Diapositiva 1 - Salud Pública 101

TEORÍAS DEL
ORIGEN DE
LA VIDA
¿Qué es la vida?
El término vida (latín: vita ), desde el punto de
vista de la biología, que es el más usado, hace
alusión a aquello que distingue a los reinos
animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y
bacterias del resto de manifestaciones de la
naturaleza. Implica las capacidades de nacer,
crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de
sucesivas generaciones, evolucionar.
En el transcurso de la presentación en
cuestión, estudiaremos las siguientes
teorías sobre el origen de la vida:
• Teoría de la generación
espontanea
• Teoría de la Panspermia
• Teoría de la evolución
• Teoría de Oparin
Teoría de la Generación
Espontanea
Generación Espontanea
Durante muchos siglos fue una convicción común que los
animales más pequeños podían nacer de la materia no viva,
por generación espontánea.
La teoría de la generación espontánea, también conocida como
autogénesis es una antigua teoría biológica de abiogénesis.
En las ciencias naturales, abiogénesis es el
de cómo la
vida en la Tierra pudo generarse de materia
El fundador de esta teoría fue Aristóteles, qu
mediados
del siglo IV a. C., se dedicó al e
encias
naturales.
El filósofo, afirmo que ciertos organismos (ranas, peces,
gusanos e insectos) se originaban no sólo por la
reproducción sino también a partir de la tierra
calentada por el sol, suciedad o la materia orgánica en
descomposición por la participación de una "fuerza
activa" supranatural, mientras que las moscas nacían
en la carne descompuesta de las carroñas de animales.
También pensaba que otros tipos de insectos salían de
la madera, de las hojas secas y hasta del pelo de los
caballos. Según esta hipótesis, dicha fuerza podía
encontrarse en cuatro elementos (tierra, agua, aire y
fuego) e incluso la luz solar era capaz de dar vida a
aquello que no la poseía. En 1667, Johann B, van
Helmont, medico holandés, propuso una receta que
permitía la generación espontánea de ratones.
Facciones contra la generación
espontanea
Estas convicciones erróneas sobrevivieron durante siglos hasta
que, hacia mediados del siglo XVII, el biólogo italiano.
Francesco Redi demostró que, al menos para los animales
visibles, la idea de la generación espontánea era falsa, que los
gusanos blancos que colonizan la carne nacen en realidad de
huevos depositados por las moscas.
Needham diseñó, en 1745, un experimento. Preparó un jugo de
cordero y lo hirvió para destruir los gérmenes que, según sus
opositores, contendría. Para esa época se sabía que el calor
mataba los microorganismos. Sin embargo, después de un
tiempo se llenó de “animálculos”, algo que Needham
interpretó como una afirmación de la teoría de generación
espontánea.
También Spallanzani entró en ella. Realizó los mismos
experimentos de Needhad, pero sellando las botellas, las
ponía a hervir, la dejaba reposar varios días y cuando hacia
observaciones no encontraba organismos vivos. Esto lo llevo
a concluir que los organismos encontrados por Needhad
procedían del aire que penetraba a través del corcho.
El mayor oponente a esta teoría fue el químico francés Louis
Pasteur.
Los defensores de la generación espontánea criticaban los
experimentos, argumentando que el aire dentro del matraz
cerrado se modificaba por el calentamiento de tal manera que
no era capaz de permitir la generación espontánea. Pasteur
construyó para refutar este argumento, un matraz en forma
de cuello de cisne, que ahora se designa corno un matraz de
Pasteur. En estos matraces, la curvatura de su cuello evitaba
que el material externo, bacterias y otros microorganismos,
alcanzasen el interior. El resultado: no aparecían
microorganismos pero bastaba con que el matraz se inclinara
hasta permitir que el líquido estéril contactara con el cuello,
para que el líquido se llenara de microorganismos.
Este simple experimento bastó para acabar con la generación
espontánea.
Eliminar todas las bacterias o microorganismos de un objeto es un
proceso que ahora denominamos esterilización y que condujo al
desarrollo de procedimientos eficaces de esterilización y al
avance de la microbiología y de la ciencia de los alimentos.
Teoría de la Panspermia
Proveniente del idioma griego pan- todo y spermia- semilla.
Hipótesis: La vida esta diseminada en todo el universo. En la
tierra comenzó la vida con la llegada de estas “semillas de
vida”.
