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Trabajo de biología




Enviado por agrimalt



    Indice
    1. La
    pregunta

    2. Así es la
    Vida

    3. Explosión de teorías:
    Érase una vez hace 3.800 millones de
    años…

    4. Bibliografía

    1. La
    pregunta

    El ser humano siempre se ha preguntado por el origen de la
    vida. Es como una malsana curiosidad que nos impele a
    remontarnos más allá de lo que nuestros abuelos y
    bisabuelos pueden contar, más de lo que el primero de los
    historiadores jamás haya testimoniado: ¿Cómo
    fueron nuestros primeros pasos como seres vivos? ¿De donde
    viene la vida, el alma?
    Para conocer un poco más 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. Así es la
    Vida

    Hay una propiedad la
    más elemental que comparten, por ejemplo, la ballena azul,
    que llega a alcanzar 33 metros de longitud y 200 toneladas de
    peso, con los virus más
    pequeños, de sólo 10 nanómetro; y el
    cefalópodo abisal Vampyroteuthis, que nada en aguas a
    11.000 metros de profundidad, con los microorganismos que la NASA
    ha recogido flotando a 41 kilómetros de la superficie
    terrestre. Esa cualidad es la vida.
    Se trata de la facultad desgraciadamente bastante imprecisa, muy
    difícil de concretar, aunque cualquier mortal acierta 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 más íntimos
    componentes, vencer a muchos de los agentes patógenos,
    manipular a su antojo el material hereditario de los organismos,
    diseñar animales nuevos
    en el laboratorio,
    crear vida artificial en la pantalla del computador y
    viajar a otros planetas en
    busca de actividad biológica y otras formas de vida, los
    científicos reconocen que, a veces, se encuentran con
    serias dificultades para asegurar con certeza que lo que tienen
    ante sus ojos es materia viva.
    Esta situación se debe a que no existe una
    definición que, por una parte, recoja las propiedades de
    todo aquello que podría considerarse como viviente y, por
    otra, satisfaga a todos los biólogos.
    No obstante la vida puede ser considerada como una especie de
    mecanismo que existe de forma natural. No es difícil
    adivinar que la meta de algo
    viviente es sobrevivir, competir y reproducir su especie. Pero
    algunos de los rasgos que consideramos propios de los seres vivos
    también están presentes en el mundo inanimado. Un
    automóvil, por ejemplo, puede comer, respirar oxígeno, metabolizar el combustible y
    excretar aceite y agua y
    moverse. ¿ No estaría éste más vivo
    que una bacteria anaeróbica, que no respira oxígeno, o que un tardígrado, un
    diminuto animal invertebrado capaz de permanecer decenas de
    años deshidratado y en un estado
    latente? Otro ejemplo: un virus es incapaz
    de reproducirse por sí solo sin la intervención de
    la
    célula parasitada por él, mientras un cristal
    crece y hace copias de sí mismo con enorme soltura.
    Incluso muchos robots tienen aparentemente más vitalidad
    que muchos de estos microorganismos. Pero ¿Cuál es
    el vivo? La inmensa mayoría de los biólogos
    dirían que los virus, aunque algunos defenderían la
    tesis de que
    estos no están más vivos que las piedras, y unos
    pocos sostendrían que estos microbios y las rocas se
    encuentran llenos de vida.
    "Los sistemas
    biológicos aparecen como paradigma de
    la complejidad, dado el alto número de componentes que los
    integran, y de la
    organización, por las especiales ligaduras a las que
    se ven sometidos esos compuestos", dice Federico Morán,
    del Departamento de Bioquímica
    y Biología
    Molecular de la Facultad de Ciencias
    Químicas de la Universidad
    Complutense de Madrid, y autor junto a su colega Francisco
    Montero, del libro
    Biofísica. Procesos de
    autoorganización en biología. En
    él, se trata el origen y evolución de los sistemas
    biológicos desde un nuevo y revolucionario enfoque
    científico, la biofísica. "¿Qué es la
    vida? ¿Un conjunto de moléculas peculiares?
    ¿Un metabolismo o
    transformación de la materia? ¿Un sistema
    compartimentalizado con capacidad de respuesta al medio?
    ¿Es autoorganización? ¿Es evolución y selección
    de la información?…", se preguntan estos
    dos bioquímicos.

