BLOQUE I A BASE MOLECULAR E FISICOQUÍMICA DA VIDA INTRODUCCIÓN *CARACTERISTÍCAS DOS SERES VIVOS Os seres vivos están formados por moléculas que, analizadas individualmente, réxense segundo o establecido nas leis da física e da química. Con todo, os organismos presentan ademais unha serie de propiedades extraordinarias que dificultan o definir o concepto de Vida. Durante a Idade Media, as características da vida explicábanse por medio dunha “forza vital”, misteriosa e divina; era a doutrina do vitalismo. A ciencia actual define a vida de forma indirecta, é dicir, explicando os procesos vitais máis importantes que se producen nos seres vivos e que os distinguen do medio inanimado. Deste xeito considérase ser vivo todo aquel que realiza as 3 funcións seguintes: a) Reprodución: é a capacidade dos seres vivos para producir copias de si mesmos, é dicir, xerar novos seres similares aos seus proxenitores. A importancia desta función reside na limitada duración da vida dos organismos e a necesidade de que a mesma perpetúese no tempo. Esta función localízase na secuencia de unidades básicas correspondentes a unha ou varias moléculas de ácidos nucleicos, principalmente ADN, que constitúen a información xenética. b) Nutrición: é a capacidade dos seres vivos para extraer e transformar a enerxía do medio, construíndo e mantendo con ela as súas propias estruturas e realizando as súas funcións vitais. Este proceso implica un crecemento e un desenvolvemento e require dúas fases que se engloban baixo a denominación de metabolismo: unha fase na que se incorporan as sustancias coas que o ser vivo constrúe as súas propias moléculas, chamada anabolismo, e outra fase na que se destrúe parte dos produtos obtidos na fase anterior e utilízase a enerxía liberada para manter as funcións vitais; esta última denomínase catabolismo. c) Relación ou sensibilidade: permite aos seres vivos recibir estímulos e reaccionar fronte a eles. É moi importante porque facilita a realización das funcións anteriores. Estes tres procesos poden observarse sen dificultade en bacterias, plantas e animais; con todo non son tan fáciles de apreciar nos virus xa que non posúen metabolismo propio e necesitan doutro ser vivo que lles permita reproducirse. Con todo non son materia inanimada xa que as moléculas que encerran no seu interior posúen a información necesaria para obter copias de si mesmos. Por iso dise que os virus están na fronteira entre o vivo e o inerte, é dicir, na fronteira da vida. *NIVEIS DE ORGANIZACIÓN DOS SERES VIVOS As características que presentan os seres vivos permiten pensar na existencia de varios niveis de organización con diversos grados de complexidade estrutural que van máis aló da simple unión dos seus compoñentes moleculares. Para facilitar o seu estudo divídense estes niveis en 5 grandes grupos. En moitos casos é difícil establecer unha correspondencia exacta entre un nivel e os seres vivos correspondentes. a) Nivel molecular: as partículas subatómicas (neutróns, protóns e electróns) forman os átomos. Á súa vez a unión de dúas ou máis átomos mediante enlaces químicos forma as moléculas que son a parte máis pequena dunha sustancia que conserva as súas propiedades. As moléculas que forman parte dos seres vivos se denominan biomoléculas (ex. aminoácidos). As macromoléculas son o resultado da unión de distintas moléculas (ex. proteínas, formadas pola unión de miles de aminoácidos). A unión de varias macromoléculas dá lugar ás asociacións macromoleculares (ex.1: complexos multienzimáticos, formados pola unión de varios enzimas, é dicir, un tipo particular de proteínas; ex.2: membranas celulares, formadas pola unión de proteínas e fosfolípidos). Estas asociacións macromoleculares asócianse para formar os orgánulos celulares (ex. mitocondrias e cloroplastos, formados ambos por dobres membranas celulares e complexos multienzimáticos, entre outras cousas). Este nivel molecular de organización tamén se denomina nivel abiótico, debido a que engloba unicamente materia inanimada. Ningún ser vivo pertence a este nivel. Algúns autores inclúen nel aos virus baixo a consideración de que son complexos supramoleculares (en realidade están compostos unicamente por proteínas e unha molécula de ácido nucleico dun só tipo). Existen opinións dispares sobre se os virus son unha forma de vida ou estruturas orgánicas que interactúan cos seres vivos; aínda que dentro da comunidade científica ten permanecido por anos o consenso científico de non considerar aos virus