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MA05 BIOLOGALECTURA 1 Cmo surgi la vida?
Indice1. La pregunta2. As es la Vida3. Explosin de teoras: rase
una vez hace 3.800 millones de aos4. Bibliografa
1. La preguntaEl ser humano siempre se ha preguntado por el
origen de la vida. Es como una malsana curiosidad que nos impelea
remontarnos ms all de lo que nuestros abuelos y bisabuelos pueden
contar, ms de lo que el primero de loshistoriadores jams haya
testimoniado: Cmo fueron nuestros primeros pasos como seres vivos?
De dnde vienela vida,Para conocer un poco ms sobre esta pregunta,
que tal vez la capacidad humana no llegue nunca a contestar,debemos
entender un poco sobre la vida, como es ahora, como la vemos en
nuestro presente.
2. As es la VidaHay una propiedad la ms elemental que comparten,
por ejemplo, la ballena azul, que llega a alcanzar 33 metros
delongitud y 200 toneladas de peso, con los virus ms pequeos, de
slo 10 nanmetro; y el cefalpodo abisalVampyroteuthis, que nada en
aguas a 11.000 metros de profundidad, con los microorganismos que
la NASA harecogido flotando en el aire a 41 kilmetros de la
superficie terrestre. Esa cualidad es la vida. .Se trata de la
facultad desgraciadamente bastante imprecisa, muy difcil de
concretar, aunque cualquier mortalacierta a distinguir entre un ser
vivo y un pedazo de materia inerte.Pero la cosa no es tan sencilla
como parece. Pese a que han conseguido desmenuzar la vida en sus ms
ntimoscomponentes, vencer a muchos de los agentes patgenos,
manipular a su antojo el material hereditario de losorganismos,
disear animales nuevos en el laboratorio, crear vida artificial en
la pantalla del computador y viajar aotros planetas en busca de
actividad biolgica y otras formas de vida, los cientficos reconocen
que, a veces, seencuentran con serias dificultades para asegurar
con certeza que lo que tienen ante sus ojos es materia viva.
Estasituacin se debe a que no existe una definicin que, por una
parte, recoja las propiedades de todo aquello quepodra considerarse
como viviente y, por otra, satisfaga a todos los bilogos.No
obstante la vida puede ser considerada como una especie de
mecanismo que existe de forma natural. No esdifcil adivinar que la
meta de algo viviente es sobrevivir, competir y reproducir su
especie. Pero algunos de losrasgos que consideramos propios de los
seres vivos tambin estn presentes en el mundo inanimado.
Unautomvil, por ejemplo, puede comer, respirar oxgeno, metabolizar
el combustible y excretar aceite y agua ymoverse. No estara ste ms
vivo que una bacteria anaerbica, que no respira oxgeno, o que un
tardgrado, undiminuto animal invertebrado capaz de permanecer
decenas de aos deshidratado y en un estado latente? Otroejemplo: un
virus es incapaz de reproducirse por s solo sin la intervencin de
la clula parasitada por l, mientrasun cristal crece y hace copias
de s mismo con enorme soltura. Incluso muchos robots tienen
aparentemente msvitalidad que muchos de estos microorganismos. Pero
Cul es el vivo? La inmensa mayora de los bilogos diranque los
virus, aunque algunos defenderan la tesis de que estos no estn ms
vivos que las piedras, y unos pocossostendran que estos microbios y
las rocas se encuentran llenos de vida."Los sistemas biolgicos
aparecen como paradigma de la complejidad, dado el alto nmero de
componentes que losintegran, y de la organizacin, por las
especiales ligaduras a las que se ven sometidos esos compuestos",
diceFederico Morn, del Departamento de Bioqumica y Biologa
Molecular de la Facultad de Ciencias Qumicas de laUniversidad
Complutense de Madrid, y autor junto a su colega Francisco Montero,
del libro Biofsica. Procesos deautoorganizacin en biologa. En l, se
trata el origen y evolucin de los sistemas biolgicos desde un nuevo
yrevolucionario enfoque cientfico, la biofsica. "Qu es la vida? Un
conjunto de molculas peculiares? Unmetabolismo o transformacin de
la materia? Un sistema compartimentalizado con capacidad de
respuesta almedio?Es autoorganizacin? Es evolucin y seleccin de la
informacin?", se preguntan estos dos bioqumicos.Quizs la solucin al
rompecabezas se encuentre en la respuesta a stas y otras cuestiones
que desde Aristteles,que consideraba que la materia viva se
caracterizaba por ser capaz de alimentarse a s misma y
dedescomponerse, han ido surgiendo y acotando el mundo de lo
vivo.