Origen de estas ideas: Son basadas por consideraciones de
Anaxágoras.
Seguidores de la teoría:
• El biólogo alemán Herman Richter
• El químico sueco Svante August Arrhenius
• El astrónomo Fred Hoyle
Teoría de la radiospermia
• Svante Arrhenius, planteó que la radiación
luminosa de las estrellas capturaba gérmenes y
los impulsaba haciéndolos viajar por el espacio.
• Llamada teoría de la radiopanspermia.
• Teoría abandonada cuando Paul
Becquerel demostró que estos supuestos
gérmenes serían destruidos a causa de las
radiaciones ultravioletas, las bajas temperaturas y
el vacío casi absoluto.
Teoría de la litopanspermia
• Otro modelo en los años 60 planteó que: La vida
podría viajar protegida en el interior de meteoritos, y
haber llegado a nuestro planeta desde su lugar de
origen.
• La litopanspermia
• La supervivencia microbiana en el espacio quedó
demostrada en 1969, la nave Apollo XII trajo desde la
Luna restos de la sonda Surveyor III, enviada allí en
1967. Se encontraron colonias de microorganismos que
habían sobrevivido al viaje de ida y vuelta a nuestro
satélite, y para ello habían recurrido a piezas de goma
como fuente energía.
Teoría de la panspermia dirigida
• Sugiere que la vida pudo llegar a bordo de una
nave espacial extraterrestre no tripulada.
• La teoría de la panspermia dirigida.
• Sugerida por Francis Crick, y sustentada
por James Watson decubridores de la
estructura del ADN.
• Será especulación mientras no se halle vida
inteligente en otros sistemas solares.
Panspermia dirigida
• En 1961 Joan Oró especuló con la posibilidad
de que los cometas habrían aportado a la
Tierra en gran número moléculas orgánicas.
• Ocho años después se realizaron meticulosos
análisis de un meteorito caído en Australia, y
se hallaron 74 aminoácidos distintos, 250
tipos de hidrocarburos y las cinco bases que
forman el ADN y al ARN (adenina, guanina,
citosina, timina y uracilo). Otros estudios han
dado resultados equivalentes.
Estudios actuales de la teoría
• Un estudio de la Universidad del Estado de
Arizona en Tempe, Estados Unidos sugiere que
los meteoritos podrían contener la clave del inicio
de la vida en la Tierra.
• Se han descubierto evidencias de que un
meteorito primitivo hallado en la Antártida
emitió una gran cantidad de amonio (NH4), un
elemento clave para la formación de moléculas
biológicas complejas como los aminoácidos y el
ADN.
• La profesora Sandra Pizzarello, directora de la
investigación asegura que meteoritos como
ese podrían haber suministrado a la Tierra la
cantidad suficiente de nitrógeno en la forma
correcta para que surgiesen las formas
primitivas de vida.
• Modelos como el de Carl Sagan muestran que
en los primeros tiempos de nuestro planeta la
aportación de estos compuestos a bordo de
meteoritos podría haber ascendido a unas
400,000 toneladas anuales.
Elementos a favor y en contra de esta
teoría:
• Existen estudios que sugieren la posible existencia
de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de
tiempo incluso en el espacio exterior.
• Otros han hallado bacterias en la atmósfera a altitudes
de más de 40 km donde, aunque no se espera que se
produzcan mezclas con capas inferiores, pueden haber
llegado desde éstas o desde el espacio.
• Bacterias Streptocpccus mitis que fueron llevadas a
la Luna por accidente en la Surveyor 3 en 1967,
pudieron ser revividas sin dificultad cuando llegaron de
vuelta a la Tierra tres años después.
• Esta teoría es que no resuelve el problema
inicial de cómo surgió la vida, sino que se
limita a mover la responsabilidad del origen a
otro lugar.
• Otra objeción a la panspermia es que las
bacterias no sobrevivirían a las altísimas
temperaturas y las fuerzas involucradas en un
impacto contra la Tierra, aunque no se ha
llegado aún a posiciones concluyentes en este
punto (ni a favor ni en contra).
• Se conocen algunas especies de bacterias
extremófilas capaces de soportar condiciones
de radiación, temperatura y presión extremas
que hacen pensar que la vida pudiera adquirir
formas insospechadamente resistentes.
• El meteorito Murchison, que contiene uracilo
y xantina, dos precursores de las moléculas
que configuran el ARN y el ADN.