    Quizás la solución al rompecabezas se
    encuentre en la respuesta a éstas y otras cuestiones que
    desde Aristóteles, que consideraba que la materia
    viva se caracterizaba por ser capaz de alimentarse a sí
    misma y de descomponerse, han ido surgiendo y acotando el mundo
    de lo vivo.
    Para entender la vida, es necesario penetrar en el corazón de
    ella misma e intentar desvelar cómo pudo surgir en
    la Tierra hace
    la friolera de 3.800 millones de años, aunque, como dijo
    el poeta y ensayista francés Blaise Cendrars, "vivir es
    una acción mágica" y, como tal, quizás
    jamás lleguemos a comprenderla.

    3. Explosión de
    teorías: Érase una vez hace 3.800
    millones de años…

    Si a un mecánico le facilitan todas las piezas de
    un vehículo, no hay duda que las ensamblará
    correctamente y lo hará funcionar. En cambio, si a
    un biólogo se le pone sobre una mesa toda una
    colección de probetas con proteínas,
    ácidos
    nucleicos, azúcares, lípidos y
    otras sustancias orgánicas, será incapaz de crear
    algo vivo. Ello se debe a que el fenómeno de la vida no se
    puede reproducir en un laboratorio.
    Los científicos conocen bastante bien los componentes de
    la vida, pero aún no han dado con el conjuro para
    animarlos.
    Para Debra L. Robertson y Gerald F Joyce, del Departemento de
    Biología Molécular del Instituto de Investigación de la Clínica Scripps,
    en La Jolla, California, esto no es del todo cierto. Robertson y
    Joyce han logrado sintetizar un fragmento de ácido
    ribonucleico o ARN –una de las moléculas 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 orgánica del medio para hacer
    copias de sí mismo. Al cabo de un tiempo, las
    copias hijas, que han invadido literalmente el recipiente,
    empiezan a evolucionar y a desarrollar nuevas e inesperadas
    propiedades químicas. ¿Fue así como
    empezó la vida? Donde, como y cuando surgió la vida
    son una incógnita para la
    ciencia.
    Desde 1981, muchos científicos apuestan por que los
    primeros pasos hacia la vida acontecieron en un mundo de ARN. Ese
    año, el equipo de Thomas Cech, de la Universidad de
    Colorado en Boulder, EEUU, encontró, mientras estudiaba el
    material hereditario del protozoo tetrahymenta thermophila, un
    tipo de ARN con actividad enzimática, una capacidad
    considerada hasta entonces propia de las proteínas.

    El hallazgo de estas moléculas
    autocatalíticas, también conocidas como ribozimas,
    parece zanjar la discusión entre expertos sobre si los
    ácidos
    nucleicos -o sea, el ADN y ARN.
    Aparecieron antes que las proteínas. No hay que olvidar
    que estas dos moléculas gozan de propiedades que son
    compatibles con las leyes de la vida:
    capacidad de autoreproducción, soporte de información, mutación y variabilidad
    funcional.
    En los organismos actuales, la mayor parte de los trabajos
    vitales corren a cargo de un tipo de proteínas conocido
    como enzimas. El
    ADN no puede
    transcribir su información sin estas proteínas. Y
    las proteínas no se pueden sintetizar sin la
    participación del ADN, ya que éste tiene la
    información para colocar correctamente los
    aminoácidos en la cadena proteica. Éste constituye
    un ejemplo clásico del problema del huevo y la gallina:
    ¿quién fue primero, las proteínas o los
    ácidos nucleicos?
    La idea de un primitivo mundo de ARN cobra ahora más
    fuerza tras
    tres descubrimientos muy interesantes: uno, que la principal
    reacción para la síntesis
    de proteínas corre a cargo de un tipo de ARN; dos, el
    primer enzima que unía los aminoácidos –los
    componentes de las proteínas- al ARN de transferencia-
    molécula vital en la síntesis
    proteica- también pudo ser un ARN, y, tres, la existencia
    de un posible código
    genético rudimentario en ciertos retrovirus –virus
    que poseen como material hereditario una molécula de ARN
    en vez de ADN-.

