Orígen de la vida en la Tierra
 |
hipótesis :
La filosofía, la religión y la ciencia han tratado
de dar una explicación a una pregunta que se ha hecho el hombre desde sus
inicios: Qué es la vida y cual es su origen?
Christian de Duve, premio Nobel de Medicina, define
"la vida consiste en la habilidad de un sistema para mantenerse lejos del
equilibrio, crecer y multiplicarse, con la ayuda de un continuo flujo de
energía y de materia provistos por el medio ambiente". (El Mercurio,
Domingo 6 de Octubre 1996, Cuerpo E pags 28-29.)
La historia en los estudios acerca del origen de la
vida se inicia en la antiguedad, cuando se pensaba que la vida aparecía por
generación espontánea. Esta teoría decía que la vida se generaba por la sola
acción de sol, aire y agua; por ejemplo las moscas "aparecen" en la
carne...
El experimento que deshechó esta teoría fue
desarrollado por un médico florentino en 1688, Francesco Redi; este experimento
consistió en dejar dos trozos de carne, uno aislado y otro no. En el aislado no
se produjo generación espontánea de moscas, mientras que en el otro que tuvo
contacto con moscas aparecieron gusanos mas tarde.
Esta teoría recobró importancia al descubrirse los
microorganismos con la invención de la lupa, pero nuevamente hubo alguien que desbarató
la teoría de la generación espontánea. Esta vez fue L. Pasteur.
panespermia
En 1903 aparece una nueva teoría respecto al origen
de la vida, esta vez un sueco, Svante Arrehnius, propone lo que se conoce como
PANESPERMIA.
Según esta teoría la vida en la tierra provendría de otras partes del universo, no de la misma tierra. Sin embargo esta teoría no explica el origen de la vida, sino supone su existencia eterna y universal.
Según esta teoría la vida en la tierra provendría de otras partes del universo, no de la misma tierra. Sin embargo esta teoría no explica el origen de la vida, sino supone su existencia eterna y universal.
Actualmente se llevan a cabo investigaciones basadas
en componentes orgánicos encontrados en el universo o en meteoritos llegados a
nuestro planeta que intentan demostrar esta teoría.
La
oposición: La hipótesis materialista.
La teoría que se opone a la panespermia es la
hipótesis materialista del origen de la vida, la que postula la aparición de la
vida aquí en la Tierra .
Se basa en experimentos que consistieron en un ambiente de laboratorio que imitaba lo que se cree eran las primeras etapas de la Tierra. Bajo esas condiciones de presión, humedad, temperatura y existencia de ciertos elementos químicos fue posible la "aparición" de algunas biomoléculas a partir de gases simples.
Con experimentos más refinados se han logrado sintetizar azúcares, aminoácidos, bases nitrogenadas, etc.
Se basa en experimentos que consistieron en un ambiente de laboratorio que imitaba lo que se cree eran las primeras etapas de la Tierra. Bajo esas condiciones de presión, humedad, temperatura y existencia de ciertos elementos químicos fue posible la "aparición" de algunas biomoléculas a partir de gases simples.
Con experimentos más refinados se han logrado sintetizar azúcares, aminoácidos, bases nitrogenadas, etc.
Se estima que en un lapso de 1500 millones de años,
luego del enfriamiento de la corteza terrestre que permitió la formación de los
océanos, se generaron varios compuestos orgánicos, los que disueltos en estos
mares conforman lo que se ha llamado sopa prebiótica o sopa de Oparin (debido a
un cientifico ruso que en 1920 postulo la aparición de biomoléculas a partir de
las condiciones presentes en la Tierra al inicio de la vida...)
Características
de la Materia Viva:
Se ha encontrado que los elementos que componen la
materia viva no son para nada los más abundantes en la corteza terrestre, lo
que lleva a pensar en que los elementos elegidos tienen ciertas propiedades
únicas de adaptación y funcionamiento.
Por ejemplo el carbono con 4 electrones de valencia
es uno de los elementos mas versátiles a la hora de formar compuestos consigo
mismo y con otros elementos.
El silicio cumple la misma propiedad, además de ser 142 veces mas abundante en la corteza terrestre, pero los enlaces silicio-silicio son inestables en agua, lo que impide la formación de cadenas.
Combinado con oxígeno logra formar cadenas, pero esta vez son muy estables, lo que impide reacciones propias del metabolismo. El oxígeno es soluble en agua, es un gran oxidante (Receptor de electrones).
El silicio cumple la misma propiedad, además de ser 142 veces mas abundante en la corteza terrestre, pero los enlaces silicio-silicio son inestables en agua, lo que impide la formación de cadenas.
Combinado con oxígeno logra formar cadenas, pero esta vez son muy estables, lo que impide reacciones propias del metabolismo. El oxígeno es soluble en agua, es un gran oxidante (Receptor de electrones).
