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El panorama histórico




Enviado por gonzalez1010



    1. Los primeros
      antecedentes
    2. Redi y Spallanzani contra los
      vitalistas
    3. Pasteur y la generación
      espontánea
    4. La alternativa
      materialista
    5. La evolución
      química del universo
    6. La síntesis
      prebiológica de compuestos
      orgánicos
    7. Los sistemas
      precelulares
    8. Los primeros seres
      vivos
    9. De heterótrofos a
      autótrofos
    10. De sencillo a
      complejo
    11. La vida en el
      universo

    LOS PRIMEROS
    ANTECEDENTES

    La preocupación por conocer el origen de los
    seres vivos que nos rodean es, sin duda, tan antigua como el
    momento mismo en que las primeras sociedades
    humanas iniciaron el proceso de
    racionalización de sus relaciones de dependencia con la
    naturaleza y
    las empezaron a transformar en relaciones de dominio.

    Para los primeros recolectores de frutos, para los
    cazadores y los agricultores primitivos, era una experiencia
    común observar cómo los animales
    podían engendrar descendencia semejante a los
    progenitores.

    De estas observaciones surgió la idea de la
    generación espontánea, que habría de
    resultar una explicación útil, no sólo para
    comprender un fenómeno que era observado cotidianamente,
    sino que incorporado a los sistemas
    religiosos, se convirtió en el instrumento de
    creación de la vida en la Tierra que
    utilizó la multitud de dioses de las mitologías de
    todos los tiempos.

    Estas ideas creacionistas, impregnadas de un fuerte
    carácter idealista, fueron enriquecidas por
    las culturas mesopotámica y egipcia, y transmitidas a los
    filósofos jónicos que habitaban en
    las ciudades griegas del Asia
    Menor.

    Las teorías
    de la generación espontánea fueron desarrolladas
    por los griegos, pero aquellos que fundaron o pertenecían
    a las corrientes materialistas del pensamiento
    suprimieron de ellas los elementos místicos, o intentaron
    reducirlos a su mínima expresión. Para Tales de Mileto,
    Anaximandro, Jenófanes y Demócrito, la vida
    podía surgir del lodo, de la combinación del
    agua con el
    fuego, del mar, o de cualquier otra combinación de los
    elementos; pero en todo este proceso los
    dioses no intervenían, ya que habían sido
    suprimidos o relegados a planos de menor importancia.

    Este punto de vista habría de encontrarse con la
    oposición obstinada de los idealistas y en particular de
    Platón,
    quien, dos siglos más tarde, predicaría en Atenas
    un sistema
    filosófico de carácter
    idealista con el que pretendería encadenar al hombre y a la
    naturaleza
    misma a un mundo supernatural regido por los dioses.

    Es difícil apreciar en toda su magnitud el
    valor de la
    obra de Aristóteles en las ciencias, y en
    particular en la biología; algunas de
    sus observaciones no sólo subsistieron durante toda la
    antigüedad, sino que siguen siendo válidas hasta
    nuestros días. Pero sus ideas sobre el origen de la vida
    fueron menos acertadas y reflejan claramente el carácter
    idealista de su filosofía

    Es cierto que surgieron luego otras concepciones
    materialistas que se oponían a estos esquemas
    idealistas.

    Sin embargo, los puntos de vista aristotélicos se
    afianzaron y permanecieron casi indiscutibles durante cerca de
    dos mil años; el establecimiento de la Iglesia
    cristiana en el Imperio Romano y
    las hábiles piruetas filosóficas de los Concilios y
    los neoplatónicos, incorporaron las ideas creacionistas de
    Platón
    y Aristóteles a los dogmas teológicos,
    transformando y reagrupando algunos conceptos, como el de la
    entelequia, que pronto pasó a ser equivalente al del
    alma.

    La Iglesia
    aceptó de buen grado la idea de la generación
    espontánea, ligándola a la mitología bíblica, y las obras e
    ideas de los materialistas fueron olvidadas o
    perseguidas.

    REDI Y SPALLANZANI
    CONTRA LOS VITALISTAS

    En su libro Ortus
    Medicinae dice:

    … Las criaturas tales como los piojos, garrapatas,
    pulgas y 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 al 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!

    La actitud de los
    hombres había sufrido cambios sustanciales con la
    desaparición del feudalismo.
    Incrédulos, los científicos reavivan su capacidad
    crítica; se empiezan a librar de la pesada carga que
    constituía la herencia de
    Aristóteles y comienzan a someter a la
    experimentación todas las ideas y teorías. Imbuido plenamente de este
    espíritu, Francesco Redi, un médico toscano asesta
    en 1668 los primeros golpes experimentales a la teoría
    de la generación espontánea. Preocupado por el
    origen de los gusanos que infestaban la carne, logró
    demostrar que éstos no eran sino larvas que
    provenían de los huevecillos depositados por las moscas en
    la misma carne. Sus experimentos,
    vistos ahora, nos parecen sencillos: simplemente colocó
    trozos de carne en recipientes tapados con muselina. No solamente
    no se agusanó la carne, sino que al examinar la tela pudo
    observar en ella los huevecillos que no habían podido
    atravesarla.

    En Inglaterra,
    Needham intentó demostrar la existencia de una fuerza vital
    mediante cientos de experimentos, en
    los cuales llenaba botellas con caldos nutritivos, los
    hervía durante dos minutos aproximadamente, y luego las
    sellaba. Inevitablemente, y a pesar de todas sus precauciones,
    los caldos se infestaban de microorganismos. Needham
    concluyó que la generación espontánea de
    microorganismos era el resultado obligado de la materia
    orgánica en descomposición, al ser animada por una
    fuerza
    vital.

