martes, 23 de marzo de 2010

Teorías sobre el origen de la vida (Panspermia)

Hipótesis que sugiere que las Bacterias o la esencia de la vida prevalece diseminada por todo el universo y que la vida comenzó en la Tierra gracias a la llegada de esporas bacterianas.
El término fue acuñado por el biólogo alemán Ritcher en 1865. Fue en 1908 cuando el químico sueco Arrhenius usó la palabra panspermia para explicar el comienzo de la vida en la Tierra. Existen estudios que sugieren la posible existencia de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de tiempo incluso en el espacio exterior, lo que apoyaría el mecanismo subyacente de este proceso. Una posible consecuencia de la panspermia sería la manera en que podemos ver que la vida en todo el Universo poseería una base bioquímica similar, a menos que hubiera más de una fuente original de vida. El mayor inconveniente de esta teoría es que no resuelve el problema inicial de cómo surgió la vida, sino que se limita a mover la responsabilidad del origen a otro lugar. Otra objeción a la panspermia es que las bacterias no sobrevivirían a las altísimas temperaturas y las fuerzas involucradas en un impacto contra la Tierra, aunque no se ha llegado aún a posiciones concluyentes en este punto (ni a favor ni en contra), pues se conocen algunas especies de bacterias extremófilas capaces de soportar condiciones de radiación, temperatura y presión extremas que hacen pensar que la vida pudiera adquirir formas insospechadamente resistentes. El análisis del meteorito ALH84001, generalmente considerado como originado en el planeta Marte, sugiere que contiene estructuras que podrían haber sido causadas por formas de vida microscópica. Esta es hasta la fecha la única indicación de vida extraterrestre y aún es muy controvertida. Por otro lado, existe el meteorito Murchison, que contiene uracilo y xantina, dos precursores de las moléculas que configuran el ARN y el ADN estructuras esenciales que guardan la inforación química de la vida.

Fuente: wikipedia (modificado)

jueves, 11 de marzo de 2010

Teoría de Oparín sobre el origen de la vida

La formación de la Tierra y el resto del sistema solar está vinculada con la formación del universo. Hay datos que sugieren que el Universo no siempre estuvo disperso como lo esta ahora. Parece ser que hace 10 000 a 20 000 millones de años, el Universo era un cuerpo infinitamente compacto que estalló (el Gran Estallido o Big Bang), dispersando su materia en el espacio. Esta materia se ha estado desplazan­do desde entonces, por lo cual el Universo esta en continua expansión. Cuando la materia se enfrió se formaron los átomos de diferentes elementos, en particular hidrógeno y helio.
Nuestro sol es una estrella que se formo hace 5 000 a 10 000 millones de años. Cuando la materia solar fue comprimida por fuerzas gravitacionales entró en ignición, produciendo una enorme cantidad de calor. Este calor desencadeno la formación de otros elementos a partir de hidrógeno y helio. Parte de esta materia fue expulsada del sol y se unió con detritos, polvo y gases alrededor del sol para formar los planetas.
La Tierra tiene unos 4 600 millones de años. La materia que la constituía originalmente se compactó como resulta­do de fuerzas gravitacionales; los elementos mas pesados -níquel y hierro- formaron el núcleo central, los elemen­tos de peso intermedio dieron origen al manto, y los ligeros permanecieron en la superficie. La primera atmósfera, formada en gran medida por los elementos mas ligeros; a saber: hidrogeno y helio, se perdió del planeta debido a que las débiles fuerzas gravitacionales terrestres no pudie­ron retener dichos elementos.
Se cree que al principio la Tierra era fría. Conforme continuaba la compactación gravitacional se acumuló calor, al que contribuyó la energía de la desintegración radiactiva de algunos elementos. Este calor escapaba en ocasiones a través de fuentes termales y volcanes, que también produ­jeron gases. Estos gases constituyeron la segunda atmósfe­ra de la Tierra primitiva. Era una atmósfera reductora, con poco o nada de oxigeno libre. Entre esos gases se incluían dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H20), monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Tam­bién es posible que la atmósfera primitiva contuviera algo de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). A medida que la Tierra se enfriaba con lentitud, se condensaba vapor de agua hasta que comenzaron a caer lluvias torrenciales, que formaron los océanos. La precipi­tación pluvial erosiono la superficie terrestre, aportando minerales a los océanos y haciéndolos salados.
Se cumplieron cuatro requerimientos para la evolu­ción química de la vida: 1 - ausencia de oxigeno libre, 2 - energía, 3 - "bloques de construcción" químicos, y 4 - tiempo.