Fósforo y azufre, estos elementos forman compuestos
inestables en agua, que al romperse liberan gran cantidad de energía.
Por ejemplo el ATP (Adenosintrifosfato) tiene 3 enlaces de fósforo. Al romperse el primero se liberan 7000 calorías por mol.
Por ejemplo el ATP (Adenosintrifosfato) tiene 3 enlaces de fósforo. Al romperse el primero se liberan 7000 calorías por mol.
Los iones de sodio, potacio, calcio, magnesio juegan
otro papel, sirven para mantener el balance osmótico de la célula, formar
gradientes en la conducción nerviosa, etc.
Además estan los llamados trazas esenciales (cobre,
hierro, zinc) que son elementos que participan en muy pequeñas concentraciones
y que actuan como catalizadores biológicos, o como componentes estructurales de
algunas moléculas.
Todos estos elementos en forma separada son materia
inanimada, pero al organizarse conforman lo que conocemos como materia viva.
Las principales propiedades de la materia viva con
respecto a la inanimada se describen a continuación:
Propiedades
de la Materia viva:
·
AUTOORGANIZACIÓN:
Corresponde a lo que se conoce como metabolismo. Este es una serie de reacciones en cadena altamente específicas que toman unas pocas moleculas simples (aminoácidos, azúcares, etc) y las transforman en supramoléculas más complejas que son la base estructural y funcional del organismo vivo.
Corresponde a lo que se conoce como metabolismo. Este es una serie de reacciones en cadena altamente específicas que toman unas pocas moleculas simples (aminoácidos, azúcares, etc) y las transforman en supramoléculas más complejas que son la base estructural y funcional del organismo vivo.
·
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA:
Para que se pueda llevar a cabo la autoorganización es necesario el uso de energía.
Esta se obtiene de dos distintas maneras: los autotrofos son aquellos organismos que son capaces de ocupar energía solar y transformarla en energ´ia química aprovechable. Ejemplo de esto son las plantas, algas, etc.
El grupo opuesto son los heterotrofos, que son los que consiguen la energía en forma química (azúcares) del primer grupo.
Para que se pueda llevar a cabo la autoorganización es necesario el uso de energía.
Esta se obtiene de dos distintas maneras: los autotrofos son aquellos organismos que son capaces de ocupar energía solar y transformarla en energ´ia química aprovechable. Ejemplo de esto son las plantas, algas, etc.
El grupo opuesto son los heterotrofos, que son los que consiguen la energía en forma química (azúcares) del primer grupo.
Los dos grupos tienen en común que degradan la
glucosa a anhídrico carbónico y agua, liberando asi gran cantidad de energía
que es ocupada en los procesos del metabolismo.
·
AUTOREGULACIÓN:
Se refiere a la capacidad del organismo vivo para regular las reacciones propias del metabolismo.
Esto se logra mediante la liberación de enzimas (proteínas que actúan como catalizadores bilógicos de las reacciones), las que aparecen cuando la concentración del compuesto al que afectará su presencia es muy alta o muy baja.
Se refiere a la capacidad del organismo vivo para regular las reacciones propias del metabolismo.
Esto se logra mediante la liberación de enzimas (proteínas que actúan como catalizadores bilógicos de las reacciones), las que aparecen cuando la concentración del compuesto al que afectará su presencia es muy alta o muy baja.
·
AUTOREPLICACIÓN:
La autoreplicación implica una estructura encargada de dirigir y "copiar" la información necesaria para la formación de un nuevo organismo.
En nuestro planeta quien está encargada de esta funcion es el ADN, una molécula que codifica de igual forma en un elefante en un hombre o en un virus.
La información que guarda el ADN es copiada a distintos tipos de moléculas un tanto más simples, el ARN, que son las encargadas de expresar ciertas características en cada organismo. Para explicar como lo hacen es necesario conocer la estructura del ADN y el ARN.
La autoreplicación implica una estructura encargada de dirigir y "copiar" la información necesaria para la formación de un nuevo organismo.
En nuestro planeta quien está encargada de esta funcion es el ADN, una molécula que codifica de igual forma en un elefante en un hombre o en un virus.
La información que guarda el ADN es copiada a distintos tipos de moléculas un tanto más simples, el ARN, que son las encargadas de expresar ciertas características en cada organismo. Para explicar como lo hacen es necesario conocer la estructura del ADN y el ARN.
estructuras
del ADN y ARN
El ADN está formado por 4 subunidades, estas son
adenina, guanina, citosina y timina, estas son las bases nitrogenadas.Cada base
se complementa con otra (timina con adenina, y citosina con guanina). La
estructura del ADN es una doble hélice donde una hebra es una secuencia lineal
de las cuatro bases y la otra es la secuencia de las bases complementarias.
El ARN es similar al ADN pero más simple. Consta de
solo una hebra y la base timina se cambia por el uracilo.
