur realizó multitud de estudios sobre el metabolismo de levaduras y sobre la asepsia.
1880: AugustWeismann descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con
células de tiempos remotos.
1931: Ernst Ruska construyó el primer microscopio electrónico de transmisión en la Universidad de Berlín.
Cuatro años más tarde, obtuvo un poder de resolución doble a la del microscopio óptico.
1981: Lynn Margulis publica su hipótesis sobre la endosimbiosis serial, que explica el origen de la célula
eucariota.
TEORÍA CELULAR
El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y
1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la existencia de las
mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba
de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con una
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óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden
definir los postulados de la teoría celular.
Mathias Jakob Schleiden, en 1838 este botánico alemán postulo que al menos el cuerpo de las plantas
estaba formado estructuralmente por células o por sus secreciones. Más tarde esto también se extrapoló
al resto de los seres vivos.
Theodor Schwan, en 1839, este zoólogo y fisiólogo alemán postulo que el funcionamiento o fisiología de
un animal es el resultado o la sumatoria del funcionamiento de cada una de las células que forman parte
de él.
Rudolf Virchow, en 1858, al hacer estudios sobre citogénesis de los procesos cancerosos llega a la
siguiente conclusión: “las células surgen de células preexistentes; Omniscellula ex cellula,(biogénesis).
En la actualidad, la teoría celular incluye tres principios que son los fundamentos de la teoría celular:
POSTULADOS:
1. La célula es la unidad estructural de los seres vivos.
Que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está
formado por células o por sus productos de secreción
2. La célula es la unidad funcional de los seres vivos.
Un segundo postulado de la teoría celular indica que las funciones vitales de los organismos
ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, y son controladas por sustancias que
ellas secretan. Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su
medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola de ellas
para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular).
3. La célula es la unidad reproductiva y/o genética de los seres vivos.
Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y
del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de
esa información a la siguiente generación celular.
Definición de célula
Lo que hoy se conoce sobre la célula permitió a Ariel Loewy y Philip Siekevitz definirla como…
“una unidad de actividad biológica limitada por una membrana selectivamente permeable y capaz de
autorreproducirse en un medio libre de otros seres vivos”.
1.- CARACTERISTICAS GENERALES Y/O ESTRUCTURALES
 La célula es el elemento más simple, dotado de vida propia, que forma los tejidos organizados.
 La célula es una unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma.
 Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún
organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula.
 Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que
los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y
órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la
célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de
las células y, por tanto, no se consideran seres vivos.
 La Célula está compuesta por una masa rodeada de protoplasma que contiene un núcleo.
 Una pared celular rodea la célula y la separa de su ambiente. Dentro del núcleo está el ADN, que
contiene la información que programa la vida celular. El hombre está compuesto de millones de
células.
 Todas las células están rodeadas de una envoltura (que puede ser una bicapa lipídica desnuda, en
células animales; una pared de polisacárido, en hongos y vegetales; una membrana externa y otros
elementos que definen una pared compleja.
 Contienen un medio interno acuoso, el citosol, que forma la mayor parte del volumen celular y en
el que están inmersos los orgánulos celulares.
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

Poseen material genético en forma de ADN, el material hereditario de los genes y que contiene las
instrucciones para el funcionamiento celular, así como ARN, a fin de que el primero se exprese.
Tienen enzimas y otras proteínas, que sustentan, junto con otras biomoléculas, un metabolismo
activo.
II.- CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES.
Las células vivas son un sistema bioquímico complejo. Todas las células realizan tres funciones vitales:
nutrición, relación y reproducción. Otras funciones o derivadas de estas serían:
Autoalimentación o nutrición. Las células toman sustancias del medio, las transforman de una forma a
otra, liberan energía y eliminan productos de desecho, mediante el metabolismo.
Absorción: es la capacidad de las células para captar sustancias del medio.
Secreción: es el proceso por medio del cual la célula expulsa materiales útiles como una enzima digestiva
o una hormona.
Excreción: es la eliminación de los productos de desecho del metabolismo celular
Autorreplicación o crecimiento. Las células son capaces de dirigir su propia síntesis. A consecuencia de
los procesos nutricionales, una célula crece y se divide, formando dos células, en una célula idéntica a la
célula original, mediante la división celular.
Diferenciación. Muchas células pueden sufrir cambios de forma o función en un proceso llamado
diferenciación celular. Cuando una célula se diferencia, se forman algunas sustancias o estructuras que
no estaban previamente formadas y otras que lo estaban dejan de formarse. La diferenciación es a
menudo parte del ciclo de vida celular en que las células forman estructuras especializadas relacionadas
con la reproducción, la dispersión o la supervivencia.