Y ahora, para comprender
mejor esta teoría, ¿Qué les
parece un corto video?
Teoría de la Evolución
Interesante
forma de
evolucionar,
¿no? xD
Teoría de la Evolución
Como hemos observado hasta este punto, a lo largo
de la historia fueron elaborándose diversas
teorías que intentaban explicar el origen de las
especies y su extraordinaria diversidad. Sólo a
mediados del siglo XIX fue enunciada la que
aparece como más convincente: la formulada por
Charles Darwin, que en conjunto con nuevas
investigaciones científicas realizadas en el campo
de la biología, forman lo que se conoce hoy como
Teoría de la Evolución.
La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o
cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de
formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un
antepasado común. La palabra evolución para describir tales
cambios fue aplicada por vez primera en el siglo XVIII por el
suizo Charles Bonnet en su obra Consideration sur les corps
organisés. No obstante, el concepto de que la vida en la Tierra
evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido
formulada por varios filósofos griegos, y la hipótesis de que las
especies se transforman continuamente fue postulada por
numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales
Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de
las especies. Sin embargo, fue el propio Darwin, en 1859, quien
sintetizó un cuerpo coherente de observaciones que
solidificaron el concepto de la evolución biológica en una
verdadera teoría científica.
• Pensamiento de Lamarck
• El primer científico moderno que elaboró una teoría de la evolución
fue el francés Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829). Como más tarde
haría Darwin, sugirió que todas las especies, incluso la humana,
provienen de otras.
• Lamarck se interesaba por los organismos unicelulares y los
invertebrados. Sus observaciones lo indujeron a pensar que las
especies se van haciendo cada vez más complejas a medida que
evolucionan. De acuerdo con su hipótesis, la evolución es producto
de dos fuerzas combinadas: las características adquiridas, que en su
opinión pueden ser transmitidas de padres a hijos, y la existencia de
un principio creador universal, que hace que las especies alcancen
cada vez mayor complejidad en su evolución. En relación con la
primera de esas fuerzas, Lamarck sostenía que los órganos de un
individuo se robustecen o se debilitan, según se haga uso asiduo de
ellos o no; pero además, creía que esas características de un
individuo en particular pueden ser transmitidas a su descendencia.
Junto con ese motor de la evolución existía un principio creador
universal, que era el que, según Lamarck, llevaba a las especies a
alcanzar cada vez mayor complejidad.
•
La teoría de Darwin
•
El inglés Charles Darwin (1809-1882) realizó entre 1831 y 1836 un largo viaje de circunnavegación
del mundo, a bordo de la fragata oceanográfica Beagle. Como fruto de sus observaciones se planteó
el interrogante de por qué las especies animales y vegetales dan vida a mayor número de
individuos que los que finalmente sobreviven, y que la Tierra podría sustentar. De allí, desarrolló su
idea de que la lucha por la vida es una competencia feroz en la que sólo sobreviven los más aptos.
La necesidad de supervivencia impone cambios, por presión de los competidores o por
modificaciones en el medio. Está claro que los que resulten mejor adaptados tendrán más
posibilidades de sobrevivir. Aquí, Darwin dirigió su atención a las prácticas de los criadores de
animales domésticos y los agricultores, que realizan cruzas entre ejemplares de diferente origen
para obtener descendencia con ciertas características como, por ejemplo, la posibilidad de disponer
de vacas que sean mejores productoras de leche. En la naturaleza, dijo, también se produce esta
selección: los individuos que poseen determinadas características, más adecuadas para una
situación específica o un cambio en el ambiente en que viven, se alimentarán mejor, vivirán más
tiempo y tendrán más descendencia. Llamó a este proceso selección natural.
•
•
La adaptación de las especies
•
De acuerdo con la teoría de Darwin, las especies se modifican por la selección natural, pero no
según el proceso imaginado por Lamarck: no es que la jirafa tenga el cuello inusitadamente largo
porque se alimenta de hojas y ramas de árboles, sino que la selección natural ha actuado, a través
de las generaciones, favoreciendo a los individuos con cuellos más largos. En tiempos muy remotos,
los antecesores de las actuales jirafas eran animales de cuello relativamente corto, con las
habituales diferencias mínimas entre distintos individuos. Ante la posibilidad de alimentarse con
ramas, constituía cierta ventaja tener el cuello un poco más largo de lo normal. Así, los animales
con esas características vivían más, comían mejor, se apareaban más veces y transmitían a su
descendencia sus principales características físicas, entre ellas, la tendencia al cuello largo.