La replicación del ADN se realiza de la siguiente forma: actúa una enzima que separa la doble hélice en dos hebras, a cada una de las bases de cada hebra se irán uniendo bases complementarias para asi formar una nueva molécula de ADN.
Al final del proceso cada molécula contará con una hebra nueva y una hebra madre.
La replicación del ADN se realiza de la siguiente forma: actúa una enzima que separa la doble hélice en dos hebras, a cada una de las bases de cada hebra se irán uniendo bases complementarias para asi formar una nueva molécula de ADN.
Al final del proceso cada molécula contará con una hebra nueva y una hebra madre.
El ADN es solo una "bodega de
información". La forma en que esta se expresa es mediante la acción de
varios tipos de ARN (de transcripción, mensajero y de traduccion).
La molécula de ARN se copia del ADN y finalmente se
traduce en proteínas.
Como cada proteína es una sucesión de los 20 aminoácidos, existe un código que identifica a cada uno de estos aminoácidos. Este código es una serie de tres bases.
Como cada proteína es una sucesión de los 20 aminoácidos, existe un código que identifica a cada uno de estos aminoácidos. Este código es una serie de tres bases.
Para codificar una proteína determinada el ARN de
traducción tiene la serie de bases que codifica la sucesión de aminoácidos,
estos van llegando desde el medio y se van acoplando para asi formar la
proteína finalmente.
EVIDENCIAS
EXPERIMENTALES SOBRE LA APARICION DE VIDA EN LA TIERRA.
Las principales evidencias que se tienen sobre la
existencia de la vida en el pasado son los fósiles.
Los más antiguos encontrados hasta ahora son unos microfósiles que tienen una edad aproximada de 3 mil 800 millones de años.
Los más antiguos encontrados hasta ahora son unos microfósiles que tienen una edad aproximada de 3 mil 800 millones de años.
Por las características de los fósiles encontrados
es posible que organismos procarióticos (que no tienen una membrana nuclear que
proteja al nucleo y al ADN) son más antiguos que los eucarióticos (si presentan
membrana nuclear), con una edad de 1500 millones de años.. Los fósiles
encontrados permiten sugerir que existió vida en la Tierra hace 3.800 millones
de años.
Técnicas
para el estudio de fósiles
Encontrar fósiles más antiguos y determinar la
existencia de vida antes de este periodo es complejo debido al estado de
conservación de los fósiles, a veces parcialmente desintegrados, de forma que
no permiten un análisis detallado.
Es posible encontrar compuestos orgánicos, lo que no
implica la existencia de vida, pues se ha visto que los compuestos de carbono
son posibles de producirse en forma totalmente abiótica.
Es por esto que se han desarrollado otras técnicas,
aparte de la óptica, para estudiar los fósiles.
Una de estas es la relación entre carbono 12 y
carbono 13 (C13/C12), pues se ha visto que los organismos fotosintéticos
incorporan mas selectivamente el Carbono 12 que el Carbono 13, presente en la
atmósfera.
Los índices encontrados en fósiles presentan un
valor muy similar que los compuestos orgánicos actuales, y puesto que no se
conoce ningún proceso no biológico que presente un indice similar al de la
materia viva es posible concluir que los fósiles orgánicos encontrados
provienen de un organismo vivo.
Para precisar aun más la fecha de la aparición de
vida en la Tierra, considerando un proceso evolutivo químico de la vida y de
que se encontraran fósiles de origen biológico mas antiguos, podría llegarse a
encontrar un fósil con un índice C12/C13 igual al del carbono inorgánico
proveniente del manto terrestre. Esto indicaría la existencia de un compuesto
orgánico de origen abiótico, luego, el punto de convergencia de las relaciones
C12/C13 de los carbonos orgánico e inorgánico de una misma edad en relación con
la de la Tierra permitiría precisar la época de la aparición de la vida en
nuestro paneta.
Si se acepta la teoría de que la vida es el
resultado de la evolución química de la materia y que apareció aquí en la
Tierra junto con el hecho de que organismos eucarióticos son dos veces má
nuevos que los procarióticos, podría pensarse que la aparición de vida en la
Tierra es un hecho mucho más simple que la evolución.
Si bien se ha comprobado experimentalmente que
compuestos orgánicos son posibles de sintetizar en condiciones totalmente
abióticas, no se ha demostrado el paso de estos compuestos a la
"vida".
A partir de
los experimentos..
Los experimentos realizados (experimentos) sugieren
como fue posible la síntesis abiótica de compuestos orgánicos, pero estos
experimentos parten de la suposición de que la atmósfera terrestre tenía cierta
composición.
Esta suposición entra en contradicción con
evidencias astronómicas y geológicas plantean.