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Para entender la vida, es necesario penetrar en el corazn de
ella misma e intentar desvelar cmo pudo surgir en laTierra hace la
friolera de 3.800 millones de aos, aunque, como dijo el poeta y
ensayista francs Blaise Cendrars,"vivir es una accin mgica" y, como
tal, quizs jams lleguemos a comprenderla.
2. Explosin de teoras: rase una vez hace 3.800 millones de aosSi
a un mecnico le facilitan todas las piezas de un vehculo, no hay
duda que las ensamblar correctamente y lohar funcionar. En cambio,
si a un bilogo se le pone sobre una mesa toda una coleccin de
probetas conprotenas, cidos nucleicos, azcares, lpidos y otras
sustancias orgnicas, ser incapaz de crear algo vivo. Ello sedebe a
que el fenmeno de la vida no se puede reproducir en un laboratorio.
Los cientficos conocen bastante bienlos componentes de la vida,
pero an no han dado con el conjuro para animarlos.Para Debra L.
Robertson y Gerald F Joyce, del Departemento de Biologa Molcular
del Instituto de Investigacin dela Clnica Scripps, en La Jolla,
California, esto no es del todo cierto. Robertson y Joyce han
logrado sintetizar unfragmento de cido ribonucleico o ARN una de
las molculas claves de la herencia- dotada de un talento
especial,el de imitar la vida.Vertido en un tubo de ensayo, este
ARN se apropia de la materia orgnica del medio para hacer copias de
smismo. Al cabo de un tiempo, las copias hijas, que han invadido
literalmente el recipiente, empiezan a evolucionar ya desarrollar
nuevas e inesperadas propiedades qumicas. Fue as como empez la
vida? Donde, como y cuandosurgi la vida es una incgnita para la
ciencia.Desde 1981, muchos cientficos apuestan por que los primeros
pasos hacia la vida acontecieron en un mundo deARN. Ese ao, el
equipo de Thomas Cech, de la Universidad de Colorado en Boulder,
EEUU, encontr, mientrasestudiaba el material hereditario del
protozoo Tetrahymenta thermophila, un tipo de ARN con actividad
enzimtica,una capacidad considerada hasta entonces propia de las
protenas.El hallazgo de estas molculas autocatalticas, tambin
conocidas como ribozimas, parece zanjar la discusin entreexpertos
sobre si los cidos nucleicos -o sea, el ADN y ARN. Aparecieron
antes que las protenas. No hay queolvidar que estas dos molculas
gozan de propiedades que son compatibles con las leyes de la vida:
capacidad deautoreproduccin, soporte de informacin, mutacin y
variabilidad funcional.En los organismos actuales, la mayor parte
de los trabajos vitales corren a cargo de un tipo de protenas
conocidocomo enzimas. El ADN no puede transcribir su informacin sin
estas protenas. Y las protenas no se puedensintetizar sin la
participacin del ADN, ya que ste tiene la informacin para colocar
correctamente los aminocidosen la cadena proteica. ste constituye
un ejemplo clsico del problema del huevo y la gallina: quin fue
primero,las protenas o los cidos nucleicos?La idea de un primitivo
mundo de ARN cobra ahora ms fuerza tras tres descubrimientos muy
interesantes: uno,que la principal reaccin para la sntesis de
protenas corre a cargo de un tipo de ARN; dos, el primer enzima
queuna los aminocidos los componentes de las protenas- al ARN de
transferencia- molcula vital en la sntesisproteica- tambin pudo ser
un ARN, y, tres, la existencia de un posible cdigo gentico
rudimentario en ciertosretrovirus virus que poseen como material
hereditario una molcula de ARN en vez de ADN-.Joyce y otros
cientficos estn convencidos de que antes de finalice la segunda
dcada de este nuevo milenio darncaza a la molcula que rompi la
barrera de lo inerte para cobrar vida. Cuando lo consigan,
probablemente sepreguntaran si el milagro de la vida ocurri por
pura casualidad o si, por el contrario, es el resultado de un
procesoqumico comn e inevitable que puede surgir en cualquier
suburbio del cosmos.Si hay algo claro que tienen los bilogos en
este farragoso asunto es que la vida dio sus primeros pasos
muypronto. La Tierra se form hace unos 4.555 millones de aos; es
decir, es un milln de veces ms vieja que lasprimeras
civilizaciones.Curiosamente los microorganismos fsiles ms antiguos
tienen una edad de 3.500 millones de aos, segn elpaleobilogo J.
