hipótesis sobre el origen de la vida en la tierra

HIPÓTESIS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA
Teoría de Oparin
El bioquímico Ivanóvich Oparin que realizó minuciosas investigaciones sobre el origen de la vida,
sugirió en 1924 su teoría de como habría acontecido la misma a través de la evolución química en una
atmósfera reductora.
Consideró que los compuestos orgánicos se formaron espontáneamente a partir de sustancias
inorgánicas, bajo la influencia de la radiación solar, las descargas eléctricas y la energía volcánica.
La variedad de sustancias orgánicas sencillas se fueron acumulando en los mares recientemente
formados.
Este científico puntualizó dos aspectos importantes:
1. No existían seres vivos que descompusieran las sustancias orgánicas en formación, así como
tampoco oxígeno.
2. La atmósfera primitiva seguía produciendo ininterrumpidamente moléculas ricas en energía. La
acumulación de estos compuestos en el océano originó una “sopa primitiva ”.
3. Las sustancias de los mares se fueron concentrando cada vez más, lo que provocó la formación
de macromoléculas de mayor complejidad estructural como microscópicas gotas con una
envoltura de polímeros y un medio interno que contenía enzimas aisladas del exterior.
A estas estructuras Oparín las llamó coacervados, las mismas poseerían un metabolismo muy
sencillo, con intervención de enzimas, capacidad de absorción de elementos del exterior y la
capacidad de replicarse al alcanzar un tamaño grande que resultaba inestable, dividiéndose.
Creó coacervados en el laboratorio y al añadirles enzimas (como la fosforilasa) procedente de
células, logró que incorporaran material del exterior, crecieran y se dividieran al alcanzar un
volumen grande que las volvía inestables. Estos procesos los acercan a las características de lo
viviente.
Por el mismo tiempo el biólogo inglés John Haldane llegó a las mismas conclusiones que Oparín y
llamó “sopa prebiótica“ a la sopa primitiva.
Profa. Silvia Peyre
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Aleksandr Ivanóvich Oparín
(1894 - 1980). Biólogo y
bioquímico ruso , fue miembro de la Academia de Ciencias
soviética.
Formuló su teoría acerca del origen de la vida e la Tierra,
que consistía en un desarrollo constante de la evolución química de
las moléculas de carbono en el caldo primigenio.
John Burdon Haldane (1892-1964). Biólogo y genetista
británico.
Haldane es considerado, junto con Alexander Oparin, como
uno de los padres de las teorías modernas sobre el origen de la
vida.
Fue un marxista militante. Participó en la Guerra civil española y
fue miembro del Partido Comunista.
Profa. Silvia Peyre
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Experimento de Miller y Urey
En 1953 lograron obtener dos aminoácidos (glicina y alanina) en un dispositivo como el de la
imagen , procediendo de la siguiente manera:
1. Se hierve el agua en el balón.
2. Se introduce una mezcla gaseosa idéntica a la posible atmósfera de la tierra: Dihidrógeno, (H2)
metano (CH4) y amoníaco (NH3).
3. Durante una semana esta mezcla es sometida a violentas descargas eléctricas.
4. Se enfrían y condensan los productos obtenidos.
5. Se extraen dichos productos para su análisis. Aproximadamente el 15% del carbono presente
en la atmósfera reductora formaba parte de compuestos orgánicos. Lo más relevante era que
los aminoácidos, la urea y los ácidos grasos simples producidos, se encuentran comúnmente en
los seres vivos.
Stanley Miller (Oakland, California, 7
de marzo de 1930 - 20 de
mayo de 2007).
Científico estadounidense conocido
por sus estudios sobre el origen de la
vida. Se graduó en la Universidad de
California (obteniendo su licenciatura
en ciencias en 1951), donde fue
estudiante de Harold Urey.
Profa. Silvia Peyre
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¿CÓMO SE FORMARON LOS LÍMITES EXTERNOS DE LAS CÉLULAS
PRIMITVAS?
Oparín propone en su teoría, que las moléculas orgánicas del “caldo primitivo” se unen
rápidamente y tienden a formar coacervados precursores de las células. Luego otros investigadores
consideraron que es más probable que se hayan formado vesículas independientes ya que los
fosfolípidos,
integrantes de las membranas celulares actuales, tienen a agruparse en forma de
esferas cuando se colocan en agua. Pero los fosfolípidos son sustancias complejas que necesitan varias
enzimas diferentes para su formación, por lo que no pueden haber sido integrantes de las membranas
celulares primitivas.
G. Ourisson y su equipo en trabajos realizados a fines de siglo XX, creen haber encontrado el
compuesto que formó las primeras membranas celulares: fosfato de poliprenilo. Esta molécula es
dipolar, pues el extremo que tiene el fosfato constituye un polo hidrófilo (atrae el agua) y el opuesto
es hidrófobo (repele el agua). Esta característica de que al ser colocadas en agua las moléculas se
ordenan formando una doble capa que origina una microesfera. Las membranas de estas microesferas
tienen el mismo aspecto al microscopio y la misma permeabilidad que las membranas con fosfolípidos
Estos investigadores lograron producir fosfato de polipropileno sintéticamente, sin intervención de
enzimas.