1 - Primero, la vida sólo pudo haber comenzado en ausencia de oxigeno libre. El oxigeno es muy reactivo y habría degradado las moléculas orgánicas que son un paso necesario para el origen de la vida. Sin embargo, debido a que la atmósfera terrestre era fuertemente reductora, cualquier oxigeno li­bre habría formado óxidos con otros elementos.
2 -Un segun­do requerimiento era un lugar de alta energía, con violentas tormentas eléctricas, vulcanismo generalizado, bombardeo de meteoritos e intensa radiaci6n, incluyendo radiación ultravioleta del sol. Tal vez el sol "joven" producía mas radiación ultravioleta que el actual, además de que la Tierra carecía de una capa de ozono protectora que bloqueara gran parte de esa radiación.
3 -En tercer lugar, deben haber estado presentes las sustancias químicas necesarias como constituyentes para la evolución química. Entre ellas se incluían agua, minerales inorgáni­cos disueltos y los gases de la atmósfera primitiva.
4 - Un último requerimiento fue tiempo suficiente para que las moléculas se acumularan y reaccionaran. La edad de la Tierra, de unos 4 600 millones de años, es un tiempo adecuado para la evolución química.

Dado que las moléculas orgánicas son los componentes esenciales para los organismos vivos, consideremos la for­ma en que pudieron haberse originado. El concepto de que moléculas orgánicas
sencillas como azúcares, nucleótidos y aminoácidos pudieron formarse de manera espontánea a partir de materia prima no viva fue propuesto por vez primera en el decenio de 1920 por Oparin, bioquímico ruso.
Su hipótesis fue sometida a prueba en el año de 1953 por Miller y Urey, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se pensaba prevalecieron en la Tierra primitiva. La atmósfera con que partie­ron era rica en hidrógeno metano agua y amoníaco. Sometieron esta atmósfera a una des­carga eléctrica, que simulaba relámpagos. El análisis de las sustancias producidas en una semana reveló que se habían sintetizado aminoácidos y otras moléculas orgánicas.

Oparin concibió que durante largos periodos las mo­léculas orgánicas pudieron acumularse en los mares some­ros, como un "mar de sopa orgánica". Considero que en tales condiciones las moléculas orgánicas más pequeñas (monómeros) se habrían unido para formar moléculas grandes (polímeros). Con base en datos acumulados desde la época de Oparin, la mayoría de los científicos piensan que la polimerización que habría formado proteínas, áci­dos nucleicos y otras grandes moléculas orgánicas no pudo ocurrir en mares someros sino que es posible que haya ocurrido en la superficie de las rocas o arcilla en cuyo caso la polimerización es mas probable y puede demostrarse experimentalmente. Los polímeros formados (es decir las grandes moléculas) se ensamblaron entre si constituyendo los llamados protobiontes estructuras parecidas en varios sentidos a formas de vida sencilla pero que no pueden ser considerados células vivas. Estos protobiontes a menudo “crecían” y se dividían. Su ambiente interno era químicamente distinto al ambiente externo, y en algunos casos podían ocurrir en su interior reacciones químicas es decir presentaban cierto metabolismo. Los científicos han logrado obtener varios tipos de protobiontes: microsfera, liposomas, coacervado. Oparin formo coacervados a partir de mezclas relativamente complejas durante sus experimentos, pero no puede considerarse células vivas sino “precélulas”.