Por ejemplo, alto contenido de amoníaco presente en la atmósfera, supuesto en que se basan los experimentos, sería poco probable ya que el amoníaco es altamente fotosensible lo que lleva a su degradació casi inmediata a nitrógeno.
Por ejemplo, alto contenido de amoníaco presente en la atmósfera, supuesto en que se basan los experimentos, sería poco probable ya que el amoníaco es altamente fotosensible lo que lleva a su degradació casi inmediata a nitrógeno.
Afortunadamente se han encontrado procesos por los
cuales sería posible convertir nitrógeno en amoníaco.
Estos procesos habrían sido posibles gracias a la presencia de un catalizador(óxido de titanio), que hoy en día se encuentra en grandes cantidades en algunas partes del planeta.
Estos procesos habrían sido posibles gracias a la presencia de un catalizador(óxido de titanio), que hoy en día se encuentra en grandes cantidades en algunas partes del planeta.
Así se han ido juntando nuevas evidencias que hacen
coincider lo planteado desde la geología, astronomía y bioquímica.
Con respecto a la presencia de oxígeno, se concuerda
en que su concentración era mínima en un comienzo, luego, cuando comienza la
aparición de organismos unicelulares, hace unos 1.500 millones de años, la
concentración comienza a aumentar, hasta que hace 600 millones de años se
produjo una "explosión de vida". Esta etapa coincide con la aparició
de los primeros organismos pluricelulares y el aumento de la concentració de
oxígeno a los valores actuales.
Los primeros
compuestos orgánicos sintetizados abióticamente
Anteriormente se ha visto que la formación de
compuestos orgánicos es posible en condiciones abióticas. Un experimento hecho
en 1969 por Fox mostró algo muy interesante. Al exponer a ciertas mezclas de
aminoácidos a determinadas condiciones de temperatura, estos formaron cadenas
de hasta 18 aminoácidos, las que fueron llamadas protenoides por su similitud
con las proteínas de origen bilógico.
Estas uniones son posibles gracias a la presencia de
los tioésteres, que acoplados a los aminoácidos posibilitan la unión de estos.
Estos protenoides presentan varias características:
actúan como catalizadores, como hormonas.
Gracias a la presencia de estos seudo-catalizadores fue posible la formación de compuestos más complejos. Es así como surgen los nucleóticos.
actúan como catalizadores, como hormonas.
Gracias a la presencia de estos seudo-catalizadores fue posible la formación de compuestos más complejos. Es así como surgen los nucleóticos.
Lo que significó un gran salto: una molécula capaz
de guardar la información necesaria para su reproducción y sobre la cual el
medio serí capaz de actuar, es decir una molécula sobre la cual actúa la
selección natural, en base a los errores cometidos al copiar la informació.
Se cree que el primero en surgir fue ARN, ya que
este es más reactivo que el ADN y para algunas reacciones no necesita de ningún
catalizador, actuando el mismo como sustrato.
Ejemplo de estas reacciones son la alineación y
unión de varias cadenas de ARN lo que permitió el aumento del tamaño de los
genes.
El ARN de
transferencia
Existe un tipo de ARN llamado de transferencia, que
actúa como traductor del ARN mensajero, permitiendo que este exprese su código
en la secuencia de aminoácidos para formar una proteína.
C. de Duve postula que en un comienzo sólo existió
el ARN de transferencia, y que por la acció de los tioésteres se permitió la
unió de los aminoácidos, luego, resultó más beneficioso copiar el código del
ARN mensajero resultando así unas estructuras autoperpetuantes.
Con el paso del tiempo este nuevo código permitió la
formación de proteínas específicas que catalizarían distintas reacciones, dando
paso así a un metabolismo, que superaría al protometabolismo propio de las
proteínas generadas por los tioésteres.
Surge entonces la pregunta :Hubo alguna relación
entre ambos tipos de catalizadores, o su desarrollo fue totalmente
independiente?
C. de Duve encuentra una relación entre los dos tipos atacando al dogma central de la biología molecular. (Este plantea que la información genética es siempre transmitida de ácido nucleico a proteína, nunca a la inversa).
C. de Duve encuentra una relación entre los dos tipos atacando al dogma central de la biología molecular. (Este plantea que la información genética es siempre transmitida de ácido nucleico a proteína, nunca a la inversa).
Dice que los multímeros protéicos sirvieron de molde
para la formación del ARN.
Mucho tiempo después apareció al ADN, que viene a diferenciar el proceso de simple expresión del ARN con uno de duplicación propiamente tal en el caso del ADN.
Además el ADN provee una mayor protecció de la información por su doble hebra, como tambié un sistema de copia mucho más fiel que el del ARN.
Mucho tiempo después apareció al ADN, que viene a diferenciar el proceso de simple expresión del ARN con uno de duplicación propiamente tal en el caso del ADN.
Además el ADN provee una mayor protecció de la información por su doble hebra, como tambié un sistema de copia mucho más fiel que el del ARN.