Sustancias hidrófobas agregadas al medio que rodea a las microesferas se disuelven y se concentran
en su membrana, orientándose de acuerdo a su afinidad por el agua. Por ejemplo, el colesterol se ubica
perpendicular a la membrana y el beta-caroteno se coloca entre ambas capas, paralelo a ellas. Los
aminoácidos que se colocan muy cerca de sí tienden a unirse formando cadenas peptídicas aunque no
haya catalizador. Las membranas de las microesferas crecen al aumentar el número de moléculas que
las forman y este crecimiento determina su multiplicación.
Profa. Silvia Peyre
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LOS PRIMEROS SERES VIVOS
Los estromatolitos
Los estromatolitos encontrados en Australia muestran la existencia de cianobacterias y otros
organismos aún menores, hace 3.600 millones de años.
¿Qué son los estromatolitos?
Los estromatolitos (estroma- tapiz, lito- roca) son estructuras calcáreas que miden 10cm a 1m
de alto, formadas por capas superpuestas generadas por comunidades bacterianas en las que
predominan las cianobacterias. Éstas generan un gel que las protege de las radiaciones ultravioletas y
la contaminación ambiental. Cuando el sedimento que cae sobre la colonia queda pegado al gel y les
impide captar luz solar, la comunidad se desplaza al piso superior.
Fueron muy comunes durante los primeros millones de años de la vida terrestre hasta que
aparecieron seres herbívoros queb perjudicaron su crecimiento. Actualmente siguen formándose en
muchos lugares del mundo.
¿Cómo se forman los estromatolitos?
Las cianobacterias crecen y se extienden sobre la superficie calcárea que ellas mismas van
formando. El dióxido de carbono y el ión calcio disueltos en agua participan de una serie de reacciones
en las que también interviene el oxígeno liberado en la fotosíntesis provocando la formación de
carbonato de calcio que precipita, se deposita y fija en el gel que recubre las cianobacterias. Muchas
de ellas quedan sepultadas durante la laminación y mueren, pero la mayoría se desplaza hacia la
superficie libre, donde continúa el ciclo. En la nueva capa formada en el estromatolito, solo sobreviven
bacterias anaerobias por un tiempo.
Profa. Silvia Peyre
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Las chimeneas negras o fumarolas
En 1979, los científicos del submarino Alvin, que exploraban las heladas profundidades de casi
3.000 metros de la Galápagos, descubrió una comunidad animal muy sorprendente en los alrededores
de las ”chimeneas negras”. Conformada por organismos desconocidos para la ciencia, constituyó un
verdadero enigma durante muchos años.
Las chimeneas negras son salientes rocosas de más de 10m de alto, que arrojan oscuros chorros
de agua caliente cargados de sulfuro de plomo, zinc y cobre. El agua que sale de la chimenea tiene
temperaturas que superan los 350°C pero no hierve porque la presión es muy elevada a esa
profundidad.
En esas profundidades no puede realizarse fotosíntesis pues no llega la luz del sol y abunda el
sulfuro de hidrógeno que es mortal para la mayoría de los seres vivos.
¿Cómo pueden sobrevivir los seres de las “chimeneas negras”?
1. Todos los seres de estas comunidades son anaerobios
2. Las bacterias termófilas se encargan de oxidar el sulfuro liberando azufre.
3. Con la energía que se genera en esta oxidación producen sustancia orgánica en el proceso
llamado quimiosíntesis.
4. Algunas de esas bacterias viven libres en el agua que rodea las chimeneas y son el alimento de
las almejas amarillas, que a su vez son comidas por los crustáceos.
Profa. Silvia Peyre
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Profa. Silvia Peyre
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EVALUACIÓN
1. Con respecto al experimento de Miller y Urey:
a. ¿Qué pretenden demostrar con el trabajo?
b. ¿Qué gases utilizan como precursores de la materia orgánica y por qué razón?
c. ¿Qué inconvenientes se producirían si hubieran trabajado en una atmósfera con
oxígeno?
d. ¿Qué representan las descargas eléctricas de la experiencia comparándolas con las
condiciones iniciales del origen?
2. Toda célula tiene una membrana que la separa del medio y le permite hacer intercambios con él.
¿Cómo y con qué materiales se formaron las membranas celulares primitivas?
3. ¿Qué es un coacervado?
4. Con respecto a los estromatolitos:
a.
¿En qué ciclos de la materia intervinieron las cianobacterias?
b. ¿Qué importancia tiene el oxígeno producido por las cianobacterias?
5. Con respecto a las fumarolas:
a. ¿Qué similitud tienen las condiciones de la vida primitiva con las fumarolas idrotermales?
b. ¿Cómo resuelven los organismos autótrofos la falta de energía solar?
c. ¿Las condiciones de las fumarolas crean un medio adecuado para todas las especies
marinas? Justifica tu respuesta.
Profa. Silvia Peyre
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