Teorías sobre el origen de la vida (Generación espontánea)

Durante mucho tiempo se ha estado suponiendo que la tierra era el centro del mundo y que el sol giraba en torno a ella. Asimismo, se ha creído durante miles de años que todos los animales, desde los insectos a los mamíferos podían ser engendrados no solamente por seres de la misma especie, sino también por vegetales o incluso por materia inerte, como el barro.
Desde la antigüedad, tanto en Europa como en los confines de Asia, se ha creído que existía un fenómeno de generación espontánea de los organismos vivos. Así en la china antigua estaban convencidos de que los pulgones nacen espontáneamente de los bambúes si los brotes jóvenes de éstos se replantan en tiempo húmedo y cálido.
En el ramayana el libro sagrado de la India, se encuentra referencias al nacimiento espontáneo de moscas, coleópteros y parásitos diversos a partir de sudor y de basura. Las inscripciones babilónicas señalan que el barro de los canales pueden engendrar gusanos y otros animales. Igualmente en el Egipto antiguo, se pensaba que el limo del Nilo producía espontáneamente sapos, ranas, ratas, serpientes y cocodrilos.
Esas creencias corresponden a observaciones reales, pero mal interpretadas. ¿Por qué los hombres habrían de tener otra explicación? Esa generación espontánea aparecía, en pura lógica como una voluntad creadora divina.
En la Grecia antigua, la vida se consideraba como una propiedad intrínseca de la propia materia. Por ser eterna, tiene que aparecer espontáneamente cada vez que las condiciones sean propicias. Aristóteles (384 322 AC) realizó la gran sistensis de las ideas sobre la generación espontánea. Pensaba que animales y plantas no solamente nacían de sistemas vivos parecidos a ellos, sino también de la materia en descomposición activada por el calor del Sol. El propio hombre podría tener un origen de características similares. Procedería de gusanos generados espontáneamente. Hasta el siglo XVI abundan los relatos de observaciones de generación espontánea, así como las leyendas trasmitidas a modo de testimonios.
En el renacimiento período de cambio de los conceptos acerca del universo un italiano Francesco Redi (1626 1697) asestó el primer golpe serio a los partidarios de la teoría de la generación espontánea. Este médico naturalista Toscano describió en un tratado publicado en 1668 una serie de experimentos que demostraban que, contrariamente a lo que se creía todavía en esa época, las larvas blancas de la mosca de la carne no se generaban espontáneamente a partir de la carne en putrefacción. No obstante, hacía falta algo más para echar por tierra un dogma tan bien establecido. El propio Redi, por otra parte, admitía la posibilidad de generación espontánea en otros casos. Redí colocó en unos frascos diversos pescados y trozos de carne y los recubrió con una muselina muy fina. Lleno otros tarros con idénticos ingrediente pero los dejó sin cubrir. Al cavo de varios días comprobó que sólo el contenido de los segundos tarros estaba lleno de gusanos blancos. También observó que unas moscas ponían sus huevos sobre la muselina de los primeros frascos. De ello dedujo que los gusanos blancos de carne en descomposición eran larvas de mosca debidas a una contaminación por las moscas en un medio favorable y no una supuesta generación espontánea.
Sólo seis años después de la publicación de la obra de Redi, el holandés Antón van Leeuwenhock (1632 1723) inventó el antepasado del microscopio y realizó las primeras observaciones de microorganismos. A través de unas lentes de aumento, una especie de microscopio rudimentario fabricado por él mismo, vio cómo se abría ante él una nueva visión de la vida, totalmente insospechada hasta entonces.
En el agua de lluvia conservada al aire libre, en las infusiones más variadas o en los excrementos, observó y describió unos pequeños “animálculos” vivos de una gran diversidad. Demostró así la existencia de la mayoría de las grandes clases de microorganismo que más tarde se llamarían infusorios, levaduras y bacterias. La descripción de sus primeras observaciones contenida en una carta dirigida a la Royal Society de Londres el 9 de octubre de 1677 suscitó un enorme interés y provocó numerosos estudios similares. Se encontraron microorganismos en todas partes, tanto en infusiones de vegetales como en las sustancias orgánicas en putrefacción. ¿Cómo no suponer que esos animálculos se encontraban ahí por generación espontánea, si basta con dejar que la materia se descomponga en un lugar cálido para que aparezcan esos seres microscópicos? Sin embargo Van Leewnhock no creyó en semejante explicación y dedujo que los microorganismos habían sido trasportados por el aire ambiente.