Señalización química. Las células responden a estímulos químicos y físicos tanto del medio externo como
de su interior y, en el caso de células móviles, hacia determinados estímulos ambientales o en dirección
opuesta mediante un proceso que se denomina síntesis. Además, con frecuencia las células pueden
interaccionar o comunicar con otras células, generalmente por medio de señales o mensajeros químicos,
como hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento... en seres pluricelulares en complicados
procesos de comunicación celular y transducción de señales.
Irritabilidad: es la capacidad del protoplasma para responder a un estímulo. Es más notable en las
neuronas y desaparece con la muerte celular.
Conductividad: es la generación de una onda de excitación (impulso eléctrico) a toda la célula a partir
del punto de estimulación. Esta y la irritabilidad son las propiedades fisiológicas más importantes de las
neuronas.
Contractilidad: es la capacidad de una célula para cambiar de forma, generalmente por acortamiento.
Está muy desarrollada en las células musculares.
Evolución. A diferencia de las estructuras inanimadas, los organismos unicelulares y pluricelulares
evolucionan. Esto significa que hay cambios hereditarios (que ocurren a baja frecuencia en todas las
células de modo regular) que pueden influir en la adaptación global de la célula o del organismo superior
de modo positivo o negativo. El resultado de la evolución es la selección de aquellos organismos mejor
adaptados a vivir en un medio particular.
TAMAÑO, FORMA Y FUNCIÓN:
Las células, cuando están libres, tienden a adoptar una forma más o menos esférica, pero cuando están
asociadas, formando tejidos presentan formas muy diversas: planas, poliédricas, prismáticas, fusiformes,
alargadas, estrelladas, etc.
El tamaño y la forma de las células depende de sus elementos más periféricos (por ejemplo, la pared, si
la hubiere) y de su andamiaje interno (es decir, el Citoesqueleto).
El tamaño de las células de los organismos unicelulares puede variar desde cilindros o esferas con
dimensiones en el rango de una micra, como las bacterias, hasta glóbulos de varios centímetros de
diámetro, como los huevos de aves que son una sola célula.
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Las células de los animales superiores tienen diámetros en el orden de decenas de micras y en el caso de
las plantas hay células de más de 100 micras de longitud. Las células del sistema nervioso pueden tener
filamentos de hasta un metro de longitud.
La mayoría de las células son microscópicas, es decir, no son observables a simple vista. A pesar de ser
muy pequeñas (un milímetro cúbico de sangre puede contener unos cinco millones de células) el tamaño
de las células es extremadamente variable. La célula más pequeña observada, en condiciones normales,
corresponde a Mycoplasmagenitalium, de 0,2 μm, encontrándose cerca del límite teórico de 0,17 μm.
Existen bacterias con 1 y 2 μm de longitud. Las células humanas son muy variables: hematíes de 7 micras,
hepatocitos con 20 micras, espermatozoides de 53 μm, óvulos de 150 μm e, incluso, algunas neuronas de
en torno a un metro. En las células vegetales los granos de polen pueden llegar a medir de 200 a 300 μm y
algunos huevos de aves pueden alcanzar entre 1 (codorniz) y 7 cm (avestruz) de diámetro.
La unidad más conveniente para medir las células es el micrómetro (μm), que en ocasiones recibe el
nombre estándar de “micra”. Este equivale a un millonésimo /1/ 1 000 000) de metro o un milésimo (1/ 1
000) de milímetro, de modo que es imperceptible a simple vista. Por pequeño que sea el micrómetro es
demasiado grande para medir muchas estructuras subcelulares. Para tales fines, se utiliza el nanómetro
(nm), que equivale a un milmillonésimo (1/ 1 000 000 000) de metro o un milésimo(1/ 1000) de
micrómetro. A fin de situarnos en el mundo de los nanómetros, conviene recordar que así como un
milímetro es el milésimo de metro, un micrómetro es un milésimo de milímetro, y un nanómetro es un
milésimo de micrómetro.
Parte de un metro
Milésima 0.001 m
Millonésima 0.000001 m
Diez millonésima 0.000000001m
Unidad
Milímetro (mm)
Micrómetro o micra (μm)
Nanómetro (nm)
Ejemplo
Tamaño de algunas chinches
Células procariontes
Virus
Respecto de su forma, las células presentan una gran variabilidad, e, incluso, algunas no la poseen bien
definida o permanente. Pueden ser: fusiformes (forma de huso), estrelladas, prismáticas, aplanadas,
elípticas, globosas o redondeadas, etc. Algunas tienen una pared rígida y otras no, lo que les permite
deformar la membrana y emitir prolongaciones citoplasmáticas (pseudópodos) para desplazarse o
conseguir alimento. Hay células libres que no muestran esas estructuras de desplazamiento pero poseen
cilios o flagelos, que son estructuras derivadas de un orgánulo celular (el centrosoma) que dota a estas
células de movimiento. De este modo, existen multitud de tipos celulares, relacionados con la función
que desempeñan; por ejemplo:
Células contráctiles que suelen ser alargadas, como las fibras musculares.