    Pero, en Italia, Lazzaro
    Spallanzani no aceptó las conclusiones de Needham.
    Convencido de que los resultados que éste había
    obtenido eran provocados por una esterilización
    insuficiente, repitió los experimentos hirviendo sus
    medios de
    cultivo durante lapsos mayores, y en ningún caso
    aparecieron microbios en ellos.

    PASTEUR Y LA
    GENERACIÓN ESPONTÁNEA

    En realidad, Pasteur había trabajado desde antes
    de 1862 en los problemas de
    la acidificación de la leche, de la
    fermentación del jugo de uva y de la
    transformación del vino en vinagre. Esta experiencia le
    permitió diseñar una serie de experimentos
    sencillos y elegantes que acabaron por negar por completo la idea
    de la generación espontánea.

    Lo primero que hizo Pasteur fue demostrar que en el
    aire había
    una gran cantidad de microorganismos. Para ello, filtró
    aire a
    través de algodón, que luego disolvió, y
    pudo así observar en el residuo sólido que
    obtenía una gran cantidad de microorganismos.

    Lo que Pasteur no dijo en público, fue su
    convicción de que en la historia de la Tierra la
    generación espontánea tuvo que haber ocurrido al
    menos una vez, porque, de otra forma, ¿cómo
    explicar el origen de los seres vivos?

    Ciertamente los experimentos de Pasteur representaron un
    triunfo de la ciencia
    contra el oscurantismo y el misticismo de los vitalistas; pero
    también vinieron, a colocar en aprietos a los
    científicos que se quedaban por el momento sin la
    única teoría
    que explicaba el origen de la vida
    en la Tierra. Los
    experimentos de Pasteur eran, en este sentido, concluyentes e
    irrefutables.

    LA ALTERNATIVA MATERIALISTA

    MECANICISMO Y PANSPERMIA

    La atención que atrajeron sobre sí los
    resultados de los experimentos de Pasteur, habría de
    provocar el abandono parcial del estudio del origen de la
    vida.

    Pero no todos compartían este desdén por
    una cuestión tan fundamental. Algunos, como los
    científicos que pertenecían a las escuelas
    mecanicistas, trataron de resolverlo, aunque infructuosamente, al
    proponer que en el pasado había surgido, gracias a un
    feliz accidente, una "molécula viviente".

    Otra posible solución fue sugerida por Arrhenius
    en 1908, quien propuso lo que él llamó la
    teoría de la panspermia. De acuerdo con ésta, la
    vida habría surgido en la Tierra
    desarrollándose a partir de una espora o una bacteria que
    llegó del espacio exterior, y que a su vez se
    habría desprendido de un planeta en el que hubiese vida. A
    la teoría de la panspermia, sin embargo, era fácil
    oponer dos argumentos: por una parte, las condiciones del medio
    interestelar son poco favorables para la supervivencia de
    cualquier forma de vida, incluyendo las esporas y, por otro lado,
    Arrhenius no solucionaba el problema del origen de la vida ya que
    no explicaba cómo se podría haber originado en ese
    otro planeta hipotético del cual se habría
    desprendido la espora o la bacteria.

    DARWIN, ENGELS Y EL EVOLUCIONISMO

    A partir de la segunda mitad del siglo XIX, el pensamiento
    científico había sufrido una transformación
    revolucionaria con la aparición de la obra de Charles
    Darwin, El origen
    de las especies. Si bien es cierto que muchos autores anteriores
    a Darwin se
    habían preocupado por el problema de la evolución de las especies, él fue el
    primero en proponer que las especies no son invariables, sino
    que, basado en su teoría de la selección
    natural, postulaba que cambiaban constantemente.

    Darwin no habla en su obra, explícitamente del
    problema del origen de los seres vivos, pero ciertamente daba un
    marco de referencia estrictamente materialista para estudiarlo,
    restando con ello toda validez al pensamiento vitalista.
    Más aún, Darwin, con su prudencia característica, que le llevó a no
    abordar públicamente el asunto, en privado escribió
    a un amigo diciendo que:

    … si pudiéramos (y qué "si" tan grande)
    concebir un pequeño charco de agua templada,
    con toda clase de sales nitrogenadas y fosfóricas, y con
    luz, calor y
    electricidad,
    se formaría químicamente de allí un
    compuesto proteínico capaz de sufrir transformaciones
    aún más complejas, pero hoy en día un
    compuesto así sería inmediatamente devorado o
    absorbido; y

    esto no hubiera ocurrido antes de que aparecieran los
    seres vivos…

    Ciertamente, aquí están plasmadas las
    ideas de Darwin acerca del origen de la vida; pero ni las hizo
    públicas, ni tampoco el desarrollo de
    la ciencia en sus
    días, en especial el de la química
    orgánica, había alcanzado un nivel que permitiese
    la comprobación experimental de esta
    posibilidad.

    Federico Engels, por su parte, preparando su obra
    Dialéctica de la naturaleza, se preocupó
    también por el origen de la vida.

    Engels señaló claramente que la vida en la
    Tierra no era el resultado de la intervención divina ni un
    accidente de la materia, sino
    que representaba un paso más en los procesos de
    evolución de la naturaleza, dentro de los
    cuales la materia puede alcanzar niveles de complejidad
    creciente, yendo de lo inorgánico a lo orgánico y
    de lo orgánico a lo biológico.