La estructura del ADN posibilita la expresió
selectiva del código, lo que resulta necesario posteriormente en la
diferenciación celular.
El siguiente paso en este proceso es la
compartimentación.
Según Oparin y S. Fox la primera instancia fueron los coacervados, pequeñas microesferas de proteínas que tienen la propiedad de agruparse, dividirse, fusionarse y además catalizar ciertas reacciones.
Según Oparin y S. Fox la primera instancia fueron los coacervados, pequeñas microesferas de proteínas que tienen la propiedad de agruparse, dividirse, fusionarse y además catalizar ciertas reacciones.
En este punto C. de Duve plantea que este tipo de
compartimentación tuvo lugar al final del mundo ARN (Cuando solo existía ARN),
cuando las condiciones lo permitieron. Esto fue posible cuando se
autoensamblaron ciertos lípidos con polipéptidos hidrofóbicos en
pseudomembranas que eran porosas para pequeñas moléculas, pero impermeables
para los ácidos nucleicos y proteínas.
Estas características habrían permitido que estas
estructuras evolucionaran hasta la célula.
VIDA
EXTRATERRESTRE:
El descubrimiento de una molécula de amonio en el
espacio en 1968 marca el inicio del estudio de la química del espacio
interestelar.
Desde esa fecha se han descubierto cerca de 100
especies moleculares diferentes, algunas con marcado interés bilógico.,br>
Pero existen moléculas mucho más complejas que no son fáciles de examinar por
la dificultad que existe en predeterminar correctamente la energía de la
radiofrecuencia a la cual una determinada molécula absorbe o emite.
Sin embargo el hecho de encontrar compuestos
orgánicos en el espacio interestelar nos dice que la formación de estos
compuestos es de caracter universal, luego, es posible pensar que la vida pudo
haber venido del exterior y asentarse en la Tierra.
De mucho interés resultan los estudios hechos a
materiales orgánicos encontrados en meteoritos.
Estudios radioactivos efectuados a rocas lunares indican que en el pasado la Luna fue bombardeada por gran cantidad de meteoritos, eventos similares pudieron haber ocurrido en la Tierra.
En la actualidad caen cerca de 100 toneladas métricas diariamente, siendo esta cantidad mucho mayor en la era prebiológica.
Estudios radioactivos efectuados a rocas lunares indican que en el pasado la Luna fue bombardeada por gran cantidad de meteoritos, eventos similares pudieron haber ocurrido en la Tierra.
En la actualidad caen cerca de 100 toneladas métricas diariamente, siendo esta cantidad mucho mayor en la era prebiológica.
Dentro de los meteoritos caídos a la Tierra se ha
encontrado que en los del tipo condritas carbonáceas, que son los objetos más
antiguos del sistema solar, más aun que la corteza terrestre, hay estructuras
fosilisadas que simulan una estructura algal y otras sin forma conocida, aunque
no es posible concluir nada respecto al origen de estos fósiles.
Un poco de historia
|
Una de las características más impresionantes de la
vida en la Tierra es su gran diversidad, con cerca de 5 millones de especies
distintas, sin considerar los ya extinguidos.
Una teoría que plantea solución a esta diversidad es
la propuesta por Lamarck. Segun el los organismos son capaces de cambiar su
forma, tamaño, color, etc, en respuesta a las influencias del medio. Además
estos cambios son heredables. Postula que este proceso es gradual, luego la
necesidad de largos tiempos para el establecimiento de especies complejas.
Más adelante vino Darwin con su libro "On the
origin of the Species" en el que plantea cuatro puntos miportantes. Los
dos primeros señalan que todas las especies están en cambio permanente y que
este proceso es gradual (Estas son las mismas hipótesis expuestas por Lamarck).
El tercer postulado es acerca del ancestro común. Según este todos los
organismos con algunas características comunes provienen de un mismo
antepasado. Así por ejemplo todos los mamíferos, provienen de un mismo
antepasado, todos los insectos,etc.
El cuarto postulado es el más importante aporte de
Darwin. Darwin propone que la evolución sería consecuencia de la selección
natural ejercida sobre los individuos con pequeñas diferencias dentro de una
misma especie. Postula que la selección natural actúa de forma que los
individuos con la mejor combinación de características para interactuar con el
medio serán los que sobreviven, ya que el alimento es siempre escaso.
Así, la selección de distintos rasgos va originando
nuevas especies a lo largo del tiempo.
Desde que Darwin publicó su libro se han producido
nuevos descubrimientos y avances que permiten explicar de mejor manera la
evolució. Por ejemplo la teorí genética, estudios de paleontología, etc.
Después de 100 años aún la mayoría de los postulados
de Darwin tienen validez. Lo que se pone hoy en duda es la gradualidad del
proceso y que la variabilidad genética es más acción del azar.
