En las aguas del antiguo océano, los átomos se fueron uniendo

LECTURAS DE BIO-II, 1ª UNIDAD, 2006-07.
Objetivo General.
El alumno:
Comprenderá los pasos que explican la evolución química de la materia, que dio origen a los
Sistemas Vivos.
Aprendizajes:
A. Explicación de distintas teorías sobre el origen de los Sistemas Vivos considerando el contexto social y la etapa
histórica en que se formularon.
B. Explicación de los planteamientos que fundamentan el origen de los Sistemas Vivos con un proceso de evolución
química.
C.- Explicación del origen de las celular eucarióticas como resultado de procesos de endosimbiosis.
Temática atendida:
1.1 Primeras explicaciones sobre el origen de los Sistemas Vivos. Controversia generación espontánea /biogénesis.
1.2 Teoría quimiositética de Oparin-Haldane.
1.3 Teoría de la endosimbiosis.
La Evolución Química
La evolución química es una evolución basada en procesos químicos, no biológicos, que
comprenden el cambiar compuestos inorgánicos simples a compuestos orgánicos complejos.
Según Oparin, como resultado de esto procesos, se pudieron producir dos características
importantes de los organismos vivos. Primero, lo que vive se compone mayormente de moléculas
orgánicas complejas. La evolución química tuvo que haber producido estas moléculas, a partir de
bloques de construcción más pequeños. Segundo, los sistemas de moléculas orgánicas en los
organismos están es una cápsula o rodeados como unidades separadas. Estas unidades son las
células que forman todo lo viviente. Para que surgiera la vida, también tenía que ocurrir esta
encapsulación
de
los
con
la
materiales.
De
acuerdo
hipótesis
una
de
Oparin,
gran
cantidad
de reacciones
químicas
ocurría
los
entre
ingredientes
de
mares
antiguos.
Durante
millones
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los
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de años probablemente aparecieran los aminoácidos y los nucleótidos que forman el DNA y el
RNA entre las moléculas producidas mediante estas reacciones. A veces, los científicos llaman
sopa primordial a la solución que componía los océanos primitivos, debido a la presencia de estas
moléculas.
Sin embargo, supongamos que, en una de los billones de reacciones, se unieran algunos
aminoácidos para formar una proteína que pudiera funcionar como una enzima. Esta enzima, a su
vez, pudo haber unido algunos otros aminoácidos. En este caso, podría haber varias cadenas de
aminoácidos y, tal vez, proteínas completas. Estos raros accidentes también pudieron producir
pedacitos cortos de ácidos nucleicos con la habilidad para replicarse a sí mismos. En cada uno de
estos casos, la aparición de una molécula orgánica podía llevar a la producción de muchas más.
La formación de moléculas orgánicas complejas, a partir de bloque de construcción más
pequeños, debe haber necesitado energía. Oparin sugirió que había varias fuentes de energía
posibles: la energía eléctrica de los relámpagos, la energía radiante del Sol, la energía proveniente
de la desintegración de las sustancias radiactivas.
Oparin describió forma en que pudieron
formarse algunos compuestos complejos.
También describió cómo pudieron ser
separados
del
ambiente
por
alguna
membrana los compuestos originales de
la vida. Señaló que las mezclas de
compuestos orgánicos pueden formar
agrupaciones que el llamó coacervados.
Un coacervado es un grupo de gotas
microscópicas que se forma por atracción
entre moléculas. De una mezcla de
proteínas y azúcar en agua, se pueden
formar coacervados. Las gotas en el
interior son moléculas de proteínas. Las
moléculas de agua forman la capa exterior
de estas gotas. Esta capa actúa, más o
menos, como una membrana celular. Los
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coacervados pueden intercambiar materiales con su ambiente, a través de esta capa limitante, en
la misma forma que lo hace una célula. Para Oparin, estas gotas sugerían la forma de una célula.
Igual que la célula, cada gota puede considerarse como distinta y separada de las demás.
Los estudios acerca de la hipótesis de Oparin han demostrado que ese tipo de moléculas que
encontramos en los organismos vivos pudo haberse formado temprano en la historia de la Tierra.