    LA TEORÍA DE OPARIN-HALDANE

    En 192 1, un joven bioquímico soviético,
    Alexander I. Oparin, presentó ante la Sociedad Botánica de Moscú un breve trabajo
    en el que concluía que los primeros compuestos
    orgánicos se habían formado
    abióticamente sobre la superficie del planeta, previamente
    a la aparición de los seres vivos, y que éstos se
    habían desarrollado a partir de las sustancias
    orgánicas que les precedieron. En 1924 apareció un
    libro del
    propio Oparin titulado El origen de la vida, en ruso, en donde
    desarrollaba con bastante más detalle su hipótesis materialista sobre el origen de
    la vida.

    EL REPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    La teoría de Oparin-Haldane habría de
    influir, de una manera decisiva, sobre prácticamente todos
    los científicos que se preocuparon por el problema del
    origen de la vida a partir de 1930, gracias a que sus
    planteamientos abrían, por una parte, la posibilidad de
    experimentar diversas alternativas y por otra, el desarrollo de
    diversas disciplinas científicas como la bioquímica, la astronomía, la geología y
    muchas otras más que permitieron ir reconstruyendo los
    procesos de
    evolución previos a la aparición de la vida en la
    Tierra.

    LA
    EVOLUCIÓN QUÍMICA DEL
    UNIVERSO

    EL ORIGEN DE LOS ELEMENTOS
    QUÍMICOS

    Aproximadamente el 95% de la materia viviente
    está constituida por hidrógeno, carbón,
    nitrógeno y oxígeno, que junto con muchos otros
    elementos de la Tabla
    Periódica se encuentran organizados formando proteínas,
    ácidos
    nucleicos, lípidos y
    carbohidratos
    y muchas otras moléculas complejas. Estos mismos elementos
    son los más abundantes en el
    universo.

    La respuesta a esta pregunta la podemos encontrar
    estudiando la estructura y
    la evolución de las estrellas. Estos cuerpos, que se
    forman a partir del colapso gravitacional de grandes nubes de
    hidrógeno y polvo que existen en la galaxia, alcanzan
    temperaturas y presiones tan grandes en su interior que generan
    energía que se convierte en radicación luminosa que
    es emitida al espacio.

    LAS MOLÉCULAS INTERESTELARES

    Como resultado de los procesos de evolución
    estelar, las nubes de hidrógeno y polvo que existen entre
    las estrellas de la galaxia se van enriqueciendo en elementos
    químicos. Debido a las bajas densidades del medio
    interestelar, se consideraba que era poco probable que los
    átomos interaccionaran entre sí para formar
    compuestos químicos. A pesar de que en 1937 se
    descubrieron moléculas interestelares sencillas, como los
    radicales metilidina (CH+) y cianógeno (CN-), se pensaba
    que solamente existían en cantidades minúsculas, y
    que no podrían existir moléculas más
    complejas.

    La mayoría de las moléculas que se han
    descubierto en el medio interestelar tienen un carácter
    orgánico; es decir, contienen al menos un átomo de
    carbón en su estructura.
    Por otra parte, debido a que el formaldehído y el
    ácido cianhídrico, que son muy abundantes en el
    medio interestelar, reaccionan fácilmente entre sí
    para formar aminoácidos, es posible que en las nubes
    más densas del material interestelar existan
    moléculas más complejas como la glicina y la
    alaniha, dos aminoácidos sencillos, y otras tales como la
    purina y la urea.

    EL ORIGEN DEL SISTEMA
    SOLAR

    Las nubes más densas y oscuras de la galaxia,
    donde las moléculas existen en mayor abundancia, se
    encuentran también sujetas a un proceso de
    contracción gravitacional, durante el cual se fragmentan
    en trozos de diferente masa y tamaño.

    Hace aproximadamente cuatro mil quinientos millones de
    años el Sol
    empezó a emitir energía generada por procesos
    termonucleares que ocurrían en su interior, y al hacerlo
    empujó hacia las partes externas de la nebulosa solar el
    material gaseoso más ligero. Los planetas que
    se formaron a partir de la condensación del material del
    disco que giraba alrededor del Sol quedaron separados en dos
    grandes grupos, de
    acuerdo con su composición química.

    LA SÍNTESIS
    PREBIOLÓGICA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS

    LA TIERRA PRIMITIVA

    Si bien es cierto que la Tierra se formó, junto
    con el resto del Sistema Solar, de
    una nube densa de material interestelar que contenía una
    gran cantidad de compuestos
    orgánicos, es poco probable que estas moléculas
    hayan podido sobrevivir a las altas temperaturas que se generaron
    en las partes internas de la nebulosa solar durante su
    colapso.

    EL EXPERIMENTO DE MILLER-UREY

    uno de los primeros experimentos que vino a demostrar
    que los procesos de evolución química que
    antecedieron a la vida pudieron haber ocurrido en la Tierra
    primitiva, fue el que realizó en 1953 Stanley L. Miller,
    trabajando bajo la dirección del profesor Harold C. Urey. Para
    llevarlo a cabo intentaron simular en el laboratorio
    las posibles condiciones de la atmósfera secundaria
    de la Tierra. Colocaron una mezcla de hidrógeno, metano y
    amoniaco en un matraz, al que le llegaba constantemente vapor de
    agua y en el cual se colocaron electrodos que produjeron
    descargas eléctricas durante una semana; al cabo de
    ésta, se analizó el agua que se
    había condensado al enfriarse y que tenía disueltos
    los productos de
    las reacciones
    químicas.

    SIMULANDO LA TIERRA PRIMITIVA

    Usando diferentes fuentes de
    energía y mezclas de
    gases, los
    investigadores rápidamente llegaron a una
    conclusión: siempre que no existiese oxígeno
    libre en los dispositivos experimentales donde se simulaba la
    atmósfera
    primitiva, se podían formar compuestos orgánicos
    complejos..