La hipótesis del sabio holandés fue confirmada por uno de sus discípulos Louis Joblot (1645 1723) quien realizó experimentos parecidos a los de Redí pero a escala microscópica. Los publicó en 1718 pero no resultaron lo suficientemente convincentes y pronto fueron olvidados. Los naturalistas siguieron en su gran mayoría, apoyando la idea de la generación espontánea, al menos en lo que respecta al mundo microscópico.
Así el conde de Bufón (1707 1788) pensaba a mediados del siglo XVIII que en la naturaleza están presentes unos gérmenes de vida que se dispersan con la descomposición de la sustancia orgánica y que son capaces de volverse a unir para producir microbios.
El naturalista galés Jhon Needham (1713 1781) amigo de Bufón, llevó a cabo numerosos experimentos para confirmar esa idea. Colocó en frascos herméticamente cerrados diversos sustancias orgánicas infusiones, licores extractos de animales. Y a pesar de proceder a un calentamiento sin esterilizare el medio observó la presencia de numerosos microbios.
Pero el abad Lázaro Spallanzani (1729 1799) un biólogo italiano criticó vivamente esas observaciones. Él mismo realizo centenares de pruebas análogas y obtuvo resultados completamente opuestos. Así se inició una viva polémica en la que los dos sabios se acusaron recíprocamente de utilizar unas deficientes condiciones en sus experimentos.
Spallanzani aseguraba que su colega utilizaba un calentamiento demasiado débil para provocar la esterilización. Needham acusaba al sabio italiano de lo contrario, es decir, de utilizar un calentamiento demasiado intenso que destruía la “fuerza vital” contenida en la materia orgánica del medio nutritivo. Ahora bien, sería precisamente esa misteriosa “fuerza vital” la que generaría los microorganismos.
Esa controversia se prolongó durante casi un siglo con diversos protagonistas y alcanzó su punto más álgido en 1860 con la publicación por parte del biólogo Félix Pouchet (1800 1872) de una obra voluminosa sobre la teoría de la generación espontánea, en la que se basaba en una multitud de ejemplos que le parecían irrefutables. Pouchet había estudiado muchos líquidos orgánicos. Después de esterilizarlos y aislarlos del aire exterior, todos producían microorganismos. El autor negaba categóricamente que éstos hubieran podido penetrar en los frascos desde el exterior.
Para acabar con esta polémica la Academia de Ciencias de Paris instituyo un premio para quien resolviera el problema mediante experimentos concluyentes.
Corría el año 1860 Louis Pastear (1822 1885) acababa de ser nombrado director de estudios científicos y administrador de la Escuela Normal Superior de Paris. En el desván de esa ilustre institución creó un laboratorio. En él prosiguió sus trabajos hasta culminar unos experimentos que lo llegarían a la celebridad y que le valdrían la obtención del Premio de la Academia de 1862. También sirvió para acabar definitivamente con el dogma de la generación espontánea.
Basándose en técnicas ya utilizadas, Pasteur aspiró aire a través de un tampón de algodón contenido en un tubo. Recuperó las partículas sólidas así concentradas y las analizó al microscopio. Observó en ellas la presencia de miles de microorganismos absolutamente idénticos a los microbios habituales. De esta forma demostró que el aire ambiente contiene multitud de microorganismos susceptibles de contaminar absolutamente todo desde las manos del investigador hasta las paredes del frasco de laboratorio. Entonces ideó un método experimental que permite mantener estéril un medio nutritivo sin que pierda su poder. Tomo un líquido nutritivo (zumo de fruto por ejemplo) en un matraz redondo. Ablandó el cuello de matraz calentándolo y lo estiró y le dio una forma de S. Luego hirvió el contenido del matraz con lo que lo estiró y produjo una violenta corriente de vapor de agua. Después de este tratamiento el contenido del frasco no se modificó. Las gotitas de agua atrapadas en el tubo en S impidieron la entrada de los microorganismos del aire. El líquido nutritivo aislado de los microorganismos del aire, puede quedar indefinidamente inalterado. Por el contrario si se corta el cuello de cisne, el líquido invadido por los microorganismos se altera rápidamente. Así demostró Pasteur que la generación no existe.