Con la ayuda de la genética y de la biología
molecular ha sido posible reformular las teorías de Darwin de buena forma.
La evolución en un año:
Si se representa la historia de la Tierra (Unos
4.600 millones de años)en una escala tal modo que todo, desde la formación de
la Tierra hasta nuestros días, suceda en un año terrestre (365 Días) se tendría
lo siguiente:
·
Solidificación del planeta: 19 de Enero.
·
Primeras formas de Vida: 23 de Febrero.
·
Aparición del sexo en los microorganismos: 22 de Junio.
·
Aparición de eucariontes: 27 de Junio.
·
Aparición de invertebrados: 16 de Noviembre.
·
Aparición de vertebrados: 23 de Noviembre.
·
Aparición de mamíferos: 15 de Diciembre.
·
Aparición de primates: 29 de Diciembre.
·
Aparición de Homínidos: 17:30 del 31 de Diciembre
·
Uso del fuego: 23:12.
·
Toda la Historia escrita de la humanidad: dos minutos antes del nuevo
año.
La vida en el Precámbrico:
El Precámbrico es el lapso de tiempo que comprende
los primeros 4.000 millones de años durante los cuales se desarrollaron solo
formas de vida simples (Por los restos fósiles encontrados).
Se han encontrado fósiles con características muy
similares a organismos que existen en la actualidad. Estos fósiles datan de
hace más de 3.800 millones de años.
De entre estos fósiles destaca uno de morfología muy
similar a un organismo encontrado en Gales (kakabekia umbellata), el cual
requiere de grandes cantidades de amoníaco para su desarrollo. Esto es bastante
significativo ya que se cree que en los inicios de la Tierra el amoníaco
abundaba en la atmósfera.
La alta concentración de oxígeno en la atmósfera se
debe a la actividad biológica.Algo importante de este período es la aparición
de la fotosíntesis que estaría destinada a cambiar la composición de la
atmósfera, desde reductora a oxidante. Además la fotosíntesis marca el inicio
de los organismos autotrofos, que son capaces de sintetizar elementos
necesarios para su desarrollo a partir de moléculas muy simples y energía solar
y liberando oxígeno a la atmósfera.
Este cambio en la concentración de los gases hizo
que algunos organismos perecieran, mientras que otros lograron adaptarse.
Aparición de los Eucariontes:
Eucariontes son las células más avanzadas. Estas
poseen un núcleo que protege al material genético, estructuras encargadas de la
producción de enrgía en base a moléculas químicas (Mitocondrias), otras
encargadas de transformar energía solar en energía química (cloroplastos), etc.
El origen de estos organismos no se conoce, pero se ha propuesto la teorí de la
simbiosis. Esta dice que los distintos organelos se originaron de la unión de
organismos independientes especializados en ciertas funciones.
Lo que si esta claro es que el carácter de la
atmósfera cambió radicalmente hace unos 2 mil millones de años. Esto obligó a
la colonización de la superficie terrestre pues la concentración de oxígeno era
mayor aquí que en el agua.
Este cambio trajo consigo una "explosión"
en la aparición de formas de vida. Esto caracteriza el inicio del Paleozoico.
(Hace unos 600 millones de años).
Diversidad Biológica después del Precámbrico.
A lo largo del tiempo, todos los rincones del
planeta han sido habitados por las más diversas formas de vida, que les han permitido
sobrevivir en las más variadas condiciones medioambientales.
Es interesante analizar los grupos de especies ya
extintas, pues nos muestran los efectos que tiene la desaparición de una
especie, que sucederá con el nicho ecológico vacante, etc.
Un caso particular es el de los dinosaurios. Estos,
durante el Mesozoico lograron ocupar todos los nichos en el planeta, poblaron
las aguas, algunos evolucionaron a formas capaces de volar (De los cuales
provienen las actuales aves), mantuvieron a raya el desarrollo de los
mamíferos, que solo lograron ocupar un lugar en el planeta luego de la abrupta
desaparición de estos animales.
Lo que sucedió con los nichos ecológicos dejados
vacantes por los dinosaurios fue que, una vez resablecidas las condiciones
geoclimáticas, los mamíferos poblaron la Tierra con una gran diversificación.
Esta diversificación exlposiva es la que caracteriza al período de la era
Terciaria.
Si hacemos un paralelo entre los dinosaurios y los
mamíferos, es posible pensar que los dinosaurios hubieran alcanzado grados de
inteligencia de haber tenido condiciones favorables. Las posibilidades de
desarrollo evolutivo son enormes, si el género humano se extinguiese, este
dejaría un lugar para que otra criatura se desarrollara hasta formas inimaginables...
Las Moléculas y la Evolución:
El trabajo de Mendel con respecto a los genes, la
explicación de la estructura del ADN por Watson y Crick y los descubrimientos
de Avery nos han llevado a una mejor comprensión del proceso evolutivo.
