domingo, 29 de agosto de 2010

Artículo: Origen de la Vida

Revisión y Discusión del Artículo:
Lázaro, Esther. Origen de la Vida. Apuntes de Ciencia y Tecnología, marzo 2006 - Nº 18, p. 50-8

Resumen:
El origen de la vida es un problema apasionante para el que aún estamos lejos de tener una respuesta. A lo largo de la historia se han elaborado teorías como la de la generación espontánea, la panspermia, la sopa prebiótica o el mundo del ARN. Si bien estas teorías proporcionan explicaciones útiles para la síntesis de compuestos orgánicos en condiciones prebióticas o para la evolución de las primeras moléculas de replicadores, aún quedan muchas cuestiones esenciales sin resolver. Algunas de ellas sólo podrán ser respondidas si encontramos alguna forma de vida con un origen diferente del terrestre. Sólo así podremos saber si los principios básicos que rigen la vida actual son una condición imprescindible o, por el contrario, es posible la existencia de algún otro tipo de vida, dominado por reglas diferentes.


Contexto


Una de las incógnitas más grandes de los tiempos actuales en biología y en algunas otras ramas de la ciencia es: ¿Cómo se originó la vida en la Tierra?, o más bien, ¿Cuáles son las series de procesos inorgánicos que nos llevan desde los ladrillos fundamentales de la vida a los primeros seres vivos?
Debemos en este punto detenernos un momento para aclarar que no podemos, ni intentaremos definir el concepto de vida, lo cual ciertamente es una limitante, pero debemos reconocer que nuestro espectro de comparación es muy limitado, ya que solo conocemos por el momento formas de vida terrestres que tienen un origen común. Asumiendo estas limitantes, se suele utilizar los conocimientos que tenemos de la vida que nos rodea y obtener algo que sea capaz de representar a todos los seres.

Otra de las grandes incógnitas es si la vida es un fenómeno cósmico, es decir, es muy común y cada vez que se den las condiciones esta se desarrollará o es un fenómeno muy particular que se origina con una probabilidad bajísima y nuestro planeta es muy particular en el universo. Podemos comentar en este momento, las poco aceptadas teoría de la panspermia y el principio antrópico. El primero afirmando la universalidad de la vida y que esta se origina cada vez que tiene las condiciones y que puede nacer por ejemplo en las nubes interestelares y a través de diversos portadores llegar a los lugares donde se desarrollara y evolucionara (por ejemplo planetas) y el segundo indica que la configuración de nuestro universo esta íntimamente relacionado con la vida misma.

Si bien es cierto hace solo unas décadas no existía casi ningún tipo de conocimiento, el entendimiento de la vida comenzó realmemente con el descubrimiento de la estructura del ADN, sin duda, este fue uno de los más importantes del siglo XX. Pero su descubrimiento y sus interesantes propiedades como que; no sólo es capaz de autoreplicarse sino también, de llevar la información (genética) necesaria para crear células u organismos muy similares a sus progenitores, trajeron consigo una pregunta tan complicada como el origen mismo de la vida: ¿Cuáles fueron la serie de reacciones químicas que formaron los ácidos nucleicos? La respuesta es desconocida aun, pero algo realmente impresionante, es que, en la actualidad la síntesis de ácidos nucleicos requiere la intervención de proteínas, pero no hay síntesis de proteínas sin la presencia de ácidos nucleicos, estudiaremos una posible respuesta a esta incógnita en la sección del mundo del ARN.


El Origen de la Vida



El origen de la vida es una de las incógnitas de mayor fascinación a los largo de la historia. Estamos lejos de saber con certeza cuáles fueron los eventos que condujeron al origen de la vida.

La materia viva y no viva están compuestas por los mismos elementos químicos, por lo cual es fundamental conocer cuáles son los procesos químicos y físicos que han permitido la transformación de materia inanimada a materia viva.

El hecho de que la única forma de vida conocida sea terrestre no garantiza la imposibilidad de existencia de vida en condiciones diferentes exteriores a nuestro planeta.

Los hallazgos de microorganismos capaces de soportar temperaturas extremas han ampliado las esperanzas de encontrar vida extraterrestre.

¿Cómo surgió la vida?

La tierra es un planeta geológicamente activo, las placas tectónicas chocan unas con otras en las zonas de subducción, lo cual permite un intercambio y reciclación de material exterior a la tierra, uno de ellos el CO2.