    Joyce y otros científicos están
    convencidos de que antes de finalice la primera década de
    este nuevo milenio darán caza a la molécula que
    rompió la barrera de lo inerte para cobrar vida. Cuando lo
    consigan, probablemente se preguntaran si el milagro de la vida
    ocurrió por pura casualidad o si, por el contrario, es el
    resultado de un proceso
    químico común e inevitable que puede surgir en
    cualquier suburbio del cosmos.

    Si hay algo claro que tienen los biólogos en este
    farragoso asunto es que la vida dio sus primeros pasos muy
    pronto. La Tierra se
    formó hace unos 4.555 millones de años; es decir,
    es un millón de veces más vieja que las primeras
    civilizaciones.
    Curiosamente los microorganismos fósiles más
    antiguos tienen una edad de 3.500 millones de años,
    según el paleobiólogo J. William Schopf, de la
    Universidad de California en Los Angeles. Se trata de
    estromatolitos –unas estructuras
    calcáreas en forma de cojín formadas por colonias
    de microorganismos- encontrados en North Pole (Australia) y en
    Sudáfrica. Incluso los estratos más viejos de
    la Tierra, que
    han sido localizados en Isua, al oeste de Groenlandia, y que
    datan de hace 3.800 millones de años, parecen albergar, no
    ya fósiles precámbricos, sino señales de
    actividad biológica. Y este récord podría
    ser superado por unas formaciones graníticas halladas en
    el noroeste de Canadá, con una antigüedad de 4.000
    millones de años. Los peleobiólogos dudan que
    puedan toparse con alguna traza biológica, debido a la
    presión
    y temperatura a
    las que se formaron.
    Pero los preparativos para la vida tuvieron que arrancar mucho
    antes de estas fechas, quizás coincidiendo con el
    enfriamiento de la corteza terrestre hace 4.300 millones de
    años. En una atmósfera compuesta
    es esencia por vapor de agua y
    gas
    carbónico traído muy probablemente más hay
    de Júpiter por los cometas, se produjeron múltiples
    reacciones
    químicas de las que nacieron sustancias nuevas y cada
    vez más complejas. Éstas estaban aliñadas
    con carbono,
    nitrógeno, oxígeno e hidrógeno, las
    moléculas omnipresentes casi en exclusiva en los seres
    vivos.

    Miles de millones de años más tarde, bajo
    la acción del calor interno
    terrestre y las radiaciones solares, emergieron las primeras
    moléculas con capacidad de autorreproducirse y de
    favorecer las reacciones catalíticas entre ellas. Este
    crucial evento pudo ocurrir hace 3.800 millones de años,
    pero ¿en que condiciones se cocinó dicha sopa
    prebiótica?
    En 1953, un joven químico americano de Chicago llamado
    Stanley Miller llevó a cabo un insólito experimento
    que conmocionó a la comunidad
    científica. En un amplio matraz esférico,
    vertió una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y
    vapor de agua, lo que se ha denominado sopa primitiva. El
    químico quería emular la atmósfera primigenia.
    Una vez sellado el recipiente, provocó en su interior una
    tormenta eléctrica. Después de dos semanas de
    chispazos y burbujeos, el fluido viró de color. Al
    analizar el brebaje resultante Miller comprobó que se
    habían formado al menos dos aminoácidos: la alanina
    y la glicina.
    Desde entonces, el ensayo se
    ha repetido combinando distintas atmósferas y fuentes de
    energía hasta la saciedad. En ellos aparecen 14 de los 20
    aminoácidos naturales, hidrocarburos,
    ácido acético, ácido formica,
    azúcares, bases púricas y otros compuestos
    típicos de los organismos.
    Desdichadamente, estudios más recientes parecen indicar
    que la atmósfera primitiva no fue tan reductora como se
    creyó, sino que era ligeramente oxidante y rica en
    dióxido de carbono,
    nitrógeno y agua. Con esta composición, el
    rendimiento en las simulaciones de laboratorio es mucho menor. A
    esto hay que añadir que la vieja idea de que la sopa
    prebiótica se cocinó en una tierra
    cálida y acogedora es del todo errónea. La vida
    apareció bajo el cielo infernal de un planeta amenazado
    por descomunales erupciones volcánicas y el impacto de
    cometas y meteoritos.