Células con finas prolongaciones, como las neuronas que transmiten el impulso nervioso.
Células con microvellosidades o con pliegues, como las del intestino para ampliar la superficie de
contacto y de intercambio de sustancias.
Células cúbicas, prismáticas o aplanadas como las epiteliales que recubren superficies como las
losas de un pavimento.
Las formas y tamaños de las células se relacionan con las funciones que llevan a cabo. Algunos tipos
celulares, como amibas y leucocitos, pueden cambiar de forma y desplazarse. Los espermatozoides tienen
largas colas a manera de látigo, llamadas flagelos, para la locomoción. Las células nerviosas (neuronas)
tienen prolongaciones largas y delgadas, que les permiten transmitir impulsos a grandes distancias. En el
cuerpo humano, estas prolongaciones llegan a tener hasta 1 metro de longitud. Otras células, como las
epiteliales, son casi rectangulares y están dispuestas una encima de otra, de manera semejante a los
ladrillos en una construcción para formar estructuras laminares.
ORIGEN DE LAS CÉLULAS.
¿Cómo y cuándo hizo la vida su aparición en la Tierra? Hace apenas unos siglos, esta pregunta habría sido
considerada como trivial. Aunque nadie sabía cómo surgió la vida por primera vez, la gente pensaba que
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todo el tiempo aparecían nuevos seres vivos, por generación espontánea a partir tanto de la materia
inanimada como de otras formas de vida sin relación con las nuevas. En 1609 un botánico francés escribió
lo siguiente: “Hay un árbol... que se observa con frecuencia en Escocia. De este árbol caen hojas; por un
lado tocan el agua y se convierten lentamente en peces; por el otro tocan la tierra y se transforman en
aves”. Abundan los escritos medievales con observaciones similares y encantadoras recetas para crear
vida; incluso seres humanos. Se pensaba que los microorganismos surgían espontáneamente del caldo, los
gusanos, de la carne, y los ratones, de mezclas de camisas sudadas y trigo.
TEORÍAS DEL ORIGEN DE LA VIDA
Uno de los temas más fascinantes en las ciencias naturales se encuentra en el tema de la vida, ¿Cómo y
cuándo se originó la vida?
¿La vida es resultado de una generación espontánea de la vida inerte que a través de millones de años se
abrió paso para que ciertas moléculas lograran duplicarse dando origen a procesos que hoy llamamos
vida?
¿O fue la vida sembrada o bien por un ser superior (teoría religiosa)?
¿O bien llegó procedente en piedras u otros objetos procedentes del espacio y que de alguna forma estas
“semillas” encontraron el terreno propicio para duplicarse y generar la vida (teoría de la panspermia)?
“La vida es una exuberancia planetaria, un fenómeno solar. Es la
transmutación astronómicamente local del aire, el agua y la luz que
llega a la tierra, en células. Es una pauta intrincada de crecimiento y
muerte, aceleración y reducción, transformación y decadencia. La vida
es una organización única.”
Margulis y Sagan
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¿QUÉ ES LA VIDA?
Querer dar respuesta a la pregunta: ¿Qué es la vida?, no es fácil. La dificultad está en la enorme
diversidad de la vida y en su complejidad. Los seres vivos pueden ser unicelulares o estar conformados
por millones de células interdependientes (metacelulares); pueden fabricar su propio alimento o salir a
buscarlo al entorno; pueden respirar oxígeno o intoxicarse con él; pueden vivir a temperaturas de más de
250 grados centígrados o vivir en el hielo a varias decenas de grados por debajo del punto de congelación;
pueden vivir de la energía lumínica del sol o de la energía contenida en los enlaces químicos de algunas
sustancias; pueden volar, nadar, reptar, caminar, trepar, saltar, excavar o vivir fijos en el mismo lugar
durante toda su vida; se reproducen mediante el sexo, pero también pueden hacerlo sin él; pueden vivir a
gran presión o casi al vacío. En fin, la vida es más fácil “señalarla con el dedo”, que definirla. Y sin
embargo veamos algunos intentos por definirla
“El término vida (latín: vita), desde el punto de vista de la Biología, que es el más usado, hace alusión a
aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de
manifestaciones de la naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo
largo de sucesivas generaciones, evolucionar.
Científicamente, podría definirse como la capacidad de administrar los recursos internos de un ser físico
de forma adaptada a los cambios producidos en su medio, sin que exista una correspondencia directa de
causa y efecto entre el ser que administra los recursos y el cambio introducido en el medio por ese ser,
sino una aproximación al ideal establecido por dicho ser, ideal que nunca llega a su consecución completa
por la dinámica constante del medio. Cuando nace un ser viviente, éste no adquiere vida, sino que hereda
la habilidad para construir estructuras que ponen en movimiento ese estado de la energía.