La vida terrestre está basada en compuestos como el carbono, que proceden del CO2, por lo cual si no existieran movimientos tectónicos que permitieran el intercambio de CO2 la vida se habría extinguido.

Otra consecuencia de estos movimientos es que el intercambio ah permitido la salida de rocas antiguas que nos hubieran permitido conocer el periodo en el cual se inició la vida.

Los organismos superiores aparecieron en el periodo Cambrico que representa los últimos 570 años, lo cual supone que durante 3000 millones de años la vida en la tierra fue microbiana.

Una posible explicación a este enigma es la existencia de lugares protegidos. En 1977 se descubrió los ecosistemas complejos en el Océano pacífico, chimeneas volcánicas marinas, en los cuales habitan microorganismos híper termófilos, por lo tanto la vida pudo comenzar en el interior de la tierra.


TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

TEORIA DE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA

Hasta hace aproximadamente 100 años atrás se daba generalmente por sentado que la vida podía generarse espontáneamente a partir de materia no viviente, como del lodo, agua o de las combinaciones de los cuatro elementos fundamentales.

Aristóteles propuso el origen espontáneo para gusanos, insectos, y peces a partir de sustancias como él roció, el sudor y la humedad. Según él, este proceso era el resultado de interacción de la materia no viva, con fuerzas capaces de dar vida a lo que no tenía. A esta fuerza la llamo ENTELEQUIA.

Algunos científicos no estaban conformes con esas explicaciones y comenzaron a someter a la experimentación todas esas ideas y teorías.

Francisco Redi, medico italiano, hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea. Logro demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de huevecillos depositados por las moscas en la carne, simplemente coloco trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerro herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa, el tercero lo dejo descubierto, observo que en el frasco tapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y mal oliente, en el segundo pudo observar que, sobre la tela, había huevecillos de las moscas que no pudieron atravesarla, la carne del tercer frasco tenia gran cantidad de larvas y moscas. Con dicho experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como "generación espontánea".

A finales del siglo XVII, Antón van Leeuwenhoek, gracias al perfeccionamiento del microscopio óptico, logro descubrir un mundo hasta entonces ignorado. Encontró en las gotas de agua sucia gran cantidad de microorganismos que parecían surgir súbitamente con gran facilidad. Este descubrimiento fortaleció los ánimos de los seguidores de la "generación espontánea". A pesar de los experimentos de Redí, la teoría de la generación espontánea no había sido rechazada del todo, pues las investigaciones, de este científico demostraba el origen de las moscas, pero no el de otros organismos.

LAZARO SPALLANZANI

Trató de demostrar que la generación espontánea tampoco acontecía para los microorganismos. Hirvió caldo nutritivo en balones de vidrio y luego los cerró herméticamente de modo que nada pudiera penetrar y contaminar. Al cabo de bastante tiempo el caldo aún permanecía claro y estéril. Sin embargo los escépticos argumentaron que al calentarse el aire dentro del balón éste se había alterado tanto, que ya no podía ocurrir generación espontánea. Pasteur, también hirvió los balones pero, en vez de cerrarlos herméticamente dispuso en la tapa de cada uno un tubo en forma de "S”. los hallazgos de Pasteur hacen que la Teoría de la Generación Espontánea caiga definitivamente en descrédito.

TEORÍA DE LA PANSPERMIA

Esta teoría, se basa fundamentalmente en la observación de la fecundación de las lavas, originariamente estériles (cuando su temperatura es elevada), por esporas traídas por el viento y establece que este fenómeno podría ocurrir a escala cósmica, es decir, que la Tierra habría sido sembrada por gérmenes provenientes del cosmos. De ahí que a esta Teoría también se la conoce con el nombre de TEORIA COSMOZOICA, de la cual han derivado dos vertientes de pensamiento:

1. LITOPANSPERMIA

Establece que los gérmenes habrían llegado empleando a los meteoritos como vehículo de transporte, es por ello que los meteoritos que llegan a la tierra son examinados minuciosamente para ver si es que se encuentra algún tipo de vida o de materia orgánica.

2. RADIOPANSPERMIA

Establece que los gérmenes habrían llegado en medio de polvo cósmico movido por radiación cósmica. Esta teoría la sostiene el físico sueco SVANTE ARRENIUS.