    No es una coincidencia el hecho de que, hasta hace 3.800
    millones de años, la tierra fuese bombardeada de forma
    violenta por objetos extraterrestres de hasta 100
    kilómetros de diámetro, capaces de evaporar parte
    de los océanos y de abortar cualquier ensayo de
    vida. Se estima que en el tiempo que va
    desde hace 3.900 a 3.800 millones de años, nuestro planeta
    pudo ser esterilizado entre cinco y diez veces. Después,
    el firmamento se fue despejando estas autenticas bombas
    atómicas celestes, aunque de vez en cuando se han dejado
    caer. Prueba de ello es el cometa –o quizás un
    meteoro- de cerca de 10 kilómetros de diámetro que
    posiblemente cayó a finales del cretácico y que,
    según el geólogo Walter Alvarez, de la Universidad
    de California Berkeley, en EEUU, acabó con los dinosaurios y
    otras criaturas. Incluso hoy en día, la Tierra recibe un
    baño anual de 100.000 toneladas de meteoritos y
    partículas de polvo interplanetario. Cada estrella fugaz
    es un minúsculo recuerdo de nuestro agitado pasado.
    Pero no hay mal que por bien no venga. ¿Y si la vida nos
    llovió del cielo? Los cometas y algunos asteroides
    podrían ser la clave para justificar porque fue tan corta
    la anteriormente mencionada evolución química. La mitad de
    la masa de los cometas, por ejemplo, esta constituida por agua
    helada. Los defensores de la panspermia han calculado que si el
    10 por 100 de los objetos errantes que colisionaron en el pasado
    hubiesen sido cometas, todos los océanos se hubiesen
    llenado de agua hasta rebosar.
    Es más, cuando la sonda Giotto se encontró con el
    cometa Halley, en 1986, los científicos pudieron detectar
    en su brillante núcleo compuestos tan interesantes como
    ácido cianhídrico, formol y polímeros de
    estos compuestos.
    Los asteroides no se quedan atrás. Algunos de ellos, como
    el que cayo el 28 de septiembre de 1969 en Murchison (Australia),
    son auténticos contenedores de sustancias
    orgánicas. El análisis meticuloso de esta roca espacial
    reveló que contenía grafito, carburo de silicio, 74
    aminoácidos y casi 254 hidrocarburos
    diferentes, y, lo que es más asombroso, 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
    ¿dónde? "En el fondo del océano", respondes
    los defensores de la hipótesis del mundo caliente; en concreto, al
    abrigo de los volcanes
    submarinos. Esta hipótesis se fundamenta en el
    descubrimiento, hace unos 50 millones de años, de un rico
    ecosistema
    asociado a las fumarolas de las áreas volcánicas de
    pacífico. Se trata de enormes chimeneas de roca de las que
    emergen auténticos géiseres de agua hirviendo
    capaces de achicharrar a toda criatura viviente.
    Sin embargo, allí se han instalado un tipo de bacterias que
    los microbiólogos han bautizado con el nombre
    genérico de arqueobacterias. Preparadas para soportar
    temperaturas de hasta 250°C y 350 atmósferas de
    presión, estos microbios anaeróbicos
    –es decir, que no consumen oxígeno- crecen en unas
    condiciones hostiles próximas a las que presentaba la
    atmósfera primitiva: poco oxígeno y mucho
    CO2 .
    Resulta difícil de imaginar que haya formas de vida
    capaces de resistir temperaturas tan elevadas. En efecto, todas
    las moléculas biológicas se destruyen más o
    menos a los 150°C. Sin embargo, las arqueobacterias se las
    han ingeniado para evitar que esto ocurra. Así, por
    ejemplo, los enlaces en las proteínas parecen estar
    reforzados, y las moléculas de ADN aparece enrollada en
    sentido inverso, formando, gracias a un enzima denominado girasa
    inversa, una súper hélice positiva. Mediante este
    tipo de pliegue, se consiguen taponar ciertas aberturas que
    quedan en el ADN del resto de los seres vivos y que le hacen
    menos resistente al calor.
    Para los biólogos, el hecho de que las arqueobacterias
    sean las únicas criaturas equipadas para subsistir en los
    ambientes más inverosímiles, pues las hay que
    habitan también en medios
    extremadamente ácidos, alcalinos y salados, es un
    testimonio vivo de que, a pesar de las penosas condiciones que
    imperaron en la Tierra primitiva, los primeros organismos
    tuvieron la oportunidad de sobrevivir. Aún queda por
    contestar una cuestión: ¿Se origino la vida en las
    cercanías de las fumarolas o, por el contrario,
    llegó hasta allí huyendo de las amenazas
    cósmicas?