La vida es un conjunto de microestados de la energía que se asocia con una demora en la dispersión
espontánea de esa energía. La energía de los seres vivientes “salta” de un microestado a otro, siendo
siempre controlada por ciertos operadores internos del mismo sistema termodinámico. Cualquier sistema
en el Universo que sea capaz de coordinar los microestados de la energía en forma no-espontánea será
una ser viviente.
¿Cómo se sabe que algo está vivo? Cuando se observa que toma sustancias del medio en el que está, las
incorpora a su organismo para mantener su estructura y metabolismo, arrojando al medio el resto. Esa
característica de los seres vivos tiene el sofisticado nombre de autopoiesis (sistema capaz de reproducirse
y mantenerse por sí mismo), que quiere decir automantenimiento. Los sistemas vivos somos máquinas
autopoiéticas: transformamos la materia convirtiéndola en nosotros mismos, de tal manera, que el
producto es nuestra propia organización.
Cuando se habla de la vida, también se hace referencia a su diversidad y complejidad. Si la diversidad de
la vida aumenta, necesariamente se incrementa su complejidad. La diversidad de la vida o biodiversidad,
se organiza de tal modo que construye complejas redes de relaciones entre las especies y entre éstas y su
entorno físico: la vida cambia a quienes la componen.
PRINCIPALES HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
- Primera hipótesis: Creacionismo
Se basa sobre todo en lo que narra el Génesis afirma que la Tierra no tiene más de 10,000 años y que
cada especie fue creada individualmente
El creacionismo es un sistema de creencias que postula que el universo, la tierra y la vida en la tierra
fueron deliberadamente creados por un ser inteligente. Hay diferentes visiones del creacionismo, pero
dos escuelas principales sobresalen: el creacionismo religioso y el diseño inteligente.
El creacionismo religioso es la creencia que el universo y la vida en la tierra fueron creados por una
deidad todopoderosa. Esta posición tiene un fundamento profundo en las escrituras, en la que se basan
los pensamientos acerca de la historia del mundo. Dentro del campo creacionista se hallan los que creen
en una tierra joven y los que creen en una tierra antigua.
Creacionismo bíblico basado en la Biblia
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Creacionismo Islámico basado en el Qu-ran
El Diseño Inteligente (DI) infiere que de las leyes naturales y mero azar no son adecuados para explicar el
origen de todo fenómeno natural. No es dirigido por una doctrina religiosa, ni hace suposiciones de quién
el Creador es. El DI no usa textos religiosos al formar teorías acerca del origen del mundo. El DI
simplemente postula que el universo posee evidencia de que fue inteligentemente diseñado.
El DI restringido busca evidencia de diseño al compararla con el diseño humano.
El DI general establece que todos los procesos naturales son inteligentemente diseñados.
El Creacionismo extraterrestre cree que el mundo fue creado por una raza extraterrestre que vinieron a
ser adorados por los hombres como dioses y descrito en antiguos textos religiosos.
- Segunda hipótesis: La generación espontánea.
La teoría de la generación espontánea, también conocida como autogénesis. Es una antigua teoría
biológica de que a partir de la materia inerte se originó la vida. La observación superficial indicaba que
surgían gusanos del fango, moscas de la carne podrida, organismos de los lugares húmedos, etc. Así, la
idea de que la vida se estaba originando continuamente a partir de esos restos de materia orgánica se
estableció como lugar común en la ciencia.
En la antigüedad los griegos sostenían que la vida podía surgir del lodo, del agua o de las combinaciones
de los cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua, y tierra. Aristóteles propuso que el origen
espontáneo para gusanos, insectos y peces era a partir de sustancias como el rocío, el sudor y la
humedad. Según él, este proceso era el resultado de la interacción de la materia no viva con fuerzas
(ENTELEQUIA) capaces de dar vida a lo que no tenía.
Para referirse a la "generación espontánea", también se utiliza el término abiogénesis, acuñado
por Thomas Huxley en 1870, para ser usado originalmente para referirse a esta teoría, en oposición al
origen de la generación por otros organismos vivos (biogénesis).
La autogénesis se sustentaba en procesos como la putrefacción. Es así que de un trozo de carne podían
generarse larvas de mosca.
En 1667, Johann B. van Helmont, médico holandés, propuso una receta que permitía la generación
espontánea de ratones, en su libro dice:
"...las criaturas tales como los piojos, garrapatas, pulgas y gusanos son nuestros huéspedes y vecinos,
pero nacen de nuestras entrañas y excrementos. Porque si colocamos ropa interior llena de sudor junto
con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días el olor cambia y penetra a través de las
cáscaras del trigo, transformando el trigo en ratones; pero lo más notable es que estos ratones son de
ambos sexos y se pueden cruzar con ratones que hayan surgido de manera normal..."
-Tercera teoría de la biogénesis.
El italiano Francisco Redi fue el primero en dudar de tal concepción y usó la experimentación para
justificar su duda y demostrar la falsedad de la generación espontánea.
