¿Como era el ambiente donde aprecio la vida?

La destrucción por parte de Louis Pasteur de las ideas acerca de la Generación Espontánea de la vida, unida a otros hitos históricos de gran importancia como la síntesis de materia orgánica en el laboratorio, tal como hizo Wöhler al obtener urea en 1828, así como las ideas evolucionistas propuestas por Darwin, fueron decisivas para abrir nuevas incógnitas en torno al problema del origen de la vida y para la búsqueda de evidencias que le dieran respuesta.

¿Has jugado con tacos de armar? Todas las piezas no son iguales. Algunas son cuadradas, otras alargadas, unas redondas y otras rectangulares. Uniendo pequeñas piezas vas dando forma a una puerta, a una ventana, a un techo. Luego unes todas       las pequeñas partes y haces una casa o un camión. Más o menos de la misma manera   se construyó la materia viva. La vida en la Tierra surgió como consecuencia de la evolución molecular. ¿Cómo es posible esto? Se ha pensado que el concepto de evolución debe ser más general y no iniciarse con el primer ser vivo. Esto significa       que debió haber ocurrido una evolución abiótica primeramente: una evolución de las moléculas  inorgánicas.

Para comprender esto debemos abordar una máquina del tiempo y retroceder hasta hace unos 3.800 millones de años, cuando nuestro planeta recién se formaba;        e intentar reconstruir, con base en evidencia científica comprobable, la cadena de eventos que dieron lugar a la aparición de los primeros organismos vivos. ¿Te   embarcas en esta interesante aventura?

Formación de la Tierra

La versión moderna de la teoría de Laplace propone que el Sol y los planetas del Sistema Solar se formaron a partir de una nebulosa en rotación que se enfrió, colapsando después, para condensarse en anillos que luego dieron lugar a los planetas. En el centro, que rotaba más lentamente, se formó el Sol. Debido a su masa, los primitivos átomos de hidrógeno se fusionaban dando origen al helio y otros elementos, liberando gran cantidad de luz. En la actualidad, las observaciones de estrellas jóvenes muestran que éstas se encuentran rodeadas por densos discos de polvo.

Pequeñas porciones en el borde exterior de la nube, que giraba más rápidamente, se condensaron formando cientos de pequeños cuerpos sólidos que se movían alrededor del Sol, siguiendo órbitas erráticas. La fuerza gravitatoria hacía que algunos chocaran entre sí, haciéndose más masivos, mientras que la energía producida en el choque hacía que se calentaran a una temperatura capaz de mantener los materiales fundidos. A medida que disminuyó el número de estos pequeños cuerpos, los choques disminuyeron también, quedando unos pocos grandes cuerpos girando alrededor del Sol,  que llamamos planetas. El tercero de ellos, contando desde el Sol, es la Tierra.

Al principio, la Tierra era una gran masa incandescente de material rocoso fundido. Los materiales más pesados como el hierro y el níquel se hundieron hasta el fondo, mientras que los más ligeros, como el silicio y el aluminio, se quedaron más cerca de la superficie. Los elementos gaseosos quedaron atrapados por la fuerza de gravedad. Lentamente, la temperatura comenzó      a bajar en la superficie, por lo que el vapor de agua pudo condensarse y formar nubes. Las ince- santes lluvias ayudaron a enfriar la superficie, que era un hervidero de magma fluyendo por todas partes. En este tiempo, nuestra Tierra era más parecida a un infierno, envuelto en una atmósfera irrespirable compuesta principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua. Pero  eso no fue todo. Un protoplaneta colisionó aparatosamente con la Tierra, y de la marejada de ma- teriales que se desprendió de ella y que quedó atrapada en su órbita, nació la  Luna.

Se cree que la Tierra tiene unos 4.600 millones de años, según las dataciones hechas por fechado radiométrico. Los geólogos estiman que, al menos durante los primeros 1.000 millones   de años, el ambiente en el planeta era sumamente hostil. No había vida en él. Las presiones del magma en el interior hacían emerger islas y volcanes que escupían fuego, lava y gases. Desde el espacio caían miríadas de meteoritos que aportaban elementos   y compuestos al joven planeta.   El agua disolvía los minerales y, poco a poco, se fue convirtiendo en lo que los biólogos modernos llaman el “caldo primordial”, una sopa rica en sustancias que reaccionaban constantemente entre sí. ¿Pero, qué formas de energía en aquella época posibilitaban las reacciones  químicas?