También han demostrado que grupos de moléculas pudieron haber sido encapsulados. Estos
grupos de moléculas encapsuladas - que contienen agua, proteínas, azúcares y ácidos nucleicos pudieron haber crecido obteniendo materiales del ambiente. Al tomar materiales del ambiente,
estas moléculas pudieron haberse duplicado. Finalmente, las gotas que se desprendían pudieron
haber formado copias exactas del grupo completo de moléculas encapsuladas.
Muchos biólogos piensan que sí señalan que esta hipótesis describe solamente lo que pudo haber
ocurrido.
Los Primeros Organismos
Un estromatolito es una agrupación de piedras caliza formada por la actividad de organismos
unicelulares. Los científicos han encontrado algunos estromatolitos modernos. Los fósiles de
organismos pequeños, como los encontrados en los estromatolitos, se llaman microfósiles.
Los procariotas, como las bacterias, son organismos modernos similares en apariencia a estos
organismos antiguos. Las células más
primitivas en la
Tierra
procarióticas
deben
simples.
Si
haber
sido
células
describiéramos
un
Procariota
simplemente como un saco de agua y
sustancias
químicas, ¿podría esta descripción
aplicarse a un
coacervado?
piensan
Algunos
a
biólogos
que
estructuras como los coacervados
evolucionaron
por medio de un proceso de muchos
pasos,
formar
procarióticas.
las
primeras
células
Las evidencias fósiles demuestran
procariotas
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aparecieron
que
hace,
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hasta
los
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aproximadamente, 3500 millones de años. Es muy difícil señalar exactamente cuándo aparecieron
por primera vez o saber la naturaleza de los primeros tipos de organismos. Sin embargo, algunos
procariotas parecen haber aparecido primero que otros. La mayoría de los procariotas y
eucariotas son aeróbicos. Un organismo aeróbico es aquel que requiere oxígeno. Claramente, si la
atmósfera primitiva no incluía oxígeno, es poco probable que los organismos más primitivos fueran
aeróbicos. Sin embargo, algunos procariotas son anaeróbicos; esto es, no necesitan oxígeno.
Muchos científicos piensan que los primeros organismos que aparecieron eran anaeróbicos.
Los metanógenos son ejemplos de organismos anaeróbicos que viven hoy en día. Un
metanógeno
es
un
Procariota
anaeróbico
que cambia el
hidrógeno,
el
bióxido
de
carbono
o
ciertos
compuestos
orgánicos
metano.
a
Los
metanógenos viven en el fango, debajo de cuerpos de agua donde hay poco oxígeno. Los
metanógenos pudieron haber evolucionado en una atmósfera sin oxígeno debido a que son
anaeróbicos. Ellos podrían ser similares a los primeros tipos de organismos que aparecieron.
Probablemente, los próximos en evolucionar fueron los procariotas que podían llevar a cabo
fotosíntesis, la cual utiliza bióxido de carbono. Si la atmósfera primitiva tenía bióxido de carbono,
los organismos fotosintéticos podrían haber sobrevivido. La evolución de organismos fotosintéticos
fue, probablemente, un paso necesario antes de que pudiera aparecer un variedad más amplia de
organismos. El oxígeno es un subproducto de la fotosíntesis. Si la atmósfera primitiva no tenía
oxígeno, los organismos fotosintéticos podrían haber añadido oxígeno a la atmósfera.
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Evolución de los organismos fotosintéticos:
Puesto que al principio el oxígeno molecular no existía, o bien lo había en pequeñísimas
cantidades, es de suponer que las primeras formas de vida existieron en ausencia de este gas. Se
considera que casi todo el oxígeno gaseoso de la atmósfera terrestre se debe principalmente al
proceso de fotosíntesis, llevado a cabo pro-vegetales (verdes terrestres y marinos). La fotosíntesis
es el proceso biológico mediante el cual las sustancias orgánicas se sintetizan a partir de bióxido
de carbono y agua, utilizando energía luminosa absorbida por pigmentos especiales verdes
llamados clorofilas. Este proceso que produce oxígeno libre en forma gaseosa como subproducto,
se considera como una adquisición evolutiva en el desarrollo consecuente de las formas vivientes.
Algunos de esto organismos primitivos, al poseer este pigmento específico, probablemente fueron
capaces de absorber parte de la luz solar y utilizar esta energía luminosa para realizar un
metabolismo más eficaz. La evolución progresiva de estas formas fotosintéticas primitivas dio
origen a los organismos fotosintéticos contemporáneos: los vegetales verdes, incluyendo algas y
ciertas bacterias.
