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TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
Lic. Roland Anaya EspinozaDepartamento Académico de Ciencias de la Salud
Facultad de Enfermería15/04/2013
15/04/2013
El ámbito científico
• La vida evolucionó: 4.400 millones de años
• Proporción de Isotopos estables: 2.7 millones de años (C12, C13, Fe56, Fe57, Fe58, S32, S33, S34 y S36).
• Inducen a pensar en un origen biogénico de los minerales y sedimentos.
15/04/2013
Dificultades para estudiar el origen de la vida
• Ausencia de registro geológico.• Ausencia de registro pre-biológico.• No se ha podido definir con claridad ¿qué es la
vida?
15/04/2013
DEFINIENDO LA VIDA
¿Cuál es la tuya?
¿Podemos enunciar una definición de vida?
15/04/2013
DEFINIENDO LA VIDA
ORGANISMO CON LA CAPACIDAD DE:
-NACER-CRECER-REPRODUCIRSE -MORIR-A LO LARGO DE SUCESIVAS GENERACIONES EVOLUCIONAR
15/04/2013
¿Cómo se investiga el origen de la vida?
• Se elabora una narrativa con una secuencia lógica y posible cuyos pasos puedan probarse experimentalmente.
• Caldo primitivo de Oparin probado experimentalmente por Miller y Urey.
15/04/2013
Teorías y descubrimientos importantes sobre el origen de la vida
Año Investigadores Teoría/descubrimiento
1925-1930 Oparin/Haldane Teoría sobre la evolución química y el origen de la vida en un caldo y atmósfera primitiva (CH4,H2,H2O,NH3).
1953 Urey/Miller Formación experimental de aminoácidos y nucleótidos.
1965 Sidney Fox Formación de microesferas o coacervados (con lípidos o proteínas).
80´s Leslie Orgel Formación espontánea de DNA de 50pb.
80´s David Deamer Esferas de lípidos que absorben espontáneamente nucleótidos.
1990 Thomas Cech Premio Nobel que demuestra que ciertas moléculas de RNA son catalíticas (ribozimas). Estas se autoprocesan y actúan en otros sustratos (usualmente ac. Nucléicos)15/04/2013
La Tierra presenta condiciones ideales para la vida.
No esta cerca ni lejos del Sol.
Las reacciones químicas requieren H2O líquida y temperaturas moderadas.
El tamaño y la masa de la Tierra permite mantener una atracción gravitacional para poseer
una atmósfera protectora.
La atmósfera bloquea las radiaciones más energéticas del Sol pero deja pasar la luz visible.
15/04/2013
ORIGEN DE LA VIDA
• PRIMERAS TEORÍAS:• Creacionismo• Generación espontánea• Pasteur refuta la generación espontánea• Panspermia.
15/04/2013
Creacionismo
• Conjunto de creencias, inspirada en doctrinas religiosas, según la cual la Tierra y cada ser vivo que existe actualmente proviene de un acto de creación por uno o varios seres divinos. Durante mucho tiempo en occidente se aceptaron de forma literal los relatos del Génesis.
• Actualmente el creacionismo y el pensamiento antievolucionista está representado por el diseño inteligente.
15/04/2013
Generación Espontánea
• Durante más de 1,000 años, muchos de los grandes científicos consideraban que la vida podía surgir de la materia muerta. La base para esta teoría era el hecho de que se observaba que de carne, frutas y otros materiales en descomposición surgían formas de vida como gusanos y moscas.
15/04/2013
Generación Espontánea
• Para el siglo IV A.C. Aristóteles escribió, que moscas, gusanos y otros pequeños animales surgían de la materia en descomposición sin la necesidad de organismos parentales; esto sentó las bases para la Teoría de la Generación Espontánea la cual se mantuvo hasta ser derrumbada por los trabajos de Louis Pasteur en el 1870.
• Virgilio Siglo II A.C. las abejas se originan apartir de la miel.