•
Pruebas de la evolución
•
Darwin llegó a la conclusión de que la selección opera no solamente en el tiempo, sino también en
el espacio. Cuando individuos animales o vegetales de una determinada especie se apartan del
tronco común y quedan aislados durante suficiente tiempo (por ejemplo, por el surgimiento de una
barrera natural, como el nuevo cauce de un río), desarrollarán características específicas que harán
surgir una subespecie, diferenciada de la primera.
Son muchos los ejemplos de adaptación al medio que apoyan la teoría darwiniana de la selección
natural. Uno muy característico es el color de los animales. En la vida de los animales silvestres
predominan los colores apagados, pardos, pardo-rojizos o grises. Sin embargo, muchos animales
muestran sorprendentes adaptaciones, que en los vertebrados se deben fundamentalmente a la
presencia de una sustancia llamada melanina, que se encuentran en las células de piel, pelos y
plumas. Los osos polares y otros animales de zonas frías se mimetizan con el medio externo terrenos helados o nevados- en el que viven. En las sabanas africanas, las rayas de las cebras y las
manchas de las jirafas sirven para disimular su presencia, porque a la distancia su pelaje se
confunde con los matices de colores de esos terrenos.
La estructura de la piel responde por lo general a una función. Las escamas de los reptiles sirven
para protegerlos contra el desgaste mecánico, muy intenso en estos animales por su roce constante
con el suelo. Además, evitan la pérdida de agua corporal. El plumaje de las aves y el pelaje de los
mamíferos cumplen también función de protección contra los agentes atmosféricos, y les permiten
conservar una temperatura corporal constante.
De todos modos, el mero parecido no es una señal segura de que exista parentesco entre dos
especies animales. Las rosas tienen espinas y los cactos también: pero en las primeras las espinas
son modificaciones de las yemas de los tallos, y en los segundos son las hojas de la planta, que han
adoptado esa forma para reducir al mínimo la pérdida de agua por evaporación. Los delfines y
ballenas son exteriormente muy parecidos a cualquier pez, pero tienen pulmones en vez de
branquias, amamantan a sus crías -que, además, no nacen de huevos sino que se desarrollan en el
útero de la madre- y tienen sangre caliente; sus supuestas aletas son dos pares de extremidades
con cinco dedos, como en la mayoría de los demás vertebrados.
•
•
•
• Mendel y la genética
• Desde que Darwin formuló su teoría en 1859, se han
acumulado muchas evidencias que la sustentan. Pero sólo a
comienzo del siglo XX, con el desarrollo de la genética y el
redescubrimiento de los experimentos del botánico
austríaco Gregor Mendel (1822-1884), se pudieron explicar
cómo funcionan el mecanismo de la herencia: de qué
manera se transmiten las características que pasan de una
generación a otra; por qué las mismas pueden desaparecer
para luego reaparecer en generaciones posteriores, y cómo
se originan las variaciones sobre las cuales actúa la
selección natural. La combinación de la teoría de Darwin
con los principios de la genética de Mendel se conoce como
teoría sintética de la evolución. Constituye el fundamento
de los trabajos de los biólogas actuales, en sus intentos de
explicar los detalles de los mecanismos evolutivos.
Teoría de Oparin
•
La teoría de Oparin fue una de las teorías que se propusieron a mediados de siglo
para intentar responder a la pregunta: Si un ser es generado de otro ser
precedente, ¿cómo surgió el primer ser?, después de haber sido rechazada la
teoría de la generación espontánea (defendida, entre otros, por Jan Baptiste Van
Helmont y John Needham) por los trabajos de Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani
y, especialmente, Louis Pasteur
Así, Oparin revisó varias teorías, como la propia generación espontánea o la
panspermia, interesándose en cómo la vida inicialmente había dado comienzo, y
apoyándose en sus conocimientos de astronomía, geología, biología y bioquímica
para explicar el origen de la vida. Resumió su obra y sus principales conclusiones
en su exitoso libro El origen de la vida, traducido a varios idiomas, entre ellos el
inglés y el castellano.