    Los experimentos posteriores, si bien estaban basados en
    los principios
    generales del de Miller-Urey, se fueron haciendo cada vez
    más complicados. Ya no solamente se simulaba la
    atmósfera primitiva sino, como lo hizo Ponnamperuma,
    también la hidrosfera, colocando un matraz en el que
    el agua se
    vaporizaba y acumulaba todos los productos de
    la reacción de una atmósfera reductora que en
    contacto directo con ella, formaba una "sopa
    primitiva".

    LAS REACCIONES DE CONDENSACIÓN

    El siguiente paso trascendental en la evolución
    prebiológica era la aparición de los enlaces
    cóvalentes que permitiría la formación de
    moléculas tales como los nucleótidos, los
    péptidos y los lípidos, y
    la posterior aparición de polímeros como los
    polisacáridos, los polinucleótidos y los
    polipéptidos. Sin embargo, para que éstos
    polímeros se puedan formar, es necesario que ocurran las
    llamadas reacciones de condensación, que implican la
    formación de moléculas de agua a partir de grupos
    químicos presentes en los movimientos que se unirán
    entre sí por medio de enlaces covalentes.

    EL PROBLEMA DE LA ASIMETRÍA

    Estamos habituados a considerar algunos objetos que
    existen en la naturaleza como imágenes
    especularas de otros. Por ejemplo, la mano derecha es en cierta
    forma la imagen especular
    de la mano izquierda aun cuando su forma sea básicamente
    la misma, el hecho de que la una sea la imagen al espejo
    de la otra, impide que podamos utilizar un guante izquierdo para
    una mano derecha, y análogamente, no podemos superponer
    una mano izquierda a una derecha. Con las moléculas, sobre
    todo con las más complicadas, sucede lo mismo: existen dos
    formas, una de ellas orientada hacia la derecha, que se designa
    anteponiendo la letra D al nombre de la molécula y otra,
    que puede ser químicamente idéntica, que es la
    imagen especular orientada hacia la izquierda, y que se designa
    anteponiendo la letra L.


    LOS SISTEMAS
    PRECELULARES

    LA FORMACIÓN DE SISTEMAS
    POLIMOLECULARES

    Paralelamente a la formación abiótica de
    los polímeros que ocurría en las arcillas y los de
    los charcos situados en la orillas de los mares primitivos, se
    daba un proceso de gran importancia cualitativa: formación
    de pequeños sistemas constituidos por gotitas de agua de
    tamaño microscópico en las que se encontraban
    disueltas grandes cantidades de estos mismos polímeros y
    de muchas sustancias orgánicas.

    Este tipo de sistemas, que seguramente antecedieron a la
    formación de las primeras células,
    representan un cambio
    fundamental en la
    organización de la materia que podemos estudiar a
    partir de modelos que
    fácilmente se forman en el laboratorio,
    tales como los coacervados y las microesférulas
    proteicas.

    LOS COACERVADOS

    Uno de los modelos,
    más. estudiados como un posible antecesor de las primeras
    células
    es el de los coacervados. Originalmente fueron sugeridos como un
    modelo del
    citoplasma por un químico holandés, B. de Jong,
    quien demostró que mezclando dos soluciones
    diluidas de compuestos de alto peso molecular, como proteínas
    y carbohidratos,
    se podían obtener gotitas microscópicas donde las
    macromoléculas tendían a agregarse como resultado
    de cargas eléctricas opuestas. Estas gotitas, que Jong
    llamó. coacervados, quedaban suspendidas en la matriz
    líquida, en la cual se daba una disminución notable
    en la concentración de las macromoléculas a medida
    que éstas se iban acumulando en las gotas de
    coacervado.

    LAS MICROESFÉRULAS PROTEICAS

    Sidney W. Fox, en cambio, ha
    sugerido que las primeras células fueron directamente
    precedidas por lo que él ha llamado microesférulas
    proteicas, que son pequeñas gotitas que se forman en
    soluciones
    concentradas de proteinoides, y cuyas dimensiones son comparables
    a las de una célula
    típica. Estas pequeñas esferas, que suelen ser muy
    resistentes, se forman fácilmente y en grandes cantidades
    a partir de aminoácidos que se polimerizan por
    acción del calor; estos
    proteinoides, disueltos en agua hirviendo, dan lugar a las
    microesférulas al enfriarse la solución, y en
    condiciones, adecuadas de pH y de
    concentraciones salinas.

    SULFOBIOS Y COLPOIDES

    A principios de la
    década que se inició en 1930, un científico
    mexicano, don Alfonso L. Herrera, preocupado también por
    el problema del origen de la vida, empezó a experimentar
    con una serie de estructuras
    minúsculas, con apariencia de microorganismos, que formaba
    a partir de la mezcla de diferentes proporciones de sustancias
    tales como aceite, gasolina y diversas resinas. De esta forma,
    logró obtener una gran variedad de estructuras,
    algunas de las cuales, enviadas a diferentes
    microbiólogos, fueron identificadas como diversas especies
    de microorganismos.

    En 1942 publicó un artículo en el que
    describió la formación de lo que llamó
    sulfobios, que no eran sino microestructuras organizadas con
    apariencia de células, formadas a partir de tiocianato de
    amonio y formalina. Informaba, al mismo tiempo, de la
    síntesis de dos aminoácidos y de
    otros productos, de condensación, incluyendo algunos
    pigmentos.

    EL ORIGEN DE LAS MEMBRANAS

    El estudio de los posibles precursores de las
    células demuestra la importancia de aislar el interior de
    las gotas de coacervados o de las microesférulas del medio
    externo, permitiendo al mismo tiempo el
    intercambio de materia y energía. Este tipo de funciones, junto
    con otras más complejas, las realizan actualmente las
    membranas biológicas, y están directamente
    relacionadas con su estructura misma.