Cada característica de un organismo está
representada por una proteína. En general cada proteína cumlpe solo una función
específica. Desde las encargadas de llevar oxígeno a las células hasta las
encargadas de la mantención de la arquitectura celular, y las encargadas de
coordinar todos los elementos que en conjunto son lo que llamamos vida.
Cada proteína tiene una estructura determinada por
el tipo de aminoácidos, su cantidad y su ordenamiento. Dicha estructura es la
misma para todos los seres humanos (salvo excepciones patológicas), lo que
lleva a preguntarse que es lo que hace posible esta uniformidad. La respuesta
es que la estructura de cada proteína está codificada al interior del ADN.
La molécula de ADN guarda toda la información
necesaria para el desarrollo de un organismo, no sólo la información que atañe
a las caracteísticas estructurales del individuo, sino que también dice cuando
expresar ciertos rasgos (Desarrollo hormonal en la pubertad de los humanos), y
cuando autoreplicarse.
Además ultimamente se ha visto en experimentos de
laboratorio que la presencia de ciertas proteínas modificaría la conducta del
organismo. Esto se vió en ratas de laboratorio. Se tenían dos hembras rata, una
normal y otra modificada genéticamente de forma que no produjera la proteína FosB.
Se encontró que esta proteína modificaba el instinto materno de la rata. El
experimento fue el siguiente: Ambas ratas dieron a luz, luego se separaron las
crías recién nacidas. La rata normal rapidamente reunió a sus crías en el nido,
mientras que la otra demoró bastante en percatarse de lo sucedido. Como
consecuencia de esto algunas crías murieron. De análisis posteriores se vió que
la FosB actúa en cierta zona del cerebro, zona que en estudios anteriores
resultó ser la responsable del instinto materno. La proteína FosB ha sido
encontrada en humanos también.
Dependiendo de la complejidad del organismo, la
cantidad de ADN varía desde unos 10.000 pares de bases en un virus hasta 200
mil millones en una salamandra.
Se han hecho estudios tendientes a descifrar el
código genético, y lo que han reportado estos estudios es que la mayor parte
del ADN no codifica nada. Se han propuesto alternativas como que la porción de
ADN que no codifica sería un soporte estructural, o que guarda los errores
cometidos durante la evolución del organismo.
El código gen&ecutetico es el que forman las
bases nitrogenadas (guanina, citosina, adenina, timina). Se ha visto que una
secuencia de tres de estas bases codifica un aminoácido en particular. Esta
secuencia es conocida como triplete.
El sistema de duplicación del ADN asegura que la
copia sea en la mayoría de los casos 100% confiable. Los casos en que esto no
es así puede que una base se cambie por otra, proceso conocido como mutación,
teniendo diferentes efectos: Puede suceder que el cambio en el código no afecte
la zona activa de la proteína, o que la afecta produciendo graves trastornos, o
mejora la estructura de tal forma que el organismo es más apto para competir en
el medio, cosa poco probable.
Algunas conclusiones respecto al análisis de una
amplia gama de organismos son:
·
Todos los organismos en la Tierra ocupan el ADN, a excepción de algunos
que usan ARN, para guardar la información genética.
·
Todos los organismos en la Tierra poseen proteínas formadas por
aminoácidos que tienen la misma configuración L o levogira.
·
Los tripletes que codifican a los distintos aminoácidos son iguales en
todas las especies.
·
Las secuencias de los aminoácidos para proteínas similares en organismos
distintos son muy parecidas. Solo varía el orden de pocos aminoácidos.
·
Las reacciones para obtener energía son extremadamente similares en todos
los organismos.
De estas conclusiones es posible ver que la vida en
la Tierra tiene un plan bioquímico básico que es común a todas las formas de vida.
Esto indica que si bien durante la formación de la
vida pudieron existir distintos planes, sólo uno de ellos sobrevivió y logró
evolucionar hasta poblar el planeta con diversas formas de vida. Todas
provenientes de ese antepasado común.
La evolución de las especies es entonces el
resultado de mutaciones, que si resultan beneficiosas, en el sentido de que
permiten una mejor adaptación del organismo al medio, son perpetuadas, ya que
un individuo con mejores características tiene mejor posibilidad de que
sobreviva. Al contrario las mutaciones desfavorables no se perpetúan ya que el
organismo muere por efecto de la mala adaptación.
Evolución Humana
La diversificación de los mamíferos que se produjo
como consecuencia de la desaparición de los dinosaurios, generó varios grupos.
De entre ellos el que nos interesa es el de los Primates. Al analizar este
grupo es posible ver la similitud entre los humanos y otros integrantes del
grupo, esto mediante la comparación de distintas proteínas, que muchas veces son
idénticas. Si se compara el ADN, tenemos que el ADN de un chimpancé es un 98%
similar al humano, lo que indica un 98% de similitud entre ambas especies.
