La Evolución Teoría celular

La Evolución
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 óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores
como Theodor Schwann y Mathias Schleiden definir los postulados de la teoría celular, la cual
afirma, entre otras cosas:




La célula es una unidad estructural de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo
está formado por células o por sus productos de secreción.
Rudolf Virchow complementaría este postulado con la afirmación que indica que toda
célula deriva de una célula precedente (biogénesis). En otras palabras, este postulado
constituye la refutación de la teoría de generación espontánea que hipotetizaba la
posibilidad de que se generara vida a partir de elementos inanimados.
El tercer postulado de la teoría celular señala 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). Así pues, la célula es
la unidad fisiológica de la vida.
Finalmente, el cuarto postulado de la teoría celular expresa que 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.
Teniendo en claro lo que postula esta teoría, ahora es necesario entender la forma en que se
originaron las primeras células en nuestro planeta para comprender la evolución que han tenido a
lo largo de la historia.
Los orígenes
Unos siglos atrás, la respuesta a cómo aparece la vida sería muy sencilla: la vida surge a partir de
lo no vivo. Esto en base a la teoría de la Generación Espontánea.
Jean-Baptiste de Lamarck publica en 1809 su célebre Filosofía zoológica y coloca a la
generación espontánea como el punto de partida de la evolución biológica.
A partir del siglo XVII, varios experimentos probaron que los seres vivos se forman solamente a
partir de otros seres vivos que serían sus progenitores. Uno de los trabajos más recordados, es el
del químico Louis Pasteur. En el siglo XIX, los resultados de Redi y Pasteur refutaron
definitivamente la teoría de la generación espontánea.
Redi colocó un pedazo de carne en dos frascos, uno de ellos sin tapar y el otro tapado, a manera
de que en este último no entraran las moscas y colocaran sus huevos sobre la carne. El resultado
fue que en la carne del frasco sin tapar surgieron gusanos provenientes de estos huevos, mientras
que en el frasco con tapa no hubo gusanos. Sin embargo, en ambos crecieron hongos y bacterias,
y esto no lo pudo explicar Redi debido a su desconocimiento sobre los microorganismos.
Pasteur, diseñó un matraz cuello de cisne en el que colocó caldo nutritivo. Debido al diseño del
matraz, las bacterias y hongos no podían llegar hasta el caldo lo que permitió que durar mucho
tiempo sin descomponerse. Al inclinar el matraz y permitir que el caldo llegara hasta donde
estaban los microorganismos, el caldo empezó a descomponerse.
La tierra primitiva
En general, en Biología, se acepta la idea de que la vida se origina a partir de materia inanimada
en un proceso que se denomina evolución química, el cual debió haberse desarrollado en varias
etapas.
Las condiciones de la tierra primitiva, distaban mucho de las actuales. Astrofísicos y geólogos
calculan la edad de la tierra en 4600 millones de años.
En este tiempo, la atmósfera primitiva contenía:
 Dióxido de Carbono (CO2)

Monóxido de Carbono (CO)

Vapor de Agua (H2O)

Hidrógeno (H)

Nitrógeno (N2)
Es posible que estos compuestos estuvieran formando Amoníaco (NH3), Sulfuro de Hidrógeno
(H2S) y Metano (CH4). Lo más probable es que no tuviera oxígeno (O2) debido a que no existía
aún el proceso de fotosíntesis. Este aparecería después al aparecer la clorofila.
Para la evolución química de la vida se necesitaban 4 requerimientos:

ausencia total o casi completa de Oxígeno libre: ya que al ser muy reactivo hubiera
oxidado las moléculas orgánicas que son esenciales para la vida.

una fuente de energía: la tierra primitiva era una lugar caracterizado por la presencia de
vulcanismo generalizado, tormentas eléctricas, bombardeo de meteoritos e intensa
radiación, especialmente ultravioleta

sustancias químicas que funcionaran como "bloques de construcción químicos": agua,
minerales inorgánicos y gases.

tiempo: la edad de la tierra se calcula en 4600 millones de años y los vestigios de vida
mas antiguos datan de 3.800 millones de años, de modo que la vida tardo solo unos 800
millones de años en formarse.
Moléculas primitivas o Evolución Prebiótica
En 1922, el científico ruso, A.I. Oparin propuso que la vida celular había sido precedida por un
período de evolución química.
En 1950 Stanley Miller, diagramó un experimento destinado a corroborar la hipótesis de
Oparin.
Miller hizo pasar descargas eléctricas a través de una mezcla de gases que se asemejaría a la
atmósfera primordial (metano, amoniaco, vapor de agua e hidrógeno). En un recipiente de agua,
que representaba al antiguo océano, recobró aminoácidos. Subsecuentes modificaciones de la
atmósfera produjeron muestras o precursores de las cuatro clases de macromoléculas orgánicas.
Tomada el 16 de Diciembre de 2009 de http://www.biologia.edu.ar
La Tierra primordial era un lugar muy diferente del de nuestros días, con grandes cantidades de
energía, fuertes tormentas, carencia de oxígeno y altas temperaturas. El océano era una "sopa" de
compuestos orgánicos formados por procesos inorgánicos. Los experimentos de Miller y otros
experimentos probaron 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.
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 porque no fueron devoradas
ni reaccionaron con el oxigeno como lo harían 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.
Los PROTOBIONTES
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. A estas microesferas se les llama protobiontes.
En la década de los 20’s, Fox formó protobiontes a partir de proteínas y polisacáridos, los cuales
eran bastante estables y se denominaron coacervados.
El registro fósil ubica a las primeras células hace 3.500 millones de años y eran procariotas, es
decir carecían 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.
Cuando las moléculas orgánicas que se acumularon espontáneamente durante millones de años
se acabaron, solo algunos organismos sobrevivieron, tal vez hayan ocurrido mutaciones que
permitieron a algunas células obtener energía de la luz solar por medio de la FOTOSÍNTESIS.
Aparición de los aerobios
Hace unos 2.000 millones de años, los organismos fotosintéticos primitivos habían producido
suficiente oxígeno para modificar la atmósfera terrestre sustancialmente. Muchos anaerobios
obligados 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.
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.
Origen de los Eucariotas
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 predatores 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 una célula procariota grande fagocitó
a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años.
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.
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.
El núcleo tal vez se formó por una invaginación de la membrana externa que 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.