15/04/2013
"... Las criaturas como los piojos, las garrapatas, las pulgas y los gusanos son nuestros miserables huéspedes y vecinos, pero nacen de
nuestras entrañas y excrementos. Porque si colocamos ropa interior llena de sudor con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de
veintiún días el olor cambia, y el fermento, surgiendo de la ropa interior y penetrando a través de las cáscaras de trigo, cambia el trigo en ratones.
Pero lo que es más notable aún es que se forman ratones de ambos sexos y que éstos se pueden cruzar con ratones que hayan nacido de manera normal... pero lo que es verdaderamente increíble es que los
ratones que han surgido del trigo y la ropa íntima sudada no son pequeñitos, ni deformes ni defectuosos, sino que son adultos
perfectos...”.
Apoyando la generación espontánea
Jan Baptiste van Helmont (1577-1644), partidario de la generación espontánea, realizó una experiencia para demostrar la existencia de este fenómeno y la registró de esta manera en 1667.
15/04/2013
La refutación de la idea de la generación espontánea de los gusanos (Francisco Redi)
En 1668, Francisco Redi (1626-1697), planteó un experimento sencillo pero contundente para refutar las creencias acerca de la aparición súbita y espontánea de los seres vivos.
El experimento se basó en la observación de los gusanos que aparecen en la carne descompuesta.
"Experienze in torno de la generazione
deg'Insetti"
15/04/2013
Redi observó que:
•Las moscas se posaban en la carne podrida.•En la carne aparecían pequeños organismos blancos parecidos a gusanos. •Estos gusanos se comían la carne podrida. •Eventualmente, los gusanos dejaban de moverse y se convertían en pequeñas estructuras ovaladas. •De estas estructuras salían las moscas. •Estas moscas se parecían a las moscas que había observado antes en la carne podrida.
A partir de estas observaciones Redi formuló la hipótesis de que “las moscas que se habían desarrollado de los gusanos eran la progenie de las moscas originales”.
El Experimento de Redi
15/04/2013
Redi llevó a cabo un experimento en el que puso carne en un grupo de recipientes de boca ancha, algunos con tapas, algunos cubiertos con una tela delgada y otros abiertos.
Observó que: las larvas solamente aparecían en los frascos abiertos.
La explicación: los gusanos aparecían sólo en los frascos en los que las moscas podían entrar y depositar sus huevos.
15/04/2013
John Needham (1713-1781), atribuía la presencia de microorganismos en los caldos a la presencia de una "fuerza vital".
En 1748, realizó un experimento que sería famoso:
•colocó caldo de carnero recién retirado del fuego en un tubo de ensayo
•cerró el tubo con un corcho
•lo calentó "para matar a todos los animalillos o huevos que pudieran quedar dentro de la botella".
Sus resultados: Después de algunos días, el caldo estaba lleno de microorganismos.
Su conclusión: Needham dedujo que estos microorganismos se habían originado de la materia inanimada, y creyó demostrar así la existencia de la generación espontánea, al menos, en los microorganismos.
Generación espontánea de los microorganismos
¿Fallas en el experimento? … Eso pensó Spallanzani15/04/2013
•pensó que el hervor había sido insuficiente•que el caldo no se había esterilizado adecuadamente•que el corcho no cerraba herméticamente el frasco
En 1768 Spallanzani diseñó un experimento con las siguientes características:
•Hirvió entre 30 y 45 minutos frascos que contenían un caldo nutritivo.
•Algunos de los frascos estaban sellados y otros no.
Lázaro Spallanzani (1729-1799) y la refutación de la generación espontánea de los microorganismos
¿Qué errores encontró Spallanzani en el experimento de Needham?
Spallanzani observó que en los frascos sellados no había microorganismos y demostró así que la generación espontánea no se producía.
Needham, objetó el procedimiento experimental “el prolongado hervor había matado la fuerza vital, algo imperceptible y desconocido que posibilitaba la aparición de la vida en la materia inanimada”.