El experimento consistió en poner carne en un tarro abierto y en otro cerrado también puso carne.
Unos días después observó que en el frasco tapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y con
mal olor, en el segundo pudo observar que sobre la tela estaban los huevos de las moscas y la carne del
tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas.
El italiano dedujo que las cresas brotaban de los pequeñísimos huevos de las moscas.
Logró demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de los huevos
depositados por las moscas en la carne.
Con dicho experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como "generación
espontánea".
A finales del siglo XVII, Anton van Leeuwenhoek, comerciante y científico holandés, gracias a su
perfeccionamiento del microscopio óptico, encontró en las gotas de agua sucia gran cantidad de
microorganismos que parecían surgir súbitamente con gran facilidad. Éste descubrimiento fortaleció los
ánimos de los seguidores de la "generación espontánea". A pesar de los experimentos de Redi, la teoría de
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la generación espontánea no había sido descartada del todo, pues las investigaciones de este científico
demostraban el origen de las moscas, pero no el de otros organismos.
Teoría de Spallanzani y Needham:
En 1745, John T. Needham, religioso jesuita y naturalista inglés, sostenía que había una “fuerza vital”
que originaba la vida. El experimento que realizó fue el de hervir caldo de res en una botella, luego la
tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio una pequeña muestra de
la sustancia, encontraba organismos vivos. Afirmaba que el calor utilizado para hervir el caldo era
suficiente para matar a cualquier organismo y la presencia de seres vivos era originada por la fuerza vital.
Sin embargo, Lázaro Spallanzani realizó el mismo experimento de Needham, pero selló totalmente la
botella, la hirvió, la dejó reposar varios días y cuando realizó las observaciones no encontró organismos
vivos. En 1765, usando pan, un recipiente abierto y otro herméticamente cerrado, con pan hervido. Solo
brotaron cresas en el pan que estuvo al aire libre. Entonces, como ha ocurrido muchas veces al avanzar la
ciencia, no faltaron incrédulos y alegaron que al hervir el pan, se había destruido ¡un principio vital! Esto
lo llevó a concluir que los organismos encontrados por Needham procedían del aire que penetraba a
través del corcho.
Louis Pasteur en Francia y John Tyndall en Inglaterra refutaron la idea del caldo que se transforma en
microorganismos.
El francés Pasteur en 1862 fue quien acabó con la teoría de la generación espontánea. Ideó un recipiente
con cuello de cisne, es decir, doblado en forma de S. En cada uno de ellos metió cantidades iguales de
caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos
presentes en el caldo. El líquido permaneció estéril. La forma de "S" era para que el aire pudiera entrar y
que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.
Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba señales de la presencia de
microorganismos y cortó el tubo de uno de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse,
mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos
tampoco provenían de la generación espontánea. Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea
fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio
que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo.
Aunque su trabajo echó por tierra la noción de la generación espontánea, no dio respuesta a la pregunta
de cómo apareció la vida en la Tierra por primera vez. o bien, como lo expuso el bioquímico Stanley
Miller: “Pasteur nunca probó que no ocurrió alguna vez; sólo demostró que no sucede todo el tiempo”.
- Cuarta teoría: El origen cósmico de la vida o panspermia
Según esta hipótesis, la vida se ha generado en el espacio exterior y viaja de unos planetas a otros, y de
unos sistemas solares a otros. La hipótesis postula que la vida es llevada al azar de planeta a planeta y de
un sistema planetario a otro
El filósofo griego Anaxágoras (siglo VI a.C.) fue el primero que propuso un origen cósmico para la vida,
pero fue a partir del siglo XIX cuando esta hipótesis cobró auge, debido a los análisis realizados a los
meteoritos, que demostraban la existencia de materia orgánica, como hidrocarburos, ácidos grasos,
aminoácidos y ácidos nucleicos.
. Su máximo defensor fue el químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927), que afirmaba que la vida
provenía del espacio exterior en forma de esporas bacterianas que viajan por todo el espacio impulsadas
por la radiación de las estrellas. Dicha teoría se apoya en el hecho de que las moléculas basadas en la
química del carbono, importantes en la composición de las formas de vida que conocemos, se pueden
encontrar en muchos lugares del universo.
El astrofísico Fred Hoyle también apoyó la idea de la panspermia por la comprobación de que ciertos
organismos terrestres, llamados extremófilos, son tremendamente resistentes a condiciones adversas y
que eventualmente pueden viajar por el espacio y colonizar otros planetas. A la teoría de la Panspermia
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también se la conoce con el nombre de ‘teoría de la Exogénesis’, aunque para la comunidad científica
ambas teorías no sean exactamente iguales. La panspermia puede ser de 2 tipos:
- Panspermia interestelar: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre sistemas
planetarios.
- Panspermia interplanetaria: Es el intercambio de formas de vida que se produce entre planetas
pertenecientes al mismo sistema planetario.
