Origen de la vida

Origen de la vida
La clave está en la atmósfera
La composición de la atmósfera primitiva más aceptada hoy incluye:
 Dióxido de carbono
 Nitrógeno
 Vapor de agua
 Otros compuestos en menor cantidad
No era una atmósfera reductora como se pensaba, compuestos como el metano
(CH4 ) o el amoniaco (NH3) hubieran sido destruidos por la radiación ultravioleta debido
a la falta de ozono.
¿Cómo se sintetizaron los compuestos orgánicos?
¿Los aportaron los meteoritos?
¿En qué lugares de la Tierra existía un ambiente reductor que permitió la síntesis
prebiótica?
Existen diferentes hipótesis, pero este es un problema aún no resuelto
Un posible escenario para la evolución prebiótica

Una atmósfera sin oxígeno y sin capa de ozono que protegiese de
las radiaciones ultravioletas

Un medio acuoso muy caliente (actividad volcánica intensa)

Sustancias químicas: agua, minerales, gases.

Energía.
Algunos científicos apuntan a que el origen de la vida surgiera en zonas
profundas oceánicas con emisiones volcánicas, hipótesis que se sustenta en las
siguientes circunstancias:
 En el fondo del océano no se está expuesto al impacto catastrófico
de los meteoritos y están enriquecidos con minerales procedentes
de las emisiones volcánicas.
 Lejos de la luz solar y sin oxígeno
 Las bacterias quimiosintéticas de las llanuras abisales obtienen la
energía de la reacción del sulfuro e hidrógeno con el hierro para
formar piritas.
 A finales de los años 90 fue posible sintetizar compuestos
orgánicos a partir de los elementos presentes en las fumarolas
volcánicas.
Las condiciones para la vida
 Una barrera (membrana ) que separe al organismo de su entorno.
Los fosfolípidos espontáneamente forman lípidos bicapa, que son la
estructura básica de la membrana celular.
 Condiciones prebióticas plausibles que resultaron en la formación
de las pequeñas moléculas básicas para la vida.
Esto ha sido demostrado en el experimento de Miller y Urey.[9]
 Extraer energía del entorno y realizar reacciones metabólicas que
mantengan la organización interna.
 Capacidad para almacenar y transmitir la información
(autoduplicación).
No existe un modelo que explique de forma satisfactoria la transición del estado
prebiótico al biótico.
Cuándo apareció la vida
 La vida apareció en la Tierra hace más de 3500 millones de años (m.a.).
 Desde entonces no ha dejado de adaptarse a los ambientes más diversos y de
evolucionar.
 La biodiversidad actual (incluyendo la especie humana) es una fracción
minúscula de toda la vida que ha existido en el planeta.
¿Cómo lo hemos sabido?
•
•
Registros geológicos:
–
Las rocas más antiguas que conocemos, unos 4000 m.a.
–
¿Cómo sabemos la edad de una roca?: mediante la datación relativa
y/o absoluta (abundancia de isótopos inestables).
Registros fósiles: ¿origen microbiano?
•
Registro de isótopos: del carbono, o el azufre. Abundancia relativa de isótopos
estables. La vida “prefiere” el 12C, por ejemplo.
•
Registro de biomarcadores: algunos moléculas no pueden tener otro origen
que el metabólico. Se han detectado en rocas de 2700 m.a. moléculas de
origen eucariota.
¿Como sabemos la edad de una roca o de un fósil?
La edad de un una roca se determina de dos maneras:
•
Datación relativa
•
datación absoluta
Datación relativa
Dispone los acontecimientos en su secuencia de formación. No nos informa de
cuánto hace que sucedió algo, sólo qué hubo después de un acontecimiento y antes
de otro.
Se basa en la ley de la superposición que establece que en una secuencia no
deformada de rocas sedimentarias, cada estrato es más antiguo que el que tiene por
encima y más joven que el que tiene por debajo
En este caso podemos determinar la edad de estos ancestros del ser humano
basados en edad relativa.
• Podemos determinar la edad de las capas de roca ígnea intrusiva a través de
métodos radioactivos (datación absoluta).
Isótopos variedades de un mismo elemento que contienen diferentes masas. Sus