TEORIA DE LA SOPA PRIMITIVA

En el año 1920, ALEXANDER OPARIN, bioquímico ruso planteó una teoría para explicar el origen de la vida la cual, aún cuando cae en el terreno de la especulación, posee muchos adeptos considerando que ella cuenta con cierto apoyo experimental.

La TEORIA DE OPARIN concibe el origen de la vida en dos etapas:

I.                   EVOLUCION QUIMICA:

En los tiempos prebióticos, es decir antes del origen de la vida, la atmósfera de la Tierra habría carecido de oxígeno. Contenía principalmente Hidrógeno, amoníaco, metano y agua. El agua, en forma de vapor, cubría parte de la superficie de la Tierra, aunque normalmente estas moléculas son poco reactivas podrían haber interactuado gracias a la energía provista por la radiación u ultravioleta, el calor y las descargas eléctricas

II.                EVOLUCION BIOLOGICA:

El enfriamiento progresivo de la Tierra habría permitido la formación de lagunas en las cuales todas esas moléculas habrían permanecido en solución, constituyendo un verdadero “caldo nutritivo” en el cual se habría favorecido las interacciones entre ellas. Así se habrían llegado a formar Proteínas y Polisacáridos, que habrían reaccionado para originar los denominados COACERVADOS.

LAS PRIMERAS MOLÉCULAS DE REPLICADORES. MUNDO DEL ARN

El funcionamiento de una célula da lugar a una interesante paradoja, similar a la del huevo y la gallina: ¿Qué fue antes el ADN o las proteínas?

La aparición de la vida precisa la existencia de una molécula capaz de almacenar información, actualmente conocida como ADN, pero no serviría de nada si esta información no puede transmitirse tras las generaciones, por ello la replicación del ADN juega un papel importante. 

Inicialmente la información genética se almacenaría en moléculas de ARN, que podrían funcionar como enzimas primitivas.

Argumentos a favor:
  • Las moléculas de ARN tienen estructura secundaria y terciaria y al igual que las proteínas pueden plegarse, el ARN se pliega en función de su secuencia de nucleótidos. La realización de funciones y el replicado eficiente depende de la estructura tridimensional del ARN, por lo cual el ADN funciona como genotipo y fenotipo.

  • Algunas enzimas funcionan como ARN, denominadas Ribozimas, las cuales utilizan ácido nucleico para el apareamiento de las bases.

  • El ARN puede ser polimerizado y replicado en ensayos in Vitro, el cual va perdiendo la capacidad infectiva  y conservando lo que le permitirá ser copiado eficientemente, dando lugar a la variabilidad y evolución de moléculas complejas.

Limitaciones:

  • El ARN viral es replicado por la replicasa obtenido del mismo virus, la cual es una molécula compleja, con pocas posibilidades de haber surgido en épocas prebióticas por simple azar.

  • Baja estabilidad del ARN, el cual contiene un azúcar, la cual no ah podido ser sintetizada en condiciones prebióticas.

Del Mundo del ARN al origen de las primeras células

Los cambios que dieron origen a la evolución del ARN son:
  • Sustitución de las ribozimas por proteínas
  • Origen del código genético.
  • Sustitución del ARN por ADN.

No es fácil explicar la causa de esta sustitución. El ADN es más estable, pero su replicación es más complicada, debido a la actuación de la enzima transcriptasa reversa.
Esta evolución de la complejidad de replicación tuvo por objeto convertir este proceso más preciso y regulado.

Conclusión del Artículo

Según el artículo no existe una teoría que pueda fundamentar y demostrar el origen de la vida, es decir el origen de la célula.
Sin embargo la integración de todas estas teorías, indican que la vida se origino a través de unas células primitivas, que se formaron debido a la transformación de las condiciones de nuestro planeta, los cuales exigió una adaptación para su supervivencia, generando su evolución.
La existencia de organismos híper termófilos resistentes a las condiciones primitivas de nuestro planeta, generó la posibilidad de adaptación y evolución, dando lugar así a la existencia de organismos superiores.





Bibliografía
www.uaem.mx/biologicas/index/progenote/vida.pdf -
library.thinkquest.org/C003763/pdf/origin08.pdf

Elaborado por:
- Capuñay, Loenardo; Lazo, Lady & Tuñoque, Jhaquelin.
Estudiantes de Medicina Humana de la Universidad de San Martín de Porres
Chiclayo - Perú