La explicación más aceptada de esta teoría para explicar el origen de la vida es que algún ser vivo
primitivo (probablemente alguna bacteria) viniera del planeta Marte (del cual se sospecha que tuvo seres
vivos debido a los rastros dejados por masas de agua en su superficie) y que tras impactar algún
meteorito en Marte, alguna de estas formas de vida quedó atrapada en algún fragmento, y entonces se
dirigió con él a la Tierra, lugar en el que impactó. Tras el impacto dicha bacteria sobrevivió y logró
adaptarse a las condiciones ambientales y químicas de la Tierra primitiva, logrando reproducirse para de
esta manera perpetuar su especie. Con el paso del tiempo dichas formas de vida fueron evolucionando
hasta generar la biodiversidad existente en la actualidad. Esta teoría tenía dos objeciones:
1) En aquellos tiempos se dudaba que una espora pudiera resistir las altas temperaturas que se
generan cuando un meteorito entra a la atmósfera y se incendia.
2) Esta teoría no resolvía el problema del origen de la vida porque simplemente lo trasladaba a otro
sitio del universo. Cabría entonces preguntarse cómo surgió la vida en el sitio de dónde provenía la
espora.
Quinta teoría: Teoría de la evolución química y celular.
Mantiene que la vida apareció, a partir de materia inerte, en un momento en el que las condiciones de la
tierra eran muy distintas a las actuales y se divide en tres etapas cronológicamente interrelacionadas.
Primera etapa
Segunda etapa
Tercera etapa
Formación de sustancias sencillas:
Hidratos de carbono.
Aminoácidos.
Bases hidrogenadas.
Ácidos grasos.
Formación de sustancias orgánicas
complejas:
Polisacáridos.
Proteínas.
Ácidos.
Lípidos
Aparición de las primeras formas de
vida (coacervados):
Proteínas.
Hidratos de carbono.
Lípidos.
Ácidos.
Ácidos nucleicos
En los años veinte y treinta, Alexander Ivanovich Oparin, bioquímico ruso, y John Burdon Sanderson
Haldane, fisiólogo y genetista escocés, advirtieron que la atmósfera rica en oxígeno que conocemos no
habría permitido la formación espontánea de las complejas moléculas orgánicas necesarias para la vida.
El oxígeno reacciona fácilmente con otras moléculas, rompe los enlaces químicos y de este modo tiende a
simplificar las moléculas.
Oparin y Haldane especularon que quizá la atmósfera de la Tierra joven contenía muy poco oxígeno y era
rica en hidrógeno, y que, en estas condiciones atmosféricas, la vida pudo haber surgido de la materia
inanimada mediante reacciones químicas ordinarias. Este proceso de evolución química se conoce como
evolución prebiótica, es decir, evolución antes de que existiera la vida. Estas ideas también se conocen
como síntesis abiótica o Quimiosintética.
TEORÍA DE OPARIN
Esta primera teoría coherente que explicaba el origen de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso
Alexander Oparin. Se basaba en el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la
Tierra hace 3.000 a 4.000 millones de años.
Postuló que, gracias a la energía aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del
Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases
atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas
moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos (elementos constituyentes de las proteínas) y
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ácidos nucleicos. Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas
poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al concentrarse, continuaron evolucionando y
diversificándose.
EL EXPERIMENTO DE STANLEY MILLER Y HAROLD UREY
Esta hipótesis inspiró las experiencias realizadas a principios de la década de 1950 por el estadounidense
Stanley Miller, quien recreó en un balón de vidrio la supuesta atmósfera terrestre de hace unos 4.000
millones de años (es decir, una mezcla de CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a
descargas eléctricas de 60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller
identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos aminoácidos, urea, ácido
acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares, lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a
aquellas cuya existencia había postulado Oparin.
Estas experiencias fueron retomadas por investigadores franceses que demostraron en 1980 que el medio más
favorable para la formación de tales moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua.
Con excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran satélite de Saturno en el que los
especialistas de la NASA consideran que podría haber (o en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de
vida.
EVOLUCIÓN DE NUESTRO PLANETA
La Tierra primigenia era muy diferente del planeta que ahora gozamos.
Cuando la Tierra se formó hace 4500 millones de años, estaba muy caliente. Numerosos meteoritos se
estrellaban en el planeta en formación, y la energía cinética de estas rocas extraterrestres se convertía
en calor al producirse el impacto. Los átomos que se desintegraban desprendían aún más calor. La roca
de la que se componía la Tierra se fundió, y los elementos más pesados, como el hierro y el níquel, se
hundieron hacia el centro del planeta, donde siguen fundidos hasta el día de hoy. Poco a poco, la Tierra
se enfrió y los elementos se combinaron para formar compuestos de muchos tipos. Prácticamente todo el
oxígeno se combinó con hidrógeno para formar agua, con carbono para formar dióxido de carbono, o con
elementos más pesados para formar minerales.
