Érase una vez... El origen de la vida

Seguro que en algún momento te has preguntado “¿De dónde venimos?”. Responder esta cuestión no es nada sencillo, ya que debemos remontarnos varios miles de millones de años atrás. A pesar de ello, gracias a los avances en los campos de la Física, Química, Biología y Matemáticas, se han podido establecer algunas hipótesis. Te invitamos a entrar a un mundo en el que debemos hablar tanto de acontecimientos tan lejanos, que necesitaremos un telescopio; como de aquellos que ocurren dentro de los seres vivos, sólo visibles a través de un microscopio.

El concepto de "Big Bang" fue
designado por el físico George Gamow,
y apoyado por Penzias y Wilson

Para empezar nuestro viaje, hablaremos de la formación del Universo y de nuestro planeta, La Tierra. Hoy en día, el modelo cosmológico más apoyado es la teoría del “Big Bang” (obviando otras alternativas como el Creacionismo, Hipótesis del Estado Estacionario del Universo, etc.). Hace aproximadamente 13700 millones de años tuvo lugar una “Gran Explosión” que dio origen al Universo, y con él nacieron el espacio y el tiempo. En este momento, el Universo comenzó a expandirse, y la energía emitida por la explosión se condensó formando partículas subatómicas: quarks y leptones. Comenzó la formación de materia que, por efecto de la gravedad, se condensaba formando grandes nubes de polvo interestelar (nebulosa primordial), ricas en átomos de hidrógeno y helio. Así, se formaron las primeras estrellas y galaxias, como nuestra Vía Láctea.

 

A mano izquierda, podemos ver un ejemplo de nube interestelar conocida

 como Nebulosa del Cangrejo, formada por los restos de una supernova.

 A la derecha, se encuentra la imagen de nuestra galaxia: la Vía Láctea


Mediante procesos de fusión nuclear en el corazón de las estrellas, se comenzaron a formar otros elementos químicos: átomos de carbono, silicio y hierro. Muchas estrellas estallaron formando una supernova y sus componentes fueron expulsados al espacio. La materia se recicló, pues los restos de una estrella pueden ser parte de otra, o incluso de otros astros. De esta forma, en nuestra galaxia, la nube de polvo y gas se empezó a contraer formando una bola de hidrógeno y helio: nuestro Sol. La gran fuerza gravitatoria de nuestra estrella originó remolinos a su alrededor y atrapó partículas de polvo cósmico, que acabarían formando cuerpos rocosos de mayor tamaño: los planetesimales. La gravedad continuó su efecto creador, favoreciendo la colisión de estos cuerpos (acreción) y su aglomeración. De este modo, hace 4600 millones de años surgió nuestro Sistema Solar y, dentro de él, nuestro planeta Tierra.

Como sabemos, nuestro Sistema Solar está formado por
el Sol, 4 planetas rocosos (entre ellos La Tierra) y 4
planetas gaseosos, separados entre sí por un cinturón
de asteroides. Además, podemos observar satélites
como La Luna y planetas enanos, como Plutón

Una vez formada La Tierra, ¿Qué condiciones se reunieron para generar vida? La primera evidencia de vida en nuestro planeta data de hace 3800 millones de años. Además, con los experimentos de Redi, Spallanzani y Pasteur se refutó la hipótesis de la generación espontánea.

Siguiendo con la línea del Universo, últimamente se está hablando mucho sobre la teoría de la Panspermia. La variante más apoyada es la Pseudo-Panspermia, que defiende que las moléculas orgánicas complejas llegaron hasta nuestro planeta viajando a través de cometas o asteroides. Esto se puedo demostrar al encontrar moléculas orgánicas, como aminoácidos, nucleótidos y azúcares, en el meteorito Murchison. Además, el bioquímico español Joan Oró demostró que existían ciertas moléculas orgánicas que se podían generar en ausencia de oxígeno. Por ejemplo, el cianuro podía ser precursor de nucleótidos como la adenina aplicando luz y calor.

El científico Svante Arrhenius propuso una antigua versión
de la teoría de la Panspermia, conocida como Radiopanspermia,
en la que postuló que la vida llegó a la Tierra en forma de
“esporas bacterianas” procedentes del espacio

Otra alternativa ampliamente aceptada es la teoría de la evolución química o prebiótica, propuesta por Oparin y Haldane en 1924, que defiende la generación de las primeras moléculas orgánicas en los océanos primitivos, a modo de “caldo de cultivo primitivo”. En 1953, Miller y Urey llevaron a cabo un experimento en el que se recrearon las condiciones de nuestra atmósfera primitiva, reductora y anaeróbica (cargada de metano, amoniaco, hidrógeno, etc.), y del océano primitivo. Sometiendo los componentes a descargas eléctricas, a modo de rayos, en el líquido se generaron moléculas orgánicas como aminoácidos, aldehídos, cianuros, etc. Lograron crear la base de la vida.