    LOS PRIMEROS SERES VIVOS

    EL ORIGEN DEL CÓDIGO
    GENÉTICO

    Todos los seres vivos en la Tierra poseen dos tipos
    fundamentales de moléculas, sin las cuales no podemos
    imaginarnos la existencia de sistemas vigentes: las
    proteínas y los ácidos
    nucleicos. En particular, la compleja molécula de DNA,
    cuya estructura de doble hélice conocemos gracias a los
    trabajos de Wilkins, Watson y Crick, es el centro coordinador de
    un conjunto de complicadas reacciones
    químicas que permiten el mantenimiento
    de la vida y la evolución de los organismos.

    En segundo lugar, la molécula de DNA, puede
    producir copias de sí misma, garantizando la continuidad
    genética a
    medida que los organismos se van reproduciendo, al transmitir a
    sus descendientes la información necesaria para la
    síntesis de sus propias proteínas. Sin embargo,
    durante este proceso pueden ocurrir cambios en la molécula
    de DNA que se ha autocopiado. De este modo, la información que se transmite es alterada,
    produciendo mutaciones que permiten la eventual evolución
    de los sistemas biológicos.

    DE PROTOBIONTES A EUBIONTES

    La aparición de sistemas polimoleculares cada vez
    más complejos condujo con toda seguridad a un
    número muy grande de estructuras precelulares que se
    diferenciaban entre sí por su grado de organización interna, por el tipo de
    sustancias que los conformaban y por su estabilidad. Todos ellos,
    sin embargo, tenían una propiedad en
    común, fundamental para su evolución: eran sistemas
    abiertos, capaces de intercambiar constantemente materia y
    energía con el medio
    ambiente, creciendo y fragmentándose a menudo en otros
    sistemas similares. Este nuevo nivel de organización de la materia llevó a
    la aparición de lo que Oparin ha llamado los protobiontes,
    es decir, de los sistemas precelulares que en el curso de
    millones de años fueron adquiriendo gradualmente las
    características de complejidad que les
    permiten convertirse en los antecesores directos de los primeros
    seres vivos.

    EL CASO DE LOS VIRUS

    El estudio de los virus ha
    demostrado que en su mayoría no son sino pequeñas
    cápsulas de proteínas que rodean una
    molécula de un ácido nucleico; este tipo de
    estructura, aparentemente tan simple, ha llevado a algunos a
    sugerir que los virus son los
    representantes contemporáneos de los primeros organismos
    que aparecieron en la Tierra.

    Al pequeñísimo tamaño de los virus
    que permite verlos únicamente al microscopio
    electrónico, y a su simplicidad estructural, hay que
    agregar una propiedad
    igualmente sorprendente: las soluciones virales se pueden
    cristalizar y permanecer inertes por años. Pero cuando los
    cristales se disuelven en agua y se ponen en contacto con
    células vivas, los virus las pueden infestar
    inmediatamente.

    LOS FÓSILES MÁS ANTIGUOS

    El estudio de las rocas
    sedimentarias del Precámbrico ha permitido reconstruir
    parte de la historia de los inicios de
    la vida en nuestro planeta. No ha sido ésta una tarea
    fácil: muy pocos de los sedimentos de mayor
    antigüedad has escapado a las alteraciones a que está
    sujeta la corteza terrestre por acción de los procesos
    geológicos que la transforman constantemente.

    A pesar de ello, los trabajos de los
    micropaleontólogos, entre los que destacan Tyler,
    Barghoorn y Schopf, han logrado demostrar la existencia de
    fósiles microscópicos en rocas
    sedimentarias precámbricas localizadas en la
    formación de Fig Tree, en el África del Sur, y que
    tienen una edad de aproximadamente tres mil doscientos millones
    de años.

    DE
    HETERÓTROFOS A AUTÓTROFOS

    LA APARICIÓN DE LOS
    AUTÓTROFOS

    Los primeros seres vivos que aparecieron en la Tierra
    eran seguramente muy similares a los organismos unicelulares
    más primitivos que existen actualmente, tales como las
    bacterias

    Y las algas verde-azules. Tenían, sin embargo, un
    rasgo distinto: con seguridad eran
    heterótrofos; es decir, no fabricaban sus propios alimentos, sino
    que los tomaban ya elaborados de la gran cantidad de materia
    orgánica disuelta en los mares primitivos, y que se
    había formado abióticamente.

    Estas sustancias, incorporadas al interior de las
    primeras células, eran utilizadas para obtener
    energía aprovechable biológicamente por medio de la
    fermentación anaerobia, un proceso que es
    poco eficiente desde un punto de vista energético.
    Seguramente en forma similar a como la realizan algunas bacterias
    contemporáneas, como las responsables de la gangrena, eran
    capaces de fermentar muchos tipos de carbohidratos; pronto se
    dio, por un proceso de evolución biológica, un gran
    salto, al aparecer bacterias que eran capaces de incorporar el
    dióxido de carbono
    (CO2 )presente en la atmósfera a compuestos
    reducidos de origen metabólico utilizando para ello el
    ácido sulfhídrico (H2S)
    atmosférico mediante procesos fotosintéticos
    primitivos. Aparecieron después bacterias que utilizaban
    las moléculas de sulfatos, mucho más
    energéticas, liberando a su vez el H2S como un
    producto
    secundario.