Estos organismos fotosintéticos comenzaron a tener predominancia hace cercad e 700 u 800
millones de años, en el tiempo en que las aguas de los mares constituían una fuente pobre de
energía debido al tipo de sustancias que contenían, muchas de las cuales fueron posiblemente
productos de desecho del metabolismo imperante en esa era, o sea en ausencia de oxígeno libre
o con muy poca cantidad de este gas. Debido a esta circunstancia, únicamente proliferaron los
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organismos fotosintéticos, evolucionaron muy rápidamente y en muy poco tiempo enriquecieron la
atmósfera con uno de los productos de desecho en la fotosíntesis, el oxígeno molecular. Se ha
calculado que la actual población de vegetales verdes, especialmente en los océanos, se llevaría
3,000 años aproximadamente en reemplazar totalmente el oxígeno atmosférico.
http://www.monografias.com/trabajos/evoybiomas/evoybiomas.shtml.
Muchos biólogos creen que
los
eucariotas surgieron de una
simbiosis
en la que algunas células
simplemente
absorbieron
otras. O tal
vez algunas células pequeñas
se
movieron
unas
hacia
dentro
de
células grandes. Si ambas
células se
beneficiaban, podían haber
continuado
viviendo en esa forma. Las
células
más pequeñas podían haber
continuado
creciendo
dividiéndose
dentro de
hospedero más grande. La
célula más
grande también pudo haber
seguido
y
creciendo. Cuando la célula grande se dividió, cada una de las células hijas pudo haber recibido
algunas células “huéspedes”.
Los biólogos han señalado semejanzas entre algunos organelos, en células eucarióticas y algunas
células procarióticas, en apoyo de la hipótesis simbiótica.
No todos los biólogos aceptan la Teoría Simbiótica. El hecho de que el DNA en los cloroplastos y
las mitocondrias, tendría que ocurrir algún proceso para transferir características hereditarias a lo
que se convertiría en el núcleo. Algunos biólogos han ofrecido otra explicación para el desarrollo
de células eucarióticas.
Los cloroplastos son similares a las bacterias verde-azules. Los organismos procariotas son,
aproximadamente, del mismo tamaño, la misma forma y tienen, más o menos, la misma estructura
interna que las mitocondrias y los cloroplastos que encontramos en las células eucarióticas.
También se ha demostrado que las mitocondrias y los cloroplastos tienen su propio DNA y
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ribosomas, similares al DNA y a los ribosomas de las bacterias, y pueden llevar a cabo la
reproducción y síntesis de proteínas.
¿Qué ventajas pueden tener la simbiosis para las células procarióticas?
Las mitocondrias proveen la energía de la célula. Tal vez han descendido de bacterias que podían
producir tanta energía que tenían cantidades adicionales. Una célula hospedera podría haber
usado esta energía. A su vez, tal vez las bacterias se protegían de extremos de calor y frío o de
pérdida de agua o de que se las comieran otras células. Los antecesores de los cloroplastos
pueden haber obtenido ventajas similares, mientras le proveían alimento a su hospedero a través
del proceso de la fotosíntesis.
Se puede encontrar evidencia que apoye tanto la hipótesis simbiótica como la hipótesis de que los
organelos de eucariotas son el resultado de invaginaciones de la membrana celular. Tal vez
ambos procesos jugaron un papel en la evolución de células eucarióticas. Algunos organelos
pueden haberse formado por un proceso y otros pueden haberse desarrollado por otro proceso.
En las células eucarióticas, ciertas proteínas se organizan formando intrincadas estructuras que
dan lugar a una especie de esqueleto interno, el citoesqueleto, que aporta sostén estructural y
posibilita el movimiento celular.
Algunos ejemplos de células procariotas son la bacteria Escherichia coli y las cianobacterias,
grupo de procariotas fotosintéticos llamadas antes algas azules. Un eucariota fotosintético
unicelular es el alga Chlamydomonas.