Resumen del origen de la vida, según la teoría de
la evolución química o prebiótica. Imagen tomada
de la página web oficial de la NASA

La característica fundamental de la vida es la capacidad de almacenar la información genética y transmitirla en moléculas orgánicas: los ácidos nucleicos. Se piensa que la primera molécula capaz de sintetizar copias de sí misma (“autorreplicarse”) y de usar su información para la síntesis de proteínas fue el ARN. Sin embargo, fue sustituida posteriormente por el ADN, dada su mayor estabilidad. Esto se explica en el llamado Dogma Central de la Biología Molecular.

Comparación a nivel estructural entre el ADN y el ARN

Simultáneamente, se fueron generando estructuras primitivas abióticas, llamadas protobiontes, rodeadas de una bicapa lipídica, como membrana que separaba el medio externo del interno. Los ácidos nucleicos y demás biomoléculas se fueron incorporando en los protobiontes. Surgieron así las primeras células vivas: las protocélulas (primeros seres unicelulares procariotas). Aquí, debió originarse nuestro primer ancestro común a todos los seres vivos, conocido como LUCA (“Last Universal Common Ancestor”).

Con el paso del tiempo, LUCA se diversificó en 3 grandes dominios, 2 de los cuales se separaron rápidamente: Bacterias y Archaea. A la vez que surgían estos organismos primitivos, se pasó de un modo de vida anaerobio a aerobio. Los primeros seres eran fotosintéticos, como las cianobacterias, y emitieron a la atmósfera gran parte del oxígeno libre del que se compone actualmente. Estas condiciones fueron propicias para la aparición del tercer dominio conocido como Eukarya, el mundo eucariota del cual procedemos, así como el resto de animales, plantas, hongos y protistas. Además, este grupo posee un tipo de organización celular más complejo. 

La Teoría Endosimbiótica de Lynn Margulis explica el paso de procariota a eucariota. Células ancestrales procariotas, llamadas urcariotas, adquirieron la capacidad de englobar distintos seres unicelulares sin digerirlos, estableciendo una relación de simbiosis para la formación de un mismo organismo. Con esto se explica la aparición de las estructuras subcelulares, como mitocondrias y cloroplastos, esenciales para la obtención de energía; flagelos y cilios para desplazarse; un núcleo donde albergar y proteger el material genético, etc.



Esquema representativo de la teoría endosimbiótica de
Lynn Margulis, en el que se muestra cómo las células eucariotas
pudieron surgir al englobar seres de los dominios Archaea y Bacteria

Finalmente, algunos seres unicelulares pasaron a formar colonias multicelulares; y estas han llegado a generar organismos pluricelulares como animales y plantas.

Desde la aparición de la vida, los seres vivos empezaron a colonizar nuestro planeta, y a lo largo de millones de años, se ha ido formando la diversidad que conocemos en la actualidad. Esta diversificación se ha dado fundamentalmente por cambios drásticos en el ambiente, a los que debían adaptarse estos seres vivos para su supervivencia. Sobre estos hechos se fundamentan los conceptos de “evolución” y “selección natural”, apoyados por el famoso naturalista Charles Darwin... Pero eso ya “es Otra Historia”.

Esperamos que os haya gustado esta entrada y os haga reflexionar sobre la complejidad de nuestra esencia. Estaremos encantados de leer vuestras opiniones al respecto. Para acabar, os dejamos el siguiente vídeo concluyendo con la misma frase publicada en nuestra Presentación del Blog, y enunciada por el célebre astrónomo Carl Sagan: “Somos polvo de estrellas”.

 

Fragmento del último capítulo de la serie "Cosmos".
Vídeo cedido por Gnosis Udyat

Bibliografía:

·    “Principios de Bioquímica, Lehninger”. David L. Nelson y Michael M. Cox. 5ª edición. Editorial Omega. ISBN: 978-84-282-1486-5.

·   “Ciencias para el Mundo Contemporáneo” Juan Eduardo Panadero Cuartero. Editorial Bruño. ISBN: 978-84-216-5973-1.

·    “Biología y Geología” 1º Bachillerato. Alejandra García Frank, Gema González Alonso, Ana Luz Maroto García. Editorial Mc Graw Hill. ISBN: 978-84-481-5463-9.

·    “Biología” 2º Bachillerato. Juan Eduardo Panadero Cuartero. Editorial Bruño. ISBN: 978-84-216-6443-8.

·   “El espacio” Los exploradores de National Geographic. Alan Dyer. Editorial RBA. ISBN: 84-8298-325-3.

·    http://www.astromia.com/solar/formasistema.htm

·    http://www.astromia.com/universo/origen.htm

·    http://www.space.com/science-astronomy