Al cabo de millones de años la Tierra se enfrió lo suficiente para permitir la existencia de agua en forma
líquida; debió de haber llovido durante miles de años mientras el vapor de agua se condensaba en la
atmósfera cada vez más fría. Al caer en la superficie, el agua disolvió muchos minerales y formó un
océano levemente 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.
A juzgar por la composición química de la roca que se formó en esta época, los geoquímicos han deducido
que la atmósfera primitiva contenía probablemente dióxido de carbono, metano, amoniaco, hidrógeno,
nitrógeno, ácido clorhídrico, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua. Pero prácticamente no había oxígeno
libre en la atmósfera primitiva, porque los átomos de oxígeno estaban atrapados en el agua, el dióxido de
carbono y los minerales.
CONCEPCIONES ACTUALES SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA.
HIPOTESIS DE LOS METEORITOS
Se ha propuesto la hipótesis de que los compuestos orgánicos de la sopa primitiva que dieron lugar a los
primeros seres vivos no sólo se formaron en los océanos, sino que también pudieron haber sido el
resultado de procesos prebióticos que se llevaron a cabo en la superficie de los cometas, en meteoritos o
en el polvo interestelar, y que esas moléculas llegaron a la Tierra a través de meteoritos que cayeron en
su superficie. Esta hipótesis se basa en el análisis de meteoritos, por ejemplo, de uno que cayó en 1864
en Origueil, cerca de Mountauban, Francia, y que fue analizado en 1963, el análisis indicó la presencia de
seis aminoácidos diferentes y dos de las bases nitrogenadas del ADN. Después de este descubrimiento,
algunos astrónomos y astroquímicos se han dedicado a la búsqueda de materia orgánica en otras partes
del espacio exterior y han encontrado que en las nubes de polvo interestelar y en los cometas también
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hay concentraciones de materia orgánica, principalmente aminoácidos y bases nitrogenadas. El análisis
del meteorito marciano, conocido como ALH84001, aparentemente ha sugerido la existencia de fósiles
diminutos, de 4,500 millones de años.
Se ha considerado también que la molécula de ARN debe haber sido la que formó a los primeros genes, ya
que es la única molécula capaz de desempeñar tres tareas necesarias para la vida: duplicarse a sí misma,
contener la información genética y llevar a cabo la síntesis de proteínas. Se habla entonces del mundo del
ARN, previo a la aparición de la molécula del ADN, que ahora se identifica como la molécula de la
herencia.
TEORÍA DEL MUNDO DE HIERRO – SULFURO (HIPÓTESIS DE WÄCHSTERSHÄUSER)
En 1988, Gunter Wächtershäuser sugirió que la pirita pudo haber actuado como activador para la química
de las células vivas. Ya que muchas moléculas orgánicas tienen la propiedad de adherirse a este mineral
por lo que pudieron agruparse en colonias y llevar a cabo reacciones de tipo fotosintéticas. Algunas
teorías afirman que la vida surgió en las proximidades de algún tipo de fuente hidrotermal submarina.
TEORÍA DE LAS ARCILLAS
Propuesta por Alexander Graham Cairos – Smith en el año 1985. Se basa en la capacidad que tienen los
cristales de arcilla de crecer y replicarse. Esto podría haber facilitado que ésta se uniera a moléculas
simples de ácido ribonucleico y otras sustancias orgánicas.
HIPOTESIS HIDROTERMAL
Proponen que la síntesis de compuestos orgánicos no sucedió en la superficie del agua o en una charca
tibia, sino en el fondo del mar, en aquellas fumarolas; además plantean que la energía que propicia esa
síntesis provenía en parte de la alta presión existente en el fondo marino y de la fuente geotérmica.
En tiempos recientes han sido encontrados organismos que van desde bacterias con características muy
antiguas hasta gusanos marinos, en lugares donde se cría que nada podría sobrevivir. Son lugares
adversos, por ejemplo, sitios donde el agua tiene temperaturas muy elevadas y emerge del subsuelo por
acción del magma que asciende a la superficie, mezclándose elementos como sodio, cobre o calcio.
Prueba de ello fue un descubrimiento en la dorsal de las Galápagos, situada en el fondo del océano
Pacífico. Allí descubrieron en 1977, un ecosistema completo que subsistía gracias a las fumarolas
hidrotermales. Encontraron gusanos tubulares de hasta 3 metros, almejas y mejillones de 25 centímetros;
todos subsistían gracias a bacterias que oxidan el azufre del ácido sulfúrico contenido en el agua emanada
de las fumarolas. Con esa reacción, los organismos encontrados podían transformar el CO2 del agua y
obtenían su alimento: el formaldehído (CH2O). A este fenómeno se le conoce como quimiosíntesis.