William Schopf, de la Universidad de California en Los ngeles. Se
trata de estromatolitos unasestructuras calcreas en forma de cojn
formadas por colonias de microorganismos- encontrados en North
Pole(Australia) y en Sudfrica. Incluso los estratos ms viejos de la
Tierra, que han sido localizados en Isua, al oeste deGroenlandia, y
que datan de hace 3.800 millones de aos, parecen albergar, no ya
fsiles precmbricos, sinoseales de actividad biolgica. Y este rcord
podra ser superado por unas formaciones granticas halladas en
elnoroeste de Canad, con una antigedad de 4.000 millones de aos.
Los paleobilogos dudan que puedan toparsecon alguna traza biolgica,
debido a la presin y temperatura a las que se formaron.Pero los
preparativos para la vida tuvieron que arrancar mucho antes de
estas fechas, quizs coincidiendo con elenfriamiento de la corteza
terrestre hace 4.300 millones de aos. En una atmsfera compuesta es
esencia por vaporde agua y gas carbnico trado muy probablemente ms
hay de Jpiter por los cometas, se produjeron mltiples
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reacciones qumicas de las que nacieron sustancias nuevas y cada
vez ms complejas. stas estaban aliadas concarbono, nitrgeno, oxgeno
e hidrgeno, las molculas omnipresentes casi en exclusiva en los
seres vivos.Miles de millones de aos ms tarde, bajo la accin del
calor interno terrestre y las radiaciones solares, emergieronlas
primeras molculas con capacidad de autorreproducirse y de favorecer
las reacciones catalticas entre ellas.Este crucial evento pudo
ocurrir hace 3.800 millones de aos, pero en que condiciones se
cocin dicha sopaprebitica?En 1953, un joven qumico americano de
Chicago llamado Stanley Miller llev a cabo un inslito experimento
queconmocion a la comunidad cientfica. En un amplio matraz esfrico,
verti una mezcla de metano, amoniaco,hidrgeno y vapor de agua, lo
que se ha denominado sopa primitiva. El qumico quera emular la
atmsferaprimigenia. Una vez sellado el recipiente, provoc en su
interior una tormenta elctrica. Despus de dos semanasde chispazos y
burbujeos, el fluido vir de color. Al analizar el brebaje
resultante Miller comprob que se habanformado al menos dos
aminocidos: la alanina y la glicina.Desde entonces, el ensayo se ha
repetido combinando distintas atmsferas y fuentes de energa hasta
la saciedad.En ellos aparecen 14 de los 20 aminocidos naturales,
hidrocarburos, cido actico, cido formica, azcares, basespricas y
otros compuestos tpicos de los organismos.Desdichadamente, estudios
ms recientes parecen indicar que la atmsfera primitiva no fue tan
reductora como secrey, sino que era ligeramente oxidante y rica en
dixido de carbono, nitrgeno y agua. Con esta composicin,
elrendimiento en las simulaciones de laboratorio es mucho menor. A
esto hay que aadir que la vieja idea de que lasopa prebitica se
cocin en una tierra clida y acogedora es del todo errnea. La vida
apareci bajo el cieloinfernal de un planeta amenazado por
descomunales erupciones volcnicas y el impacto de cometas y
meteoritos.No es una coincidencia el hecho de que, hasta hace 3.800
millones de aos, la tierra fuese bombardeada de formaviolenta por
objetos extraterrestres de hasta 100 kilmetros de dimetro, capaces
de evaporar parte de los ocanosy de abortar cualquier ensayo de
vida. Se estima que en el tiempo que va desde hace 3.900 a 3.800
millones deaos, nuestro planeta pudo ser esterilizado entre cinco y
diez veces. Despus, el firmamento se fue despejandoestas autenticas
bombas atmicas celestes, aunque de vez en cuando se han dejado
caer. Prueba de ello es elcometa o quizs un meteoro- de cerca de 10
kilmetros de dimetro que posiblemente cay a finales del cretcicoy
que, segn el gelogo Walter lvarez, de la Universidad de California
Berkeley, en EEUU, acab con losdinosaurios y otras criaturas.