La Escherichia coli es un Procariota heterotrófico que resulta ser el más estudiado de todos los
organismos vivos. El material genético (DNA) se encuentra en la zona más clara, en el centro de
cada célula. Esta región no delimitada por membrana se llama nucleoide. Los pequeños granos
del citoplasma son los ribosomas. Las dos células del centro se acaban de dividir y todavía no se
han separado completamente.
La Chlamydomonas, célula eucariótica fotosintética que contiene un núcleo (“verdadero”)
rodeado por una membrana nuclear doble y otras organelas abundantes. La organela más
destacable es el cloroplasto, de forma irregular, que llena casi toda la célula. Está formado por
doble membrana y es el lugar donde se realiza la fotosíntesis. Otras organelas membranosas son
las mitocondrias, que proporcionan energía para el movimiento batiente de los dos flagelos. Estos
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movimientos propulsan la célula por el agua. Las reservas energéticas de la célula están en forma
de granos de almidón, alrededor y dentro de una estructura llamada pirenoide. La membrana
plasmática envuelve todo el citoplasma y por fuera hay una pared celular formada por
polisacáridos.
Nótese cuán similar es una célula de una hoja de una planta de maíz a una Chlamydomona. Esta
célula vegetal también es fotosintética y satisface sus propias necesidades de energía a partir de
la luz del Sol. No obstante, a diferencia del alga, es parte de un organismo multicelular y depende
de otras células para obtener agua, minerales, protección contra la desecación y otras
necesidades.
El núcleo de esta hoja de maíz puede verse a un lado en la célula central. El material granulado
del núcleo es la cromatina. Contiene DNA asociado con las proteínas histonas. El nucléolo es la
región del núcleo donde se sintetizan los componentes de RNA ribosómico. Obsérvese que las
mitocondrias y los cloroplastos se encuentran envueltos por membranas. La vacuola, una región
llena de líquido rodeada por una membrana, y la pared celular son características de las células
vegetales y no se encuentran en los animales. Como puede verse por comparación, esta célula es
muy parecida a Chlamydomonas.
El cuerpo humano, constituido por billones de células individuales, está compuesto, cuando
menos, por 200 tipos diferentes de células, cada una especializada para su función particular, pero
todas trabajando como un conjunto cooperativo.
Los dominios.
Los organismos se agrupan en tres categorías principales llamadas dominios (Bacteria, Archaea
y Eukarya). Dentro del dominio de los Eukarya se encuentran los reinos protistas, hongos, plantas
y animales, todos ellos eucariontes. Los organismos pertenecientes al dominio Bacteria incluyen el
reino de las Eubacterias. En el dominio Archaea se pueden mencionar las archeobacterias
acidófilas, termoplasmales y metanobacterias. Tanto las Eubacterias como las Archeobacterias
son procariontes.
Los procariotas son esencialmente unicelulares, aunque en algunos tipos las células forman
racimos, filamentos o cadenas; este reino incluye formas quimiosintéticas, fotosintéticas y
heterótrofas. Los protistas son un grupo diverso de organismos eucarióticos unicelulares y
algunos multicelulares simples; incluyen tanto heterótrofos como autótrofos fotosintéticos. Los
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hongos, las plantas y los animales son organismos eucarióticos multicelulares. Todos los animales
y hongos son heterótrofos, mientras que todas las plantas, con unas pocas excepciones curiosas
(como la pipa india o monótropa y la cuscuta, que son parásitas) son autótrofos fotosintéticos. Sin
embargo, dentro del cuerpo de una planta multicelular, algunas de las células son fotosintéticas,
como las células de una hoja, y algunas son heterótrofas, como las células de una raíz. Las
células fotosintéticas suministran sacarosa a las células heterótrofas de la planta.
Bibliografía usada:
 Alexander, Piter, Biología, Editorial, lingüística, EE.UU., 1992. QH303.2 A44
 Biggs, A.,Kapicka, C. y Lundgren.L., Biología. McGraw-Hill, 2000. Colocación: QH307.2, B544318.
 Curtis, H., Biología, México, Panamericana, Sexta Edición.
Colocación: QH 308, -C 86.
 Muñoz H., E., Velasco, S. T., Albarrachin et al. Biología. McGraw-Hill, 2000. Colocación:
QH315, -B53 Solomon, P., E., Berg, R., L., y Martín, W., D., Biología. McGraw-Hill, Quinta Edición, 2001.
Colocación: QH307.2, -B544318.
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