como estruturas biolóxicas vivas. Por iso algúns autores refírense a eles como «organismos no límite da vida». Por unha banda aseméllanse aos organismos que teñen xenes e evolucionan por selección natural, e reprodúcense creando múltiples copias de si mesmos para autoensamblarse. Con todo, carecen de estrutura celular, a cal segundo a teoría celular é considerada a unidade básica da vida. s restantes 4 niveis son bióticos posto que é neles onde se atopan os seres vivos. b) Nivel celular: unha agregación complexa de distintos orgánulos forma unha célula. A este nivel pertencen todas as células, xa sexan procarióticas ou eucarióticas. c) Nivel orgánico: As células que posúen existencia propia independente e as que se agrupan con outras células forman os organismos, no primeiro caso son unicelulares e no segundo son pluricelulares. Nestes últimos ten lugar unha división do traballo entre as distintas células que o forman e unha diferenciación celular. Isto dá lugar á formación de tecidos, estes reúnense para formar órganos e un conxunto de varios órganos que actúen de forma coordinada para desempeñar unha determinada función forman un aparello. d) Nivel de poboación: os seres vivos non viven illados senón que se relacionan entre eles. Isto trae consigo a aparición dun nivel superior de organización dentro da materia viva que é o de poboación (conxunto de individuos da mesma especie que viven na mesma zona xeográfica nun determinado período de tempo). e) Nivel de ecosistema: as distintas poboacións que habitan nunha mesma zona forman unha comunidade ou biocenose. As condicións e características desa zona forman un biótopo. O conxunto formado pola biocenose, o biótopo e as relacións que se establecen entre eles forman un ecosistema. Os factores climáticos delimitan zonas de vexetación similar que á súa vez condiciona a existencia dunha fauna concreta, repetíndose ditas zonas en áreas moi extensas da Terra que reciben o nome de biomas. O conxunto de todos os biomas terrestres forma a Biosfera, é dicir, a capa da Terra habitada por seres vivos e, xa que logo, o nivel de organización máis amplo. *A ORIXE DOS SISTEMAS VIVOS En 1953, Miller (Universidade de Chicago) realizou un experimento no que reproduciu, nun matraz pechado, a composición da atmosfera primitiva (fai 4.000 m.a.) tal e como a describían os xeofísicos da época, e ao facer saltar na mestura unhas descargas eléctricas, que farían as veces de radiacións solares e cósmicas dos comezos da Terra, obtivo unha solución acuosa de sustancias orgánicas entre as que había algúns aminoácidos sinxelos. Este experimento foi unha confirmación parcial da hipótese de Oparin de 1938 sobre a orixe da materia orgánica no planeta. Segundo esta hipótese, fai uns 3500 m.a. a Atmosfera da Terra estaba formada fundamentalmente por metano, amoníaco e vapor de auga. Estas moléculas sinxelas, excitadas por radiacións solares e descargas eléctricas fóronse condensando e diversificando, dando lugar a gran variedade de moléculas orgánicas, as cales ao arrefriarse a Terra, foron arrastradas por torrenciais choivas ata o océano. O primitivo océano estaba formado por masas de auga quente onde se ían acumulando gran cantidade destas moléculas orgánicas. A todo este medio coñéceselle como caldo primitivo. A súa temperatura favorecía as reaccións entre as moléculas que, ao unirse, ían adquirindo un maior grado de complexidade e tamaño. Todas estas moléculas fóronse asociando formando agregados heteroxéneos que Oparin denominou coacervados. Estes coacervados estaban provistos dunha envolta que ao mesmo tempo que lles separaba do medio, permitíalles tomar del novas moléculas orgánicas. Os coacervados non só eran capaces de nutrirse, senón que tamén se duplicaban dando lugar a outros. En consecuencia, pódense considerar a estes coacervados as primeiras formas de Vida. Toda esta etapa da evolución dos seres vivos recibe o nome de abiótica, posto que non se pode considerar aínda aos coacervados como seres vivos. A etapa posterior de evolución a partir de auténticas células chámase xa evolución biótica. Á marxe da hipótese de Oparin, a Ciencia actual está moi lonxe de aclarar os procesos que orixinaron a vida, aínda que se está investigando sobre o tema. CUESTIÓNS Tras ler o texto contesta as cuestións formuladas: 1. Que dúas partes inclúe o metabolismo? 2. Que son os niveis de organización dos seres vivos? En cal se inclúen os virus. Cita os niveis abióticos e bióticos 3. Resume a hipóteses de Oparin
