Definición
¿Cómo empezó la vida en la Tierra? ¿Cuándo empezo? Estas preguntas siguieron siendo un misterio durante miles de años de historia humana. Sabemos que la tierra tiene unos 4.500 millones de años y que las bacterias podrían haberse encontrado en la Tierra hace 3.500 millones de años. La teoría de la evolución nos proporciona una explicación de cómo la vida comenzó a partir de una bacteria unicelular y se diversificó a millones de especies de animales, plantas, hongos y bacterias. Pero, ¿de dónde vino la primera celda única?
La abiogénesis es una teoría científica que establece que la vida surgió en la Tierra por medios naturales espontáneos debido a las condiciones presentes en ese momento. En otras palabras, la vida proviene de la materia no viva.
Tierra primitiva
Imagina una Tierra sin vida; volcanes violentos, tormentas eléctricas, océanos casi hirviendo, terremotos frecuentes y una atmósfera con altos niveles de gases tóxicos. La Tierra Primitiva era así. Imagínese una tierra donde el aire estuviera formado por altas concentraciones de metano, amoníaco, hidrógeno y agua vaporizada.
Entonces, ¿cómo y por qué comenzó la vida en estas condiciones? A principios de la década de 1950, los científicos debatieron esta cuestión en busca de una respuesta coherente a esta importante cuestión.
El experimento Miller
En 1953, Stanley Miller trató de responder a la pregunta sobre los orígenes de la vida en la Tierra. En su experimento, utilizó un aparato con un matraz lleno de agua y sustancias químicas que se cree que existen en la Tierra primitiva. Lo que encontró fueron estos químicos, en las condiciones adecuadas, moléculas orgánicas formadas espontáneamente. Este experimento sugiere que las moléculas orgánicas podrían haberse formado espontáneamente en la Tierra primitiva, dando paso a los primeros seres vivos.
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Algunos científicos no creen que las condiciones del experimento de Miller fueran exactas a las de la Tierra primitiva, pero experimentos posteriores con atmósferas alteradas han mostrado resultados similares de la generación espontánea de aminoácidos, lípidos y nucleótidos.
El ARN vino primero
Durante años se debatió entre los científicos si el ADN, el ARN o las proteínas eran lo primero. El ADN sirve como medio principal para almacenar información genética y las proteínas pueden catalizar reacciones. El ARN es un ácido nucleico que puede actuar como biblioteca genética y catalizar reacciones. Esta capacidad convierte al ARN en el candidato ideal para haber comenzado la primera vida en la Tierra.
Entonces, ¿de dónde vino el ARN? ¿Puede formarse ARN espontáneamente? Primero revisemos la estructura del ARN. El ARN está compuesto por cuatro bases de nucleótidos:
- Adenina
- Guanina
- Citosina
- Uracil
Estos cuatro nucleótidos son los componentes básicos del ARN. Si se pueden sintetizar espontáneamente dadas las condiciones de la Tierra primitiva, entonces se puede resolver una gran pieza del rompecabezas de cómo comenzó la vida. He aquí, recientemente se descubrió que ciertas moléculas pueden formar los cuatro nucleótidos en presencia de luz ultravioleta o luz solar.
Las primeras celdas
Bien, si las moléculas orgánicas y el ARN pueden formarse espontáneamente, ¿qué pasa con las células? ¿Cómo se fabrican las membranas celulares?
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Los lípidos son moléculas que forman la capa de la membrana celular. Como hemos visto en los primeros experimentos de la Tierra, los lípidos pueden formarse espontáneamente a partir de las condiciones atmosféricas tempranas. Tienen un lado amante del agua (hidrófilo) y un lado temeroso del agua (hidrófobo). Mientras que el lado hidrófilo puede interactuar con el agua, los lados hidrófobos no pueden, por lo que forman grupos en el agua. El lado amante del agua mira hacia afuera, el lado que teme al agua mira hacia adentro. Es como si el aceite de una lámpara de lava nunca se mezcla con el agua, o el aceite en una olla de pasta siempre forma pequeñas esferas.
Una bicapa de lípidos se forma cuando una cadena de lípidos con colas hidrófobas hacia abajo se junta con otra capa adherida que está al revés. Esto evita que el agua pase entre ellos, y esto crea una membrana celular. No sale agua del interior de la célula y no entra agua del exterior de la célula. Debido a la estructura de un lípido, puede formarse espontáneamente en una bicapa en presencia de agua.
Sabiendo todo esto, es una hipótesis razonable decir que algunas de estas primeras estructuras de ARN estaban envueltas en una célula primitiva que consta de una bicapa lipídica llena de agua, moléculas inorgánicas y orgánicas. Estas células primitivas darían lugar a las primeras células.
Otras hipótesis
Si bien la evidencia científica de la abiogénesis es una teoría científica sólida, algunos científicos han formulado otras hipótesis para explicar los orígenes de la vida en la Tierra. Una de esas hipótesis es la panspermia, que establece que los cimientos de la vida llegaron a la Tierra desde el espacio y, por lo tanto, se originaron en otras partes de la galaxia. Esta es una hipótesis interesante, pero ha resultado difícil de probar.
Resumen de la lección
La teoría de la abiogénesis dice que la vida se genera a partir de la disposición espontánea de materia no viva. ¿Cómo llegaron los científicos a esta teoría? Los experimentos muestran que las moléculas orgánicas, los nucleótidos de ARN y las membranas celulares pueden formarse espontáneamente, dadas las condiciones primitivas de la Tierra. El ARN es un ácido nucleico que puede actuar como una biblioteca genética y catalizar reacciones, por lo que es probable que la primera vida en la Tierra pudiera funcionar exclusivamente con ARN. Durante millones de años, estas moléculas de ARN desarrollaron nuevas capacidades catalíticas y finalmente evolucionaron hasta convertirse en las células complejas que conocemos hoy.
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