    El geofísico estadounidense Louis Lerma, del
    Lawrence Berkeley Laboratory, sostiene que la solución
    podría estar en las burbujas que se formaban en la
    superficie de los mares primitivos. Estas pompas pudieron hacer
    la función, al igual que la esfera de Miller,
    de reactores biológicos.
    Según este modelo, las
    burbujas que flotaban en el océano atraparon
    moléculas ricas en carbono, granos de arcilla y metales
    esparcidos en el aire por volcanes y
    cometas caídos. Al estallar, cada burbuja lanzaba a su
    alrededor diminutas gotas que, al evaporarse, arrastraban consigo
    concentrados de materia orgánica. Los rayos solares y los
    relámpagos hicieron el resto del trabajo, al favorecer la
    síntesis de moléculas complejas, como
    aminoácidos, fragmentos de ADN y ARN y ácidos
    grasos. Finalmente, las lluvias y las nevadas precipitaron a la
    superficie de la tierra estos precursores de la materia viva. De
    esta forma, todo quedaría 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 los primeros
    compuestos
    orgánicos sufrieron una metamorfosis para poder guardar
    una información genética
    y, al mismo tiempo, llevar a cabo reacciones catalíticas.
    ¿Fueron los ARN las moléculas agraciadas?
    ¿Cómo llegaron a ello?
    Esta cuestión plantea un nuevo dilema. Si la selección
    natural sólo puede actuar cuando ya existe un sistema
    autoreplicante que, además, necesariamente se basa en los
    propios ácidos nucleicos, ¿cómo se explica
    que los ARN evolucionaran para adquirir su poder
    genético?
    Para el profesor Graham Cairns-Smith de la Universidad de
    Glasgow, antes de que apareciesen las primeras formas de vida
    pudo existir un mundo de ¡organismos de barro!
    Efectivamente, los cristales de arcilla poseen la propiedad de
    replicarse, de crecer y, en cierto modo, de evolucionar por
    selección natural. Esto se debe a que los cristales no son
    perfectos, sino que albergan pequeños defectos que pueden
    repetirse. De esta forma, podrían aparecer cristales que
    se reprodujeran mejor que otros o que fuesen más
    resistentes que sus compañeros con distintas
    anomalías. En un momento determinado, estos sistemas
    arcillosos pudieron llegar a incluir en sus estructuras
    moleculares orgánicas, en concreto ARNs,
    que con el tiempo se apoderaron de las riendas.
    No se sabe cómo el ADN después le robó el
    protagonismo a su colega el ARN. Ni se conoce la manera en que la
    materia orgánica se conjuntó para dar origen a la
    primera célula.
    Estas y muchas otras son preguntas que la ciencia no
    acierta a contestar, tal vez esto se deba a que; "La Naturaleza
    está constituida de tal manera que es experimentalmente
    imposible determinar sus movimientos absolutos" (Albert Eisntein)
    Es decir al menos que ocurra espontánea y naturalmente,
    jamás podremos observar los fenómenos "divinos" de
    la naturaleza.

    4.
    Bibliografía

    AGUILERA, J. A. Luces y sombras sobre el origen de la
    vida. Mundo científico n° 136, junio de 1993.
    BROCKMAN, J. La tercera cultura.
    Colección Metamas. España,
    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. Evolución Prebiótica.
    Editorial Edudema. Salamanca, 1993.

    "Quiero saber como dios creó este mundo.
    No estoy interesado en estudiar este o aquel fenómeno, ni
    en el análisis de este o aquel elemento.
    Solo quiero conocer sus pensamientos."
    Albert Eisntein

     
    Trabajo enviado por:
    Angel Grimalt

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