Se han encontrado otros organismos, como la llamada Strain 121, bacteria del grupo Archea (bacterias
con características antiguas), que se encontró en fumarolas ubicadas frente a las costas occidentales de
Canadá, a una profundidad de 2 500 metros y donde el agua tiene una temperatura de 400 °C. La
bacteria en su mecanismo de respiración: utiliza el hierro en lugar del oxígeno, lo que se considera la
primera forma de respiración microbiana en la Tierra primitiva. Esta hipótesis no se aleja demasiado a la
teoría del origen químico, únicamente sitúa el origen en las profundidades del océano
HIPÓTESIS DEL ARN
La hipótesis del mundo de ARN propone que el ARN fue la primera forma de vida en la Tierra,
desarrollando posteriormente una membrana celular a su alrededor y convirtiéndose así en la primera
célula procariota.
La expresión "Mundo de ARN" fue empleada por primera vez por el premio nobel Walter Gilbert en 1986,
al hilo de un comentario sobre las recientes observaciones sobre las propiedades catalíticas de algunas
formas de ARN. No obstante, la idea de una vida independiente basada en el ARN es más antigua y ya se
puede encontrar en El código genético, de Carl Woese.
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HIPÓTESIS DEL MUNDO HAP
La hipótesis del mundo de HAP sobre el origen de la vida propone que el uso de hidrocarburos aromáticos
policíclicos fue el paso intermedio que creó las bases en el pre-mundo de ARN para el origen de la vida.
Fue propuesta por Simon Nicholas Platts en 2005. Hasta ahora no ha sido probada, aunque en 2007 la
sonda Cassini-Huygens encontró la presencia de iones negativos de tolinas en las regiones superiores de la
atmósfera de Titán.
Las tolinas son unas sustancias químicas complejas ricas en nitrógeno. Se forman en laboratorio al bombardear
moléculas orgánicas simples, como metano y etano, con radiación ultravioleta o electrones en una atmósfera rica
en nitrógeno. Se forman de manera natural en la atmósfera superior de Titán, satélite de Saturno, donde se dan las
condiciones de una atmósfera con presencia abundante de metano y nitrógeno, y donde forman aerosoles que luego
caen a la superficie. También son muy comunes en los planetoides y objetos congelados localizados en las regiones
externas del Sistema Solar.
El término tolina fue acuñado en 1979 por el astrónomo y astrofísico Carl Sagan para describir moléculas orgánicas
primitivas.
ANTONIO LAZCANO ARAUJO
El científico mexicano Antonio Lazcano Araujo es el primer latinoamericano que preside la más
importante organización de biología evolutiva del mundo, Sociedad Internacional para el Estudio del
Origen de la Vida (ISSOL por sus siglas en inglés). Doctorado en ciencias por la Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM), actualmente es coordinador del Laboratorio de Microbiología del
Departamento de Biología Evolutiva de la Facultad de Ciencias y catedrático del Origen de la Vida de la
misma universidad. Se dedica, junto con su grupo de investigación, al estudio del origen y la evolución
temprana de la vida a partir de los análisis de secuencias de genes y genomas.
“Me interesan las condiciones de la vida primitiva, hacer simulaciones en el laboratorio y analizar la
química del Sistema Solar cuando estaba en sus inicios. Estoy seguro de que podemos obtener un registro
molecular que nos aproxime a vestigios sorprendentemente bien conservados de formas de vida. Al
amparo de la UNAM he podido estudiar, enseñar, investigar y difundir lo que sabemos e ignoramos del
origen de la vida”. Ha sido profesor invitado en numerosas universidades e institutos científicos de todo el
mundo. Es autor de 130 trabajos de investigación publicados en revistas con arbitraje internacional.
Es autor de tres libros en español, incluyendo "La Bacteria Prodigiosa", "La Chispa de la Vida" y "El Origen
de la Vida".
En su libro que se llama el origen de la vida el cual nos comienza a hablar sobre los cambios evolutivos
que sufre la biología y la química, este nos da a conocer los principales recursos y fomentos que ha
repercutido en la enseñanza de cada ser humano. Este libro contiene los primeros antecedentes históricos
de química y biología, hasta lo que hoy en nuestros días conocemos los cambios evolutivos e innovadores.
Este nos habla de los primeros observadores de la naturaleza, los cuales fueron los primitivos, ellos vieron
como surgían las primeras semillas de nuestra grande evolución, como Tierra ya desde ese momento ellos
se daban cuenta de cómo sufrían grandes cambios de nuestro planeta para cada estudiador era muy
importante ver como se iba desarrollando la vida, primero en las primeros bacterias después en las
plantas y animales, y por ultimo como se crea la vida y como va repercutiendo los cambios para cada
individuo.
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Mathias J. Schleiden
Theodor Schwan
Rudolf Virchow
Antonio Lazcano A
Anton van Leeuwenhoek
Experimento de Francisco Redi
Experimento de Luis Pasteur
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Experimento de Stanley-Miller
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