15/04/2013
Pasteur usó matraces con cuello de cisne que permitían la entrada del oxígeno (elemento que se creía necesario para la vida), pero atrapaba los
microorganismos.
Louis Pasteur (1822-1895) y la refutación definitiva de la generación espontánea
Observó que en el aire hay microorganismos muy similares a los que descomponen los alimentos.
Postuló que: Los microorganismos que descomponen los alimentos provienen de los microorganismos del aire.
¿Cómo lo demostró?¿Cómo lo demostró?
15/04/2013
Generación espontánea:
Louis Pasteur Demuestra que no existe la generación espontánea
SERES VIVOS PROCEDEN DE OTROS SERES VIVOS
15/04/2013
RESUMEN
• La generación espontánea plantea que los seres vivientes se pueden originar de materia no viviente.
• La abiogénesis es otra manera de llamar a la genereación espontánea.
• Aristóteles, Jean Van Helmont y Needham apoyan la generación espontánea.
• La biogénesis plantea que los seres vivientes provienen de otros seres vivientes.
• Los experimentos de Redi, Spallanzani y Pasteur confirman la biogénesis.
15/04/2013
Panspermia. Origen extraterrestrePanspermia (del griego [pan, todo] y [sperma, semilla]) es la hipótesis que sugiere que las Bacterias o la esencia de la vida prevalecen diseminadas por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de tales semillas a nuestro planeta (cometas, meteoritos,..)
Las semillas que llegan a la tierra pueden ser: a) Esporas bacterianas o de otros microorganismos. b) Componentes básicos de la materia viva
(glúcidos, lípidos como ácidos grasos, aminoácidos o proteínas o ácidos nucleicos o nucleótidos).
Arrhenius (1859-1927) y Hoyle.15/04/2013
ORIGEN DE LA VIDA
• TEORÍAS MODERNAS:• Evolución química de la vida.• Génesis mineral.• Las fuentes hidrotermales• El mundo ARN.
15/04/2013
Evolución Química. Oparin/Haldane
• En la década de los años 1920 Oparin y Haldane propusieron que los compuestos químicos que existían en la atmósfera primitiva sirvieron de materia prima para la síntesis de compuestos orgánicos más simples de los seres vivos. Los primeros sistemas vivos habían surgido tras una larga evolución prebiótica
15/04/2013
Evolución química de la vida
Hipótesis de Oparin/Haldane:
Compuestos químicos que existían en la atmósfera primitiva
Materia prima para la síntesis de compuestos orgánicos
Primeros seres vivos provienen de una larga evolución prebiótica
¿EN QUE CONDICIONES SE PRODUJO ESA EVOLUCIÓN PREBIÓTICA?
15/04/2013
Evolución química de la vida
Condiciones primitivas de la Tierra:
Interior muy caliente:
Vulcanismo submarino.
Aguas cálidas y ricas en minerales.
Organismos primitivos viven en las profundidades sin Sol.
Atmósfera densa sin oxígeno:
Rayos UV entran con facilidad.
La vida sólo puede surgir en el fondo océanos donde al agua protegía de la radiación solar.
La vida surge en la Tierra gracias a que era un planeta oceánico con volcanes submarinos
15/04/2013
Teoría Oparin/Haldane y secuencia propuesta de eventos
Atmósferaprimitiva + descargas
Síntesis abiótica de monómerosorgánicos
Concentración delos monómeros en losocéanos primitivos (papel de arcillas ycationes metálicos)UNIONES DÉBILESfavorecido por bajas temp
Polímeros pre-bióticos y reaccionesno enzimáticas
Origen de la vida (informa-ción hereditaria, autocatá-lisis)
Hacia las primeras células…
15/04/2013
Origen de la vida. EtapasEvolución química de la vidaPRIMERA ETAPA: La naturaleza de la Tierra
PrimitivaSEGUNDA ETAPA: Formación de compuestos
orgánicos simples TERCERA ETAPA: El origen de compuestos
complejos (polimerización).CUARTA ETAPA: El origen de sistemas
metabólicamente activos y reproductivos.QUINTA ETAPA: El origen de la primera célula
viviente.SEXTA ETAPA: Evolución y biodiversidad15/04/2013
La naturaleza de la Tierra Primitiva
La atmósfera terrestre primitiva tenía carácter reductor, ya que carecía de oxígeno libre. Probablemente estuviera compuesta por: Metano (CH4), amoniaco (NH3), vapor de agua (H2O) , dióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno (HS2), etc. (predominaban los gases volcánicos)
15/04/2013
Formación de compuestos orgánicos simples
• Probablemente los gases atmosféricos reaccionarían de forma espontánea, bombardeados por la intensa radiación (ultravioleta, chispas eléctricas de las tormentas, viento solar, actividad volcánica, etc.).