núcleos tienen igual número de protones pero diferente número de neutrones.
En un mismo elemento pueden existir isótopos estables e isótopos que se
desintegran al cabo de cierto tiempo: son los isótopos inestables radiactivos.
Estos isótopos inestables se desintegran y transforman en otros átomos llamados
radiogénicos a una velocidad fija.
Ejemplo: 3 isótopos del carbono
C-12 (6p y 6n) estable ;el más abundante
C-13 (6p y 7n) estable
C-14 (6p y 8n) inestable
Datación radiométrica o absoluta
Determina la edad exacta de una roca utilizando métodos radioactivos.
•
Cuando se forman nuevos minerales y rocas, en ocasiones, contienen isótopos
inestables.
•
El periodo de semidesintegración es el tiempo necesario para que se
desintegren la mitad de los núcleos de una muestra.
•
Si se conoce el periodo de semidesintegración del isótopo, y puede medirse la
proporción radioisótopo padre/isótopo hijo, puede calcularse la edad de una
muestra.
•
Son un reloj natural.
•
Ejemplo, si la proporción padre/hijo de una muestra es 1/15 y el periodo de
semidesintegración del isótopo es de 1millón de años, dicha proporción indica
que han transcurrido cuatro periodos de semidesintegración y que la muestra
debe tener 4 millones de años
Isótopos radiactivos como indicadores
Radioisótopo padre
Producto radiogénico
Periodo de semidesintegra
Uranio-238
Plomo-206
4.500 millones de años
Uranio-235
Plomo-207
713 millones de años
Potasio-40
Argón-40
1.300 millones de años
Carbono-14
Nitrógeno-14
5.730 años
Carbono-14:
•
Para datación muestras orgánicas de menos de 60.000 años.
•
Producido de forma continua en la atmósfera: bombardeo de átomos de
nitrógeno por neutrones cósmicos.
•
Vida media de 5730 años: a los 5730 años de la muerte de un ser vivo la
cantidad de 14C en sus restos se ha reducido a la mitad.
•
La fotosíntesis (o ingestión) incorpora 14C y 12C a los seres vivos en proporción
relativa similar a la atmosférica.
•
Tras la muerte del ser vivo, la presencia del 14C va disminuyendo (decaimiento
radiactivo a 14N).
De la química prebiótica al antepasado común
La transición a las primeras formas de vida es la mayor incógnita.
Se piensa que todos los seres vivos comparten un antepasado común
(LUCA/LUA/ACU) que existió hace más de 3000 millones de años.
Todos comparten una serie de características bioquímicas.
Todas las células:
a) obtienen energía mediante los mismos procesos básicos .
b) almacenan la información genética en el ADN y lo utilizan como guía para
la síntesis de proteínas.
c) fabrican su ADN y sus proteínas a partir del mismo conjunto de elementos.
d) Utilizan el mismo código genético para la formación de proteínas.
Eso no significa que no hubiera otros orígenes; pero sus descendientes no han
llegado hasta nosotros.
Células procariotas
•
Del antepasado común con capacidad para transcripción y traducción genética.
•
Las primeras se piensan que eran anaerobias y heterótrofas.
•
Durante 2000 m.a., sólo existieron ellas: la evolución es, durante todo este
periodo, bacteriana.
•
Evolucionan en estrecha relación con la evolución de la atmósfera y los
océanos.
•
Una de las innovaciones evolutivas más revolucionarias es la fotosíntesis con
liberación de oxígeno: nutrición autótrofa.
•
Oxígeno atmosférico:
–
Respiración aerobia, nutrición heterótrofa, síntesis de colesterol.
–
Nuevos caminos evolutivos, mayor complejidad.
–
Capa de ozono (filtro UV): los seres vivos pueden aventurarse
fuera del agua.
Estromatolitos
•
W. Schopf, en Nature, 1993: formaciones geológicas a partir de cianofíceas.
Antigüedad de unos 3500 m.a.: serían las formas de vida con actividad
fotosíntética más antiguas conocidas.
•
Cianofíceas: procariotas que viven en medios húmedos y realizan la
fotosíntesis:
¡O2 a la atmósfera!
Hace unos 800 m.a. comienzan a disminuir: parece coincidir con la abundancia de
organismos pluricelulares.
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