Teoría de la vida: Hipótesis y experimentos

Publicado el 29 diciembre, 2023 por Rodrigo Ricardo

Origen de las teorías de la vida

El origen de la vida en la Tierra es un tema que ha suscitado gran interés en la comunidad científica. No hay forma de precisar cómo comenzó la vida en la Tierra. Muchos científicos han propuesto teorías. Las teorías de la vida son conjeturas inteligentes basadas en matemáticas y hallazgos de fósiles. Algunas de las principales teorías son:

  • La teoría de la chispa eléctrica sugiere que la vida comenzó cuando frecuentes rayos cayeron sobre la Tierra. La energía de los relámpagos produjo biomoléculas.
  • Otra teoría sobre el origen de la vida en la Tierra es que los respiraderos hidrotermales de las profundidades marinas desempeñaron un papel vital. Es una teoría de la abiogénesis, es decir, que las moléculas de vida se forman a partir de moléculas inorgánicas simples. Los respiraderos de aguas profundas, presentes en las profundidades de los océanos, expulsaban gases y líquidos abrasadores. A medida que los fluidos viajaban hacia arriba, acumulaban algunas moléculas pequeñas como hidrógeno y minerales. Reacciones eventuales apoyadas por catalizadores simples produjeron moléculas de vida. Los científicos han reproducido condiciones similares a las de los respiraderos de aguas profundas y han producido protocélulas.
Esta es una imagen de una protocélula.  Es una estructura circular.  En su interior hay pequeñas biomoléculas.
  • La vida podría haber comenzado en océanos cubiertos de hielo. Esta teoría ganó importancia porque los científicos descubrieron que el contenido de aminoácidos, sustancias esenciales para la vida, es más estable a bajas temperaturas. El ambiente frío habría hecho posible el nacimiento de la vida.
  • La teoría de la panspermia afirma que formas de vida podrían haber llegado a la Tierra impactadas por meteoritos. Algunos científicos creen que los cometas podrían haber sido la causa del origen de la vida en la Tierra.

Teoría de la vida en la Tierra Primitiva

El origen de la Tierra se remonta a unos 4.600 millones de años. Los científicos han intentado recopilar información utilizando cálculos matemáticos y el fondo cósmico de microondas.

  • Los científicos ahora creen firmemente que el universo comenzó como un punto extremadamente caliente y denso.
  • Luego una explosiónel Big Bangocurrió, enviando partículas que eventualmente formarían futuras estrellas y planetas, girando hacia el espacio. La Tierra fue uno de esos ejemplos de materia que se fusiona.
  • La Tierra primitiva quedó expuesta al bombardeo de los escombros de la explosión.
  • La Tierra no tenía atmósfera. Eran unos inimaginables 10 mil millones de grados Fahrenheit o 5,5 mil millones de grados Celsius.
  • Las erupciones volcánicas y los impactos de meteoritos empeoraron la condición de la Tierra.
  • Los meteoritos tenían hielo, óxidos de carbono, amoníaco, metano e hidrógeno, los elementos esenciales para producir vida.
  • Reacciones químicas específicas iniciadas a alta temperatura. Como resultado, hace unos 3.700 millones de años surgieron moléculas de vida muy simples.

La hipótesis de Oparin sobre el origen de la vida en la Tierra

Alexander Oparin fue un bioquímico ruso. En 1924, propuso una teoría sobre cómo podría haber aparecido la vida en la Tierra. JBS Haldane también tenía ideas similares y ambos científicos publicaron por separado sus puntos de vista sobre el origen de la vida. La teoría de Oparin era que la atmósfera primitiva de la Tierra tenía muy poco oxígeno. La atmósfera se estaba reduciendo por naturaleza. Sostuvo que las biomoléculas surgieron a partir de moléculas simples, un proceso de abiogénesis. Según Oparin, las primeras formas de vida aparecieron en los océanos y eran heterótrofas. Como la Tierra tenía muy poca atmósfera protectora, había una alta exposición a la radiación ultravioleta.

