III MEDIO ELECTIVO – Teorias Origen de la vida

Teorías sobre el origen de la Vida
en la Tierra
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Principales Hipótesis
•  La vida terrestre apareció
hace 3500 millones de años.
•  Los primeros seres vivos eran
estructuras simples. A partir
de ellos se desarrollaron los
de composición más compleja.
•  El problema reside en saber
cuáles fueron los procesos
que originaron los primeros
organismos, los más simples.
•  A partir de este problema la
comunidad científica han
desarrollado varias hipótesis.
•  Postula que todas las
formas vivas fueron
creadas por Dios en
un acto de creación
único, que dio origen
a toda la diversidad
de organismos que
hoy existen.
Teoría
Creacionista o
Creacionismo
Hipótesis de Panspermia
•  En el siglo XIX, varios científicos pensaron que podía haber vida
extraterrestre. Sostuvieron que los meteoritos que caían en la Tierra
podían transportar microorganismos en estado latente.
•  La hipótesis de panspermia (Arrhenius, 1906) sostiene que
diminutas formas de vida se desplazaron a la deriva por el Universo
y dieron lugar a organismos más complejos en diferentes partes de
la galaxia.
•  Sin embargo, ningún microorganismo puede soportar las durísimas
condiciones del espacio.
•  Paul Becquerel demostró que estos organismos se destruían en las
condiciones extremas de radiación UV y bajas temperaturas.
•  En la década del 60 cobró fuerza la
Litopanespermia, que postula que los
microorganismos viajaron por el espacio
protegidos en el interior de meteoritos.
•  Los principales defensores de esta teoría
son los físicos Sir Fred Hoyle y Chandra
Wickramasinghe.
Chandra Wickramasinghe
Sir Fred Hoyle
Chandra Wickramasinghe ha hecho importantes
contribuciones a la teoría del polvo cósmico. En
el 1974 propuso por primera vez la teoría de que
el polvo en
el espacio interestelar y en los
cometas era principalmente orgánico.
Hoyle
El astrónomo Sir Fred Hoyle, que nació en el
1915 y murió en el 2001,
fue uno de los
astrofísicos más polémicos, y pese a ello
ampliamente respetado. Hoyle desarrolló la
teoría moderna de la panspermia junto a su
estudiante Chandra Wickramasinghe, en el
1978.
Wickramasinghe
¿ Cómo pudo ocurrir que los
cometas trajeran la vida ?
Si la cola de un
cometa cargado de
vida, llegase a
barrer la Tierra,
podría traspasar
algunos de sus
microorganismos
congelados hacia
la atmósfera desde
donde podrían
descender a la
superficie de
nuestro planeta.
Así se podría
explicar como
comenzó la vida en
la Tierra.
De acuerdo a
Wickramasinghe la vida
microbiana puede
soportar los rigores de un
viaje espacial y esto se
ha demostrado con
evidencias obtenidas de
experimentaciones y
observaciones.
Wickramasinghe
•  El concepto de que la vida surgió de fuentes
extraterrestres recibió algún apoyo, tan
recientemente como en el 1996, cuando se
analizó un meteorito encontrado en la Antártica.
(el ALH84001).
El meteorito que
pesa unas 4.2
libras ha sido
analizado por
investigadores de la
N A S A y l a
Universidad de
Stanford.
El meteorito contiene el isótopo
nitrógeno-15 en cantidades muy
similares a las halladas en la atmósfera
de Marte y desconocidas en el resto de
lugares del Sistema Solar.
•  Se estima que el ALH84001 se formó en
Marte hace 4.500 millones de años y que
agua líquida, rica en dióxido de carbono,
se filtró en su interior hace unos 3.600
millones de años.
¿Cómo llegó el ALH84001 a la Tierra?
Marte recibió el impacto de un gran cometa o
asteroide unos 16 millones de años atrás con
suficiente fuerza que expulsó de su superficie un
pedazo de roca
(el ALH84001) con fuerza
suficiente para escapar a la fuerza de gravedad
del planeta y lanzarlo a vagar por el espacio
exterior. Encontró la atmósfera de la Tierra
hace unos 13.000 años atrás y cayó como un
meteorito en la Antártica.
•  Basándose en el estudio de unas
formaciones semejantes a las bacterianas
en su interior, y a la presencia de
moléculas orgánicas complejas y
compuestos minerales
(que son
comúnmente producidos por bacterias
anaeróbicas y otros microbios en nuestro
planeta) el 6 de agosto de 1996 la NASA
anunció que una posible primitiva forma
de vida microscópica podría haber existido
en Marte hace más de 3.000 años.