Incluso hoy en da, la Tierra recibe un bao anual de 100.000
toneladas de meteoritosy partculas de polvo interplanetario. Cada
estrella fugaz es un minsculo recuerdo de nuestro agitado pasado
.Pero no hay mal que por bien no venga. Y si la vida nos llovi del
cielo? Los cometas y algunos asteroides podranser la clave para
justificar porque fue tan corta la anteriormente mencionada
evolucin qumica. La mitad de la masade los cometas, por ejemplo,
esta constituida por agua helada. Los defensores de la panspermia
han calculado quesi el 10 por 100 de los objetos errantes que
colisionaron en el pasado hubiesen sido cometas, todos los ocanos
sehubiesen llenado de agua hasta rebosar.Es ms, cuando la sonda
Giotto se encontr con el cometa Halley, en 1986, los cientficos
pudieron detectar en subrillante ncleo compuestos tan interesantes
como cido cianhdrico, formol y polmeros de estos compuestos .Los
asteroides no se quedan atrs. Algunos de ellos, como el que cayo el
28 de septiembre de 1969 en Murchison(Australia), son autnticos
contenedores de sustancias orgnicas. El anlisis meticuloso de esta
roca espacialrevel que contena grafito, carburo de silicio, 74
aminocidos y casi 254 hidrocarburos diferentes, y, lo que es
msasombroso, las cinco bases nitrogenadas del ADN; es decir,
adenina, guanina, citosina, timina y uracilo.Es obvio que el
experimento de la vida no se pudo llevar acabo bajo la constante
amenaza de cometas y asteroides,salvo que los reactivos estuviesen
a salvo de ellos. Pero dnde? "En el fondo del ocano", respondes
losdefensores de la hiptesis del mundo caliente; en concreto, al
abrigo de los volcanes submarinos. Esta hiptesis sefundamenta en el
descubrimiento, hace unos 50 millones de aos, de un rico ecosistema
asociado a las fumarolasde las reas volcnicas de pacfico. Se trata
de enormes chimeneas de roca de las que emergen autnticosgiseres de
agua hirviendo capaces de achicharrar a toda criatura viviente .Sin
embargo, all se han instalado un tipo de bacterias que los
microbilogos han bautizado con el nombre genricode arqueobacterias.
Preparadas para soportar temperaturas de hasta 250C y 350 atmsferas
de presin, estosmicrobios anaerbicos es decir, que no consumen
oxgeno- crecen en unas condiciones hostiles prximas a lasque
presentaba la atmsfera primitiva: poco oxgeno y mucho CO2.Resulta
difcil de imaginar que haya formas de vida capaces de resistir
temperaturas tan elevadas. En efecto, todaslas molculas biolgicas
se destruyen ms o menos a los 150C. Sin embargo, las
arqueobacterias se las haningeniado para evitar que esto ocurra.