    LA TRANSFORMACIÓN DE LA ATMÓSFERA
    REDUCTORA

    La aparición de organismos fotosintéticos
    que liberaban oxígeno provoco una serie de cambios
    fundamentales en la composición química de la
    atmósfera terrestre. Aunque algunas moléculas de
    agua eran fotodisociadas por la radiación
    ultravioleta, lo cual provoca la formación de una
    pequeña capa de ozono,
    la atmósfera tenía un carácter
    básicamente reductor, dado por la presencia de
    hidrógeno libre y compuestos hidrogenados. Sin embargo,
    como resultado de los procesos fotosintéticos que
    ocurrían en los organismos que contenían clorofila,
    hace unos tres mil millones de años se empezó a
    acumular lentamente el oxígeno libre en la
    atmósfera, transformando se de reductora a
    oxidante.

    LA EVOLUCIÓN DEL METABOLISMO

    Aunque los primeros seres vivos que surgieron en la
    Tierra eran muy sencillos tanto estructural como funcionalmente,
    requerían de cualquier manera de un aparato
    catalítico, tal vez de origen abiótico
    inicialmente, capaz de regular las tasas de las reacciones
    químicas que formaban la base de su metabolismo.
    Sin embargo, en el curso de la evolución biológica
    fueron apareciendo sustancias cada vez más complejas y
    específicas, cuya presencia en un organismo implicaba un
    metabolismo
    más eficiente, y que podían ser transmitidas a los
    descendientes que eran entonces más competentes que otros
    en las poblaciones primitivas, para sintetizar proteínas.
    Es decir, que como resultado de un cambio en la
    información genética
    de un organismo, aparecían mutaciones con ventajas
    selectivas que eran transmitidas a sus descendientes, de manera
    que las generaciones sucesivas tendrían una frecuencia
    cada vez mayor de la nueva capacidad
    metabólica.

    LA EVIDENCIA FÓSIL

    Los resultados de las investigaciones
    que Barghoorm y sus colaboradores han desarrollado trabajando en
    rocas sedimentarias provenientes de la llamada formación
    Gunflint, en Canadá, aportan evidencias concretas sobre la
    evolución de los organismos fotosintéticos durante
    el periodo precámbrico.

    Al analizar muestras de la formación Gunflint,
    que tiene una edad de aproximadamente dos mil millones de
    años, han logrado identificar una gran variedad de
    fósiles muy similares a algunas algas verde-azules
    contemporáneas, sobre todo las pertenecientes a los
    géneros Oscillatoria y Lyngbya. La mayor parte de los
    fósiles encontrados en esta formación, son
    estructuras filamentosas que llegan a tener hasta varios cientos
    de micras de largo y en las cuales es posible distinguir
    estructuras internas como tabiques de separación. Algunos
    fósiles asociados a estas estructuras son de forma
    esférica; tal vez representen cianofíceas
    unicelulares, aunque algunos autores piensan que podría
    tratarse de las endoesporas fosilizadas de las formas
    filamentosas.

    DE SENCILLO A COMPLEJO

    PROCARIONTES Y EUCARIONTES

    Con la excepción de los virus, que
    podríamos llamar acelulares, todos los organismos
    terrestres pertenecen a una u otra de estas dos
    categorías: la de los organismos formados por
    células que carecen de núcleo, llamados
    procariontes, o bien la de los formados por células que
    poseen un núcleo, o sea los eucariontes.

    Esta distinción entre dos grupos de seres vivos,
    cuya importancia evolutiva ha sido comprendida apenas
    recientemente, en opinión de muchos biólogos, tiene
    un significado mayor que la separación de los organismos
    en plantas y
    animales, que
    era la base de los esquemas tradicionales de
    clasificación.

    Ambos tipos de organismos pueden estar representados por
    formas unicelulares o pluricelulares; aunque los procariontes
    nunca llegan a alcanzar la complejidad y el tamaño de los
    eucariontes pluricelulares. De hecho, los procariontes
    típicos, como las bacterias y las cianofíceas, son
    organismos simples, en los cuales las moléculas de DNA se
    encuentran mezcladas con el resto del material del citoplasma, en
    el cual no existen mitocondrias, cloroplastos ni estructuras
    ciliares complejas. Las células procariontes, de
    dimensiones reducidas, se nutren básicamente por
    absorción de material, aunque existe un número
    considerable de bacterias fotosintéticas y de algas
    verde-azules; en general, las procariontes se reproducen por
    fisión o por otros mecanismos igualmente
    sencillos.

    LA TEORIA SIMBIOTICA DE LA EVOLUCION

    Lynn Margulis, en cambio, ha sugerido una alternativa
    radicalmente diferente respecto de la teoría que sostiene
    que las células eucariontes evolucionaron de una especie
    procarionte por procesos de diferenciación intracelular.
    Basándose también en el hecho de que existe
    material genético en cloroplastos y mitocondrias que es
    independiente del contenido en el núcleo, Margulis ha
    propuesto que estos organelos eran en realidad organismos
    procariontes independientes que vivían en ámbitos
    cercanos y que entraron en simbiosis dando origen a las
    células eucariontes.

    Esta teoría sugiere que los cloroplastos, las
    mitocondrias y los flagelos de las células eucariontes no
    son sino los remanentes de procariontes que se simplificaron a lo
    largo de un proceso de endosimbiosis. Margulis ha supuesto que la
    secuencia de los eventos que
    condujeron a la aparición de los eucariontes estuvo
    precedida por la presencia, en la Tierra primitiva, de
    procariontes ancestrales entre los cuales existían formas
    heterotráficas y otras fotoautotróficas. Prosigue
    diciendo que un procarionte amiboideo engulló, sin
    digerirlo, un organismo procarionte de respiración aerobia, que persiste hasta la
    fecha en forma modificada como mitocondria en las células
    eucariontes contemporáneas.