Sin embargo existen diferencias bastante marcadas
como: corteza cerebral de gran tamaño, bipedalidad, dentadura, comunicación con
lenguaje verbal simbólico, etc. La más sobresaliente es el voluminoso cerebro
humano, esto por medio de una relación peso corporal-volumen cerebral.
De entre todos los fódiles encontrados, la mayoría
proviene del Africa, lo que le ha valido el nobre de "Cuna de la
humanidad". A continuación una breve descripción de estos hallazgos.
Durante el mioceno (15-20 millones de años atrás)
existieron primates de la subfamilia Dryopithecinae que parecen ser los
antecesores de la línea evolutiva que incluye a los antropoides y homínidos. La
ciencia ha estado preocupada de buscar restos fósiles que demuestren el paso de
antropoides a humanos. Esta es la búsqueda del eslabón perdido.
Desde 1925 se han encontrado fósiles conocidos como
Australopithecus africanus. De su estudio se concluye que caminaban erguidos,
tenían dentadura similar a la humana, y su volumen craneal es relativamente
pequeño (450-600 cc). Vivieron entre 2-4 millones de años atrás. Aparentemente
usaban herramientas simples.
Se cree que el género homo apareció hace unos 2
millones de años. Gran cantidad de fósiles han sido encontrados en Africa y son
llamados Homo Habilis. Paralelamente a estos homo habilis existieron en Africa
los australopithecus robustus y los australopithecus boisei, los que eran más
toscos que los australopithecus africanus. Se cree que forman parte de una rama
lateral. Vivieron hace 1 millón de años.
Otros restos encontrados en China y a los que se han
llamado homo o pithecanthropus erectus, indican que estos eran bípedos, con
volúmenes craneales entre 850-900 cc., valor intermedio entre chimpancé y
humano. Vivió hace 800 mil años y ocupó fuego y toscas herramientas de piedra.
El hombre moderno aparece hace unos 80-100 mil años.
El hombre de Cro-Magnon es el más representativo. Son individuos con 2 metros
de estatura, volumen craneal entre 1.600- 1.800 cc., y sus huesos no son muy
distintos de los humanos actuales. Sus restos se han encontrado junto a objetos
bastante sofisticados (Agujas de hueso, collares, pulseras, etc.) Además se han
encontrado pinturas policromas en distintas cuevas.
No se sabe como ocurrió el paso de homo erectus a
homo sapiens. Se han encontrado restos a los que se ha llamado homo
neanderthalensis. Son de estatura baja (150 cm), su volumen craneal es similar
al del hombre actual, pero sus estructura osea era más tosca. Usaba
herramientas más finas que el homo erectus y realizaba sofisticados ritos
funerarios. Parece haber coexistido con el hombre de Cro-Magnon y haber sido
exterminado por estos, sin embargo el cruzamiento parece no desdeñable. En la
actualidad se cree que la rama evolutiva de los neanderthales es distinta a la
que dio origen al homo sapiens.
Los carácteres diferenciales anteriormente descritos
debieron desarrollarse paralelamente, pero no se sabe cual fue el paso más
importante en la evolución hacia lo intrínsicamente humano. Algunos creen que
fue la colonización de la pradera, pues aquí se necesitan grupos de caza,
centinelas, uso de comunicación, etc. Otros creen que fue el desarrollo en
torno al núcleo familiar, ya que el período de dependencia de las crías era muy
prolongado por lo que debió surgir un sistema de organización para su cuidado.
En todo caso el atributo más importante del hombre
es la inteligencia, pues esta le ha permitido desligarse de la evolución
biológica y permite que el hombre se adapte a cualquier nicho ecológico.
Hacia Dónde va la Evolución Humana?
La consecuencia inmediata de desligarse de la
evolución biológica, es que permite al hombre modificar a su antojo su
patrimonio genético. Las nuevas técnicas permiten el intercambio de genes,
haciendo al hombre más resistente a ciertas enfermedades, sanar otras, etc. Las
posibilidades son infinitas, pero lo que preocupa a cualquiera es la escala de
valores que presenta el hombre. Pueden suceder cosas insospechadas, como lo que
sucedía en la novela de Huxley, "Un mundo Feliz", en la que toda la
población no eran sino clones, cada uno con una tarea específica...
La evolución es absolutamente impredecible. No
sabemos que camino tomar y si cambiaran las condiciones galácticas, o si se
extinguiera la vida en la Tierra. Surgirían nuevas formas de vida?, Como serían
aquellas formas?. En efecto la evolución es impredecible e irrepetible.
Si miramos a otro lugar del Universo, y consideramos
la aparición de protobiontes en base a las mismas reacciones químicas, Dónde
conduciría el medio la evolución de aquellos seres?. Las posibilidades son
infinitas.