Gracias a sus estudios de astronomía, Oparin sabía que en la atmósfera del Sol, de
Júpiter y de otros cuerpos celestes, existen gases como el metano, el hidrógeno y
el amoníaco. Estos gases son sustratos que ofrecen carbono, hidrógeno y
nitrógeno, los cuales, además del oxígeno presente en baja concentración en la
atmósfera primitiva y más abundantemente en el agua, fueron los materiales de
base para la evolución de la vida.
Para explicar cómo podría haber agua en el ambiente ardiente de la Tierra
primitiva, Oparin usó sus conocimientos de geología. Los 30 km de espesor medio
de la corteza terrestre constituidos de roca magmática evidencian, sin duda, la
intensa actividad volcánica que había en la Tierra. Se sabe que actualmente es
expulsado cerca de un 10% de vapor de agua junto con el magma, y
probablemente también ocurría de esta forma antiguamente.
La persistencia de la actividad volcánica durante millones de años habría
provocado la saturación en humedad de la atmósfera. En ese caso el agua ya no se
mantendría como vapor.
•
Oparin imaginó que la alta temperatura del planeta, la actuación de los rayos ultravioleta y las
descargas eléctricas en la atmósfera (relámpagos) podrían haber provocado reacciones químicas
entre los elementos anteriormente citados, esas reacciones darían origen a aminoácidos, los
principales constituyentes de las proteínas, y otras moléculas orgánicas.
Las temperaturas de la Tierra, primitivamente muy elevadas, bajaron hasta permitir la fusión del
vapor de agua. En este proceso también fueron arrastradas muchos tipos de moléculas, como
varios ácidos orgánicos e inorgánicos. Sin embargo, las temperaturas existentes en esta época eran
todavía lo suficientemente elevadas como para que el agua líquida continuase eváporandose y
licuándose continuamente.
Oparin concluyó que los aminoácidos que eran depositados por las lluvias no regresaban a la
atmósfera con el vapor de agua, sino que permanecían sobre las rocas calientes. Supuso también
que las moléculas de aminoácidos, con el estímulo del calor, se podrían combinar mediante enlaces
peptídicos. Así surgirían moléculas mayores de sustancias albuminoides. Serían entonces las
primeras proteínas en existir.
La insistencia de las lluvias durante millones de años acabó llevando a la creación de los primeros
océanos de la Tierra. Y hacia ellos fueron arrastradas, con las lluvias, las proteínas y aminoácidos
que permanecían sobre las rocas. Durante un tiempo incalculable, las proteínas se acumularían en
océanos primordiales de aguas templadas del planeta. Las moléculas se combinaban y se rompían y
nuevamente volvía a combinarse en una nueva disposición. De esa manera, las proteínas se
multiplicaban cuantitativa y cualitativamente.
Disueltas en agua, las proteínas formaron coloides. La interacción de los coloides llevó a la
aparición de los coacervados. Un coacervado es un agregado de moléculas mantenidas unidas por
fuerzas electrostáticas. Esas moléculas son sintetizadas abióticamente. Oparin llamó coacervados a
los protobiontes. Un protobionte es un glóbulo estable que es propenso a la autosíntesis si se agita
una suspensión de proteínas, polisacáridos y ácidos nucleicos. Muchas macromoléculas quedaron
incluidas en coacervados.
Es posible que en esa época ya existieran proteínas complejas con capacidad catalizadora, como
enzimas o fermentos, que facilitan ciertas reacciones químicas, y eso aceleraba bastante el proceso
de síntesis de nuevas sustancias.
• Cuando ya había moléculas de nucleoproteínas, cuya actividad en la
manifestación de caracteres hereditarios es bastante conocida, los
coacervados pasaron a envolverlas. Aparecían microscópicas gotas
de coacervados envolviendo nucleoproteínas. En aquel momento
faltaba sólo que las moléculas de proteínas y de lípidos se
organizasen en la periferia de cada gotícula, formando una
membrana lipoproteica. Estaban formadas entonces las formas de
vida más rudimentarias.
Así Oparin abrió un camino donde químicos orgánicos podrían
formar sistemas microscópicos y localizados (posiblemente
precursores de las células) a partir de los cuales esas primitivas
formas de vida podrían desarrollarse.
Y en esta línea ordenada de procesos biológicos, van avanzando con
cada vez más importancia: la competencia y la velocidad de
crecimiento, sobre los que actuaría la selección natural,
determinando formas de organización material que es característica
de la vida del tiempo actual.