Fotografías de formaciones encontradas en el ALH84001
•  Sin embargo, el descubrimiento realizado en el
meteorito ALH84001 fue puesto en duda por un
artículo publicado el 16 de enero de 1998 en la
revista Science Magazine. El artículo rebatía la
posibilidad de la existencia de vida en Marte con
el argumento de que el responsable de la
presencia de las huellas de formas de vida lo
era el hielo antártico, es decir, que el hielo en el
que se encontraba el meteorito fue quien lo
contaminó.
Teoría de la
Generación Espontánea
•  Postula que los seres vivos se habrían
originado a partir de materia inerte,
como basura, barro y restos de seres
vivos en descomposición.
•  Los seres vivos se originan
espontáneamente de la
materia inerte. Su autor es el
filósofo griego Aristóteles.
•  Van Helmont la apoyó con un
experimento en que usó ropa
sucia y trigo para “crear”
Ratones.
1.1. LA GENERACIÓN
ESPONTÁNEA
La materia viva se puede formar a
partir de materia no viviente.
• 
La idea de la generación espontánea nació
en la antigua Grecia, la creencia se basaba
en que, en la carne en descomposición
parecian surgir gusanos y larvas.
• 
Lazzaro Spallanzani demostró que en un
frasco herméticamente cerrado que
contenía caldo de carne no aparecían
microosganismo mientras que en el que
estaba mal cerrado si lo hacían.
• 
Louis Pasteur demostró la imposibilidad de
la generación espontánea de la vida. Su
experimento se puede apreciar en la
imagen que aparece en la izquierda.
Biogénesis
Francisco Redi
•  Francisco Redi cuestionó la teoría de generación
espontánea, y en 1668 realizó una serie de
experimentos que le permitieron comprobar que las
larvas que aparecen en la carne en descomposición
provienen de los huevos de las moscas, y no son
producto de la generación espontánea.
•  Por su parte Lázaro
Spallanzani demostró
que al hervir caldos
nutritivos en frascos,
y luego sellarlos, no
había crecimiento de
microorganismos,
pero al entrar en
contacto con el aire,
estos aparecían.
•  ¿Cuál es la conclusión?
•  Finalmente, Louis Pasteur
demostró que en el aire hay
gran cantidad de
microorganismos, que son los
responsables de la
descomposición de la materia
orgánica.
Teoría Abiogenésica
•  Fue propuesta en la
década de 1920 por dos
científicos, pero
trabajando de manera
independiente:
•  Alexander Oparin y J.B.S.
Haldane.
A. Oparin
J.B.S. Haldane
•  Según la teoría de
Oparin la vida
surgió a partir de
las moléculas que
poblaban el mar
primitivo que se
semejaba a una
especie de sopa
prebiótica.
En 1922, el bioquímico A. Oparin formuló su hipótesis
sobre los procesos de evolución química que debieron
producirse en la atmósfera primitiva carente de oxígeno
para dar origen a la vida en la Tierra.
• 
CARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETA
ATMÓSFERA
- Ausencia de Oxígeno
- Atmósfera reductora
- Composición: CO2
H 2O
H 2S
H2
N2
CH4
NH3
- Tormentas eléctricas
- Bombardeo de Meteoritos
- Ingreso de luz ultravioleta
CARACTERÍSTICAS DEL JOVEN PLANETA
- Intensa actividad volcánica
Hipótesis de Oparin
•  Las hipótesis modernas se basan en las ideas de
Oparin.
•  La aparición de la vida fue producida por un largo
periodo de evolución química.
•  Tras la formación de la Tierra se formaron las principales
moléculas orgánicas. Para este proceso fueron
necesarios:
-Precursores químicos.
-Fuentes químicas.
El experimento de Miller
•  E n 1 9 5 3 , M i l l e r c o m p r o b ó
experimentalmente la hipótesis de Oparín.
•  De los resultados del experimento obtuvo
numerosas moléculas orgánicas como los
aminoácidos.
•  De estas moléculas se pueden obtener
nucleótidos (ADN y ARN).
EL EXPERIMENTO DE MILLER - UREY
Utilizó : Metano
Amoniaco
Agua
Hidrógeno
Descarga eléctrica continua
Aumento de temperatura
•  En el océano primitivo (la sopa prebiótica) había
moléculas orgánicas.
•  ¿De dónde surgieron estas moléculas?.
•  Existe un experimento realizado en 1953 por el
estudiante de bioquímica Stanley Miller en
donde logró sintetizar aminoácidos (unidades a
partir de las cuales se forman Proteínas) a partir
Amoníaco, Vapor de agua y Metano.
•  A m b o s p o s t u l a r o n q u e m o l é c u l a s
orgánicas sencillas, pero que son básicas
para la vida, como los aminoácidos, se
formaron de manera espontánea a partir
de materia inorgánica más simple, como
consecuencia de una larga cadena de
transformaciones.