    Después, este primer sistema simbiótico se
    asoció con procariontes semejantes a las espiroquetas,
    adquiriendo de esta manera un mecanismo de movilidad que luego se
    transformó, en el curso del tiempo, en el mecanismo
    mitótico y en los flagelos de las eucariontes actuales. De
    este sistema, ciertamente más complejo surgieron las
    células eucariontes animales. Otros sistemas, en cambio,
    ya con procariontes semejantes a las espiroquetas asociadas a
    ellos, entraron a su vez en simbiosis con procariontes
    fotosintéticos tales como las cianofíceas o las
    bacterias fotosintéticas, de donde surgirían
    después los antecesores de las algas eucariontes y de las
    plantas
    verdes.

    Finalmente, la diferenciación de una membrana
    nuclear, la aparición de un mecanismo mitótico que
    permitía una distribución más adecuada del
    material genético y el surgimiento de los cromosomas
    marcó la aparición de las células
    eucariontes contemporáneas.

    LA FAGOCITOSIS Y EL ORIGEN DE LOS
    EUCARIONTES

    Una tercera teoría para explicar el origen de las
    células eucariontes a partir de las procariontes ha sido
    sugerida recientemente por Cavalier-Smith; él supone que
    la evolución de la endocitosis (fagocitosis y pinocitosis)
    pudo haber jugado un papel
    fundamental en la aparición de las células
    eucariontes. Pero a diferencia de Margulis, no propone que este
    proceso de fagocitosis haya sido importante para conducir a la
    endosimbiosis, sino que proveyó a las procariontes
    iniciales de un mecanismo físico para lograr la
    compartamentalización celular, que permite entender no
    únicamente los orígenes de las mitocondrias, los
    plástidos y aun el núcleo mismo, sino
    también sus propiedades características.

    Cavalier-Smith supone que el ancestro común a
    todas las eucariontes era una cianofícea unicelular,
    facultativamente fototrófica, incapaz de fijar
    nitrógeno, pero que podía liberar oxígeno
    mediante procesos fotosintéticos y capaz también de
    realizar respiración aerobia basada en citocromos y
    otras moléculas transportadoras de electrones. El primer
    paso que conduciría a las eucariontes sería la
    pérdida de la pared celular en un alga de este tipo, que
    viviese en un medio bentónico poco profundo y rico en
    restos orgánicos y bacterias que pudiese engullir. La
    aparición de compartimientos intracelulares como resultado
    de la fagocitosis llevaría entonces a la
    especialización de cada uno de estos compartimientos en
    funciones
    específicas, lo cual daría una ventaja selectiva
    sobre otras células en las cuales este proceso no se
    hubiese llevado a cabo.

    LA DIVERSIFICACIÓN DEL MUNDO
    VIVO

    Aún cuando no comprendemos los procesos que
    dieron origen a las eucariontes, su aparición hacia el
    final del Precámbrico marca un cambio
    fundamental en la
    organización y la evolución de los seres vivos.
    La aparición de células nucleadas abría las
    puertas a la reproducción sexual, la cual involucra la
    recombinación de las características heredables, y
    que es la clave de la variabilidad genética que
    llevó a una complejidad creciente de forma y función a
    todos los niveles de organización
    biológica.

    LA VIDA
    EN EL UNIVERSO

    LA EXOBIOLOGíA

    La posibilidad de que exista vida extraterrestre ha
    inquietado a los hombres de ciencia y a
    los filósofos desde tiempos muy antiguos. En el
    siglo XVI, Giordano Bruno escribió una obra en la que
    afirmó que las estrellas no eran sino otros soles, en
    torno a los
    cuales también giraban planetas donde
    existían múltiples formas de vida. Las ideas de
    Bruno, demasiado avanzadas para su época, lo
    habrían de conducir a la muerte.
    Víctima de la intolerancia religiosa y de la
    superchería eclesiástica, en 1600 es llevado a la
    hoguera de la Inquisición en Roma.

    Poco a poco se fueron extendiendo entre los hombres de
    ciencia concepciones similares a las de Bruno, Kepler, Newton y
    muchos otros más estaban seguros de que
    existía vida en otros planetas. En la mayoría de
    los casos, sin embargo, estas ideas no eran sino especulaciones
    que carecían de una base científica que pudiera
    resistir sólidamente una crítica
    cuidadosa.

    La teoría de la panspermia de Arrhenius, por
    ejemplo, tiene implícita la noción de vida
    extraterrestre. Sin embargo, no fue sino hasta la
    formulación de la teoría de Oparin-Haldane, que
    explica satisfactoriamente el origen de los seres vivos en la
    Tierra, cuando los hombres de ciencia contaron con un marco de
    referencia adecuado que permitió fundamentar
    científicamente la posibilidad de que en otras partes del
    universo se
    originasen y desarrollaran otras formas de vida.

    VENUS Y MARTE

    De todos los planetas que existen en el Sistema Solar, el
    más parecido a la Tierra es Venus. Los tamaños, las
    masas y las densidades de ambos planetas son muy similares;
    además, se encuentran situados a distancias del Sol que de
    alguna manera son comparables.

    Esta similitud de características llevó a
    algunos científicos a suponer que en la superficie de
    Venus podrían existir organismos; sin embargo, la gran
    cantidad de nubes que existen en su atmósfera
    impedía el examen de su superficie y esta cuestión
    permaneció abierta durante mucho tiempo, hasta que
    descendieron en Venus satélites
    espaciales enviados por Estados Unidos y
    la URSS.