• La lluvia arrastró estos compuestos a los océanos primitivos (caldo o sopa primitiva)
• Estas moléculas reaccionarían y formarían las moléculas orgánicas sencillas, los ladrillos de la vida (aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos, componentes de nucleótidos, etc.)
15/04/2013
Experimento de Miller•1953. Stanley Miller. Síntesis de aminoácidos a partir de gases de la supuesta atmósfera primitiva: agua, metano y amoníaco.
•Consiguió DEMOSTRAR que se podía obtener MATERIA ORGÁNICA (aminoacidos) a partir de MATERIA INORGÁNICA.
15/04/2013
El origen de compuestos complejos
• Los ladrillos de la vida, las moléculas orgánicas sencillas reaccionarían entre sí por polimerización y formarían las moléculas orgánicas complejas (proteínas, polisacáridos, lípidos, Ácidos nucleicos, etc.). Se formarían los polímeros de interés biológico.
15/04/2013
El origen de sistemas metabólicamente activos y reproductivos
Las diferentes polímeros y moléculas quedarían englobadas en unas microestucturas donde desarrollaron complejos procesos capaces de intercambiar energía (metabolismo) y de autorreproducirse, que darían finalmente a las primitivas células (El origen de la primera célula viviente) y a la evolución biológica que aún persiste.
15/04/2013
El origen de la primera célula viviente
• Célula procariota• Célula eucariota
15/04/2013
15/04/2013
Génesis mineral
• Se piensa que la polimerización tuvo que tener lugar en la superficie de minerales como la arcilla.
• También se piensa actualmente que el la mica, es el mineral responsable de la primera etapas de la evolución química de la vida.
15/04/2013
Las fuentes hidrotermales
Se relacionan con fuentes hidrotermales donde se alcanzan temperaturas de 350 º C y el agua está cargada de numerosas sustancias, entre ellas sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre, etc. Al rededor de estas fuentes abunda la vida y proliferan unas bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de los compuestos azufrados del agua y que, de este modo, reemplazan a los organismos fotosintéticos, que toman la energía de la luz solar (además, estas bacterias no pueden vivir en medios con oxígeno). Las condiciones de vida que reinan en la proximidad de estas fuentes recuerdan bastante a las comunes hace 3.500 millones de años. Por eso algunos investigadores defienden la idea de que la vida apareció en el fondo oceánico, cerca de estas fuentes hidrotermales, y no en la superficie, en las charcas litorales expuestas a luz solar intensa.
15/04/2013
El mundo ARN
Se cree que el ARN es la primera biomolécula o polímero que aparece en la evolución de la vida con capacidad de archivar y catalizar y que posteriormente sería sustituido por el ADN (polímero de desoxirribonucleótidos) en la función de almacenar al información hereditaria
15/04/2013
15/04/2013
Vida … hacia las primeras células
Primeras moléculas auto-replicables El mundo del RNA
RNAautocatalítico
Síntesis de proteínas,código genético
OrigenDNA
MundoDNA/Proteína
MembranasComplejidadGenómica y metabólica
15/04/2013
“vida”Información transmisible
15/04/2013
15/04/2013