Evolución Química
•  Los coacervados son el resultado de le
evolución abiótica de las moléculas
orgánicas primitivas.
•  S i n e m b a r g o n o s e s a b e c o m o s e
transformaron los coacervados en seres
vivos.
•  El resultado final de la evolución química
debió ser la aparición de células procariotas
(primeras células) capaces de desarrollar las
funciones vitales.
LA FORMACIÓN DE LAS
PRIMERAS CÉLULAS
•  COACERVADOS Y MICROESFERAS
Oparin habla de la aparicion de coacervados,
pequeñísimas gotas con una envoltura de
macromoleculas y un medio interno con
enzimas capaces de realizar reacciones
químicas. Sidney W. Fox hipotetizó sobre la
aparición de microesferas de proteinas
formadas por la polimerización de aminoácidos
en charcas calientes.
•  LA PRIMERAS CELULAS
En la actualidad no podemos saber como se
formó la primera celula. Solo podemos suponer
que aspecto tuvo. Se piensa que los primeros
organismos eran procariotas muy parecidos a
las cianobacterias filamentosas, como las que
fabrican los actuales estromatolitos.
El ARN
•  Primera molécula capaz de transportar
algún tipo de información hereditaria.
•  Una vez conseguido un mecanismo capaz
de reproducir fielmente la información
genética podemos comenzar hablar de
seres vivos.
Hipótesis actual del origen de la
vida
•  Las primeras moléculas orgánicas se formaron por
reacciones que se dieron a partir de las sustancias
presentes en la sopa prebiótica del mar primitivo.
•  Aparecen los Coacervados (Bolsas formadas a partir
de una membrana de lípidos) que pueden englobar en
sus interior algunas sustancias orgánicas.
•  Aparecen las primeras moléculas con capacidad de
autoduplicación (Acidos Nucleicos). Se piensa
actualmente que esta primera molécula fue el ARN y a
partir de éste el ADN.
•  Asociándose, de manera aleatoria, los
coacervados y el ARN se formaron los
primeros seres vivos Procariotas.
•  Los primeros seres vivos Eucariotas se
formaron por simbiosis de distintos seres
Procariotas.
•  Existe un mecanismo de adaptación a las
variaciones de las condiciones
ambientales.
•  ES LA EVOLUCIÓN.
•  Se han encontrado restos orgánicos en
Groenlandia que se consideran los más
antiguos de La Tierra. Tienen 3850
millones de años. Como sería demasiada
casualidad que estos fueran los restos
más antiguos se considera que la vida
surgió hace alrededor de 4000 millones de
años.
•  ¿Cómo se sabe que el Carbono presente
en ciertas rocas tiene origen orgánico?.
–  Existen dos isótopos del Carbono: el 12C y el
13C. Los seres vivos son incapaces de
asimilar el último pero sí el primero, por lo que
los sedimentos procedentes de seres vivos
estarán enriquecidos en 12C.
•  En Isua (Groenlandia) se han encontrado
rocas que presentan C12 de 3850 millones de
años, por lo que se puede deducir que los
seres vivos más antiguos de La Tierra tienen
una antigüedad de 4000 millones de años
Importancia de una atmósfera con
oxigeno
•  Hay una estrecha relación entre las
primeras etapas de evolución de los seres
vivos y las modificaciones en la atmosfera.
•  El oxigeno condujo al inicio del proceso
respiratorio: -organismos aerobios
- organismos anaerobios
-Formación de la capa de ozono.
¿Hace cuanto surgieron?
•  Hace, aproximadamente, 3500 millones de
años.
•  Estudios recientes demuestran que antes
de lo que se pensaba, concretamente hace
4500 millones de años, pero aun está por
confirmar.
Lugar en que surgieron.
•  Océanos primitivos.
•  En las profundidades.
•  Cerca de los volcanes submarinos, donde
consiguen la vida necesaria para la vida, no
precisan de aire: quimiosintéticos.
Características.
•  Capacidad de
replicarse.
•  Primer organismo
(progenota):
–  Formado por ácidos
nucleicos y ribosomas.
–  P o d r í a t r a d u c i r l a
información genética
en proteínas.
Primeros organismos
complejos.
•  Evolución celular: el progenota, en su evolución,
dio lugar a:
Archaea (procariotas).
Bacteria (procariotas).
Eucarya
Archaeas
Methanosarcina barkeri
Las arqueas se caracterizan por vivir en
condiciones extremas, como
temperatura , pH , salinidad o falta de
oxígeno.
Halobacterium halobium
Bacterias
•  Sin núcleo
definido.
•  Dieron lugar a:
–  Bacterias
normales.
–  Cianofitas (algas
azules).
Eucariotas.
•  Por fusión de varias
eubacterias.
•  Hace 2100 millones
de años.