As, por ejemplo, los enlaces en las protenas parecen estar
reforzados, y lasmolculas de ADN aparece enrollada en sentido
inverso, formando, gracias a un enzima denominado girasainversa,
una sper hlice positiva. Mediante este tipo de pliegue, se
consiguen taponar ciertas aberturas que
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quedan en el ADN del resto de los seres vivos y que le hacen
menos resistente al calor .Para los bilogos, el hecho de que las
arqueobacterias sean las nicas criaturas equipadas para subsistir
en losambientes ms inverosmiles, pues las hay que habitan tambin en
medios extremadamente cidos, alcalinos ysalados, es un testimonio
vivo de que, a pesar de las penosas condiciones que imperaron en la
Tierra primitiva, losprimeros organismos tuvieron la oportunidad de
sobrevivir. An queda por contestar una cuestin: Se origino lavida
en las cercanas de las fumarolas o, por el contrario, lleg hasta
all huyendo de las amenazas csmicas?El geofsico estadounidense
Louis Lerma, del Lawrence Berkeley Laboratory, sostiene que la
solucin podra estaren las burbujas que se formaban en la superficie
de los mares primitivos. Estas pompas pudieron hacer la funcin,al
igual que la esfera de Miller, de reactores biolgicos.Segn este
modelo, las burbujas que flotaban en el ocano atraparon molculas
ricas en carbono, granos de arcillay metales esparcidos en el aire
por volcanes y cometas cados. Al estallar, cada burbuja lanzaba a
su alrededordiminutas gotas que, al evaporarse, arrastraban consigo
concentrados de materia orgnica. Los rayos solares y losrelmpagos
hicieron el resto del trabajo, al favorecer la sntesis de molculas
complejas, como aminocidos,fragmentos de ADN y ARN y cidos grasos.
Finalmente, las lluvias y las nevadas precipitaron a la superficie
de latierra estos precursores de la materia viva. De esta forma,
todo quedara listo para el gran acontecimiento.Se crearon en
burbujas, en el fondo del mar o procediesen del espacio exterior,
lo cierto es que algunos de losprimeros compuestos orgnicos
sufrieron una metamorfosis para poder guardar una informacin
gentica y, almismo tiempo, llevar a cabo reacciones catalticas.
Fueron los ARN las molculas agraciadas? Cmo llegaron aello?Esta
cuestin plantea un nuevo dilema. Si la seleccin natural slo puede
actuar cuando ya existe un sistemaautoreplicante que, adems,
necesariamente se basa en los propios cidos nucleicos, cmo se
explica que losARN evolucionaran para adquirir su poder
gentico?Para el profesor Graham Cairns-Smith de la Universidad de
Glasgow, antes de que apareciesen las primerasformas de vida pudo
existir un mundo de organismos de barro! Efectivamente, los
cristales de arcilla poseen lapropiedad de replicarse, de crecer y,
en cierto modo, de evolucionar por seleccin natural. Esto se debe a
que loscristales no son perfectos, sino que albergan pequeos
defectos que pueden repetirse. De esta forma, podranaparecer
cristales que se reprodujeran mejor que otros o que fuesen ms
resistentes que sus compaeros condistintas anomalas. En un momento
determinado, estos sistemas arcillosos pudieron llegar a incluir en
susestructuras moleculares orgnicas, en concreto ARNs, que con el
tiempo se apoderaron de las riendas.No se sabe cmo el ADN despus le
rob el protagonismo a su colega el ARN. Ni se conoce la manera en
que lamateria orgnica se conjunt para dar origen a la primera
clula. Estas y muchas otras son preguntas que la cienciano acierta
a contestar, tal vez esto se deba a que; "La Naturaleza est
constituida de tal manera que esexperimentalmente imposible
determinar sus movimientos absolutos" (Albert Eisntein) Es decir al
menos que ocurraespontnea y naturalmente, jams podremos observar
los fenmenos "divinos" de la naturaleza.
3. BibliografaAGUILERA, J. A. Luces y sombras sobre el origen de
la vida. Mundo cientfico n 136, junio de 1993 .BROCKMAN, J. La
tercera cultura. Coleccin Metamas. Espaa, 1996 .DAVIES, Paul. God
and New physics. Simon & Schuster. New York, 1984.HEIDMANN,
Jean. Origen de Vidas Extraterrestres. Ariel Ciencias. Barcelona,
1993.MONTERO, Francisco y otro. Evolucin Prebitica. Editorial
Edudema. Salamanca, 1993."Quiero saber como Dios cre este mundo.No
estoy interesado en estudiar este o aquel fenmeno, ni en el anlisis
de este o aquel elemento.Solo quiero conocer sus
pensamientos."Albert Eisntein