Oparin estaba realizando investigaciones sobre coacervados en ese momento. Los coacervados son un conjunto de moléculas orgánicas en un medio acuoso. Estas moléculas eran polímeros (como proteínas) y portaban cargas eléctricas. La colección de estas moléculas estaba rodeada por una sola capa de una membrana lipídica. Los coacervados son un tipo de protobiontes. Los protobiontes son pequeñas microesferas de moléculas orgánicas e inorgánicas. Estas microesferas se encuentran dentro de una membrana formada por dos capas de moléculas lipídicas. Los protobiontes podrían mantener su ambiente interno. Además, Oparin creía que eran los prototipos o precursores de las células vivas. La investigación de Oparin demostró que las biomoléculas necesarias para los procesos metabólicos funcionan de manera muy eficiente dentro de las esferas de los coacervados.

Haldane llegó a una conclusión similar: las moléculas orgánicas simples, formadas con la ayuda de radiación ultravioleta de alta energía, evolucionaron lentamente hasta convertirse en moléculas de vida más complejas.

El experimento Miller-Urey

Dos científicos estadounidenses, Stanley Miller y Harold Urey, quisieron confirmar la teoría de Oparin sobre el origen de la vida. El dúo llevó a cabo sus experimentos en 1953, muchos años después de la teoría de Oparin.

Los dos científicos modelaron la atmósfera primitiva de la Tierra en un aparato de vidrio. El aparato tenía dos bombillas conectadas entre sí mediante bombas y sistemas de refrigeración. Un bulbo estaba en un nivel inferior y tenía agua que representaba la sopa prebiótica o primordial de la Tierra. Otra bombilla, de nivel superior, tenía metano, hidrógeno, amoníaco y vapor de agua. También estaba equipado con electrodos. Miller y Urey apuñalaron la mezcla con frecuentes descargas eléctricas para parecerse a los rayos y la radiación ultravioleta que la Tierra experimentó al principio.

Después de una semana, notaron que el agua del aparato había cambiado de color. Al analizar el agua, descubrieron que casi el 15% del metano que habían tomado se había convertido en otros compuestos de carbono simples como formaldehído y cianuro de hidrógeno. Estos eventualmente dieron lugar a moléculas más complejas como la alanina y la glicina, que son aminoácidos.

La síntesis química en el experimento de Miller y Urey

Así, en la sopa prebiótica se crearon los componentes básicos de la vida. Esta fue la prueba experimental de que los compuestos esenciales para la vida evolucionaron a partir de moléculas simples en la Tierra primitiva. Este experimento apoyó la teoría de Oparin.

Resumen de la lección

Existen muchas teorías sobre la vida que intentan explicar el origen de la vida en la Tierra. De ellas, las cuatro teorías más populares sobre el origen de la vida son:

  • La teoría de la chispa eléctrica.
  • La teoría de que la vida se formó por primera vez en respiraderos marinos profundos, a salvo de la dañina radiación ultravioleta
  • La vida apareció en mares y océanos que estaban cubiertos de hielo.
  • La vida surgió del espacio exterior cuando meteoritos y cometas ametrallaron la Tierra.

Los científicos creen que la Tierra tiene más de 4 mil millones de años y que la vida se originó en la Tierra hace unos 3,7 mil millones de años. La Tierra primitiva fue una rama del Big Bang, muy diferente del planeta Tierra tal como lo conocemos ahora. Apenas había atmósfera y la Tierra estaba increíblemente caliente. Los meteoritos trajeron hielo, metano e hidrógeno a la Tierra. Poco a poco, al enfriarse, aparecieron cuerpos de agua. Los rayos dieron energía para que se produjeran reacciones químicas entre amoníaco, metano, hidrógeno y vapor de agua para producir compuestos simples como los aminoácidos, que son esenciales para la vida. Las moléculas orgánicas se transformaron lentamente en moléculas complejas encerradas en estructuras esféricas. Estos eran los coacervados y probiontes que podían manipular su entorno interno. Oparin sugirió que esta secuencia de eventos para que la vida hubiera comenzado en la Tierra. La teoría de Oparin fue confirmada por Miller y Urey. Utilizaron aparatos especiales para simular las condiciones que estaban presentes en la Tierra primitiva. Detectaron aminoácidos en el contenido del aparato que utilizaron. El experimento dio una base sólida a la teoría de Oparin.

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