    LOS PLANETAS EXTERIORES

    Más allá de la órbita de Marte se
    encuentran, en el Sistema Solar, muchos otros cuerpos de interés
    para comprender los procesos de origen de la vida en la Tierra, y
    de posibles implicaciones exobiológicas; sin embargo, las
    temperaturas de esta parte del sistema planetario son
    aparentemente demasiado bajas para permitir la aparición y
    el desarrollo de organismos vivos.

    A pesar de las bajas temperaturas, algunos cuerpos como
    Júpiter y Titán (una de las lunas de Saturno),
    pueden ser el sitio dónde estén ocurriendo procesos
    de evolución química similares a los que
    precedieron el origen de la vida en la Tierra. Júpiter es
    el más masivo de todos los planetas del Sistema Solar, y
    aunque un análisis somero podría suprimirlo
    como un sitio de interés
    desde un punto de vista exobiólógico, debido al
    alto valor de su
    gravedad y a sus bajas temperaturas, su atmósfera
    está compuesta de metano, amoniaco, hidrógeno y
    agua lo cual la hace comparable a la atmósfera secundaria
    que alguna vez poseyó la Tierra.

    ¿BIOQUÍMICAS
    EXÓTICAS?

    A pesar de la extraordinaria diversidad que es posible
    observar en el mundo vivo, existe una unidad bioquímica
    fundamental entre todos los organismos terrestres, que dependen,
    entre otros factores, de las propiedades químicas del
    carbón y de la utilización del agua como un
    solvente. Sin embargo, algunos autores han sugerido que en otras
    partes del universo pudieran
    existir formas de vida con químicas totalmente diferentes
    de las de la vida terrestre, lo cual les permitiría
    soportar condiciones ambientales en las que la vida, tal como la
    conocemos, no se podría ni siquiera originar; una
    posibilidad que a veces se menciona, por ejemplo, es la de
    organismos que utilizarían como solvente el amoniaco, que
    tiene un punto de congelación más bajo que el del
    agua y que por tanto podría permanecer en estado
    líquido en planetas donde el agua sería un
    sólido; o bien, por el contrario, formas de vida basadas
    en el silicio o el azufre, que podrían resistir
    temperaturas mucho más altas que las que pueden soportar,
    sin carbonizarse, los organismos terrestres.

    ¿OTROS SISTEMAS PLANETARIOS?

    Si bien durante mucho tiempo se pensó que la
    formación del Sistema Solar había sido el resultado
    de algún evento relativamente poco frecuente en la
    galaxia, como el choque de dos estrellas, hoy en cambio los
    astrónomos se inclinan a creer que el origen de los
    sistemas planetarios como el nuestro puede ser un proceso
    común en la evolución de las nubes densas del
    material interestelar.

    ¿Cuántos sistemas planetarios existen en
    la Vía Láctea? Ésta es en realidad una
    pregunta difícil de responder; a diferencia de las
    estrellas que emiten luz, los planetas
    únicamente reflejan la que reciben del Sol. Esto se
    traduce en dificultades casi insuperables para poder observar
    directamente planetas asociados a otras estrellas, aunque
    sí los podemos detectar indirectamente a partir de
    perturbaciones gravitacionales en el movimiento de
    las estrellas alrededor de las cuales girasen. En la vecindad del
    Sol existen varias estrellas que parecen tener asociados
    compañeros oscuros cuyas masas son comparables a las masas
    de Júpiter y Saturno, y quizás podrían
    existir otros cuerpos de dimensiones comparables a las de nuestro
    planeta.

    Un gran número de estrellas de la galaxia se
    encuentran formando los llamados sistemas múltiples, en
    donde de existir planetas difícilmente se podrían
    desarrollar sistemas biológicos. Un planeta asociado a un
    sistema múltiple tendría seguramente órbitas
    muy complejas que lo alejarían o lo acercarían
    demasiado a las estrellas, lo cual provocaría grandes
    variaciones en su temperatura,
    que impedirían la aparición y desarrollo de la
    vida.

    CONCLUSIÓN

    A partir de la primera formulación de la
    teoría de Oparin-Haldane, en poco más de cincuenta
    años hemos logrado reunir, una cantidad impresionante de
    conocimientos y datos
    provenientes de diferentes disciplinas que se enlazan
    fácilmente entre sí y nos permiten reproducir en
    los laboratorios muchos de los pasos intermedios de la
    evolución química que precedió a los
    primeros organismos.

    Las observaciones astronómicas y la
    exploración de otros cuerpos del Sistema Solar, el estudio
    de las rocas y los fósiles más antiguos de nuestro
    planeta, los experimentos químicos en el laboratorio y el
    estudio de la estructura y el funcionamiento de los seres vivos,
    nos ha permitido reconstruir, al menos parcialmente, el camino
    evolutivo de la materia hasta llegar a la aparición de la
    vida.

    Llegados a este punto, bien podemos preguntarnos
    cuál es el sentido de investigar el origen de la vida en
    la Tierra y en otras partes del universo, y qué
    relación guarda con nuestras actividades cotidianas la
    preocupación por comprender los procesos de
    evolución de la materia. Estas preguntas son perfectamente
    legítimas y responderlas sin duda alguna contribuye a
    entender mejor el papel social
    de la ciencia y
    del científico mismo.

    En realidad, la preocupación del hombre por
    conocer el origen de los seres vivos no es sino parte de su lucha
    constante por comprender a la naturaleza para poderla dominar.
    Cuando el hombre se
    preguntó por primera vez cuál era el origen de la
    vida, estaba interesado en conocer cómo surgían los
    animales y los vegetales que le dañaban o le beneficiaban.
    Más aún, responder a esta pregunta le
    permitía ubicar mejor sus propios orígenes y su
    relación con el mundo.

     

    Maribel Gonzalez Campos

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