Poderosas fuentes de energía en la Tierra primitiva

La Tierra primitiva era un lugar con alta energía. En primer lugar estaba la luz de la radiación solar, que también aportaba energía térmica. También había intenso vulcanismo, tormentas eléctricas, y todo ello bajo un baño permanente de meteoritos que bombardeaban la superficie, liberando grandes cantidades de energía al impactar. Los rayos ultravioleta, por otra parte, penetraban libremente nuestra atmósfera, ya que prácticamente no existía el oxígeno libre y, por tanto, no había capa de ozono. Estos rayos serían letales para la vida moderna. En aquella convulsionada Tierra, la energía se manifestaba en diferentes formas y de manera constante.      Los vestigios de vida más antiguos que se han descubierto datan de hace 3.800 millones de      años. Esto significa que nuestra Tierra necesitó al menos unos 800 millones de años para que se iniciara la vida en ella.

Cómo una atmósfera tóxica pudo favorecer la aparición de vida

La atmósfera en la Tierra primitiva era sumamente tóxica. Estaba compuesta de dióxido   de carbono, hidrógeno, amoniaco, metano y vapor de agua. Era una atmósfera reductora ya que,  al ser muy pobre en oxígeno libre, no era favorable para la combustión ni para la respiración aeróbica. Contenía mucho hidrógeno combinado con otros elementos. El oxígeno libre en la atmósfera, por tratarse de un elemento muy reactivo, de haber estado presente habría oxidado rápidamente cualquier molécula orgánica. El helio y el neón y gran parte del hidrógeno, por ser muy ligeros, escaparon al espacio.

¿Y qué hay del agua? Se sabe que bajo mucha presión, los átomos de hidrógeno y oxígeno forman agua. Durante mucho tiempo se pensó que bajo las grandes presiones de la Tierra en sus orígenes se formó el agua y que ésta fue expelida en forma de vapor hacia la atmósfera. Se creía que, mientras el planeta estuvo muy caliente, el agua se mantuvo en estado gaseoso. Y que al enfriarse comenzó a condensarse y a caer en forma de lluvia, llenando los lugares bajos.

No obstante, los estudios realizados por la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU.) al enviar sondas espaciales para interceptar cometas y asteroides en las cercanías de la Tierra, han demostrado que también en estos cuerpos espaciales hay agua sólida (hielo), por lo que ahora se acepta que parte del agua que hay en nuestra Tierra llegó también del espacio exterior.

¡Ahora sí, la mesa está servida! Las condiciones están dadas para que aparezca la  vida.

la Teoría Quimiosintética de Aleksandr I. Oparin

la Teoría Quimiosintética de Aleksandr i. oparin

Durante la década de 1920, el bioquímico soviético de origen ruso Aleksandr Ivanovich Oparin y   el biólogo inglés J. B. S. Haldane propusieron de manera independiente una teoría para explicar el origen de la vida. Plantearon que bajo las condiciones inusuales que prevalecían en la Tierra primitiva y bajo las formas de energía existentes, ocurrieron miles y miles de reacciones químicas, que daban lugar a  compuestos  cada  vez  más complejos.

Estas reacciones eran espontáneas y constantes. Así como en la actualidad el oxígeno atmosférico reacciona espontáneamente con los  metales,  oxidándolos,  en  aquella  época las moléculas presentes reaccionaban originando compuestos más complejos, que a su vez reaccionaban con otros. Algunos de esos átomos y compuestos llegaron procedentes del espacio exterior, en los meteoritos, incluso compuestos orgánicos como purinas y pirimidinas (constituyentes de los ácidos nucleicos) y también aminoácidos (bloques constitutivos básicos de las proteínas), como los hallados en el interior de un meteorito caído en Australia en 1969.

Estas sustancias eran arrastradas a los mares junto con los minerales que eran lavados     por el agua de lluvia. Con el tiempo, aparecieron sustancias cada vez más complejas, es decir, de alta masa molecular. En el agua también ocurrían reacciones, sobre todo en la superficie, donde penetraban con mayor poder los rayos solares. Oparin pensó que en los mares poco profundos      y en los lodos arcillosos se fueron acumulando estas moléculas. Las arcillas resultan interesantes porque actualmente se sabe que captan monómeros orgánicos y, al contener iones de zinc y  hierro, pueden actuar como catalizadores.

Ideas principales del Objetivo N° 2

¿Como era el ambiente donde apareció la vida?

Objetivo N° 2: Como era el ambiente donde apareció la vida.

Preguntas para la realización del ensayo:

1. Formación de la tierra.
2. Fuentes de energía en la tierra primitiva.
3. Como una atmósfera toxica pudo favorecer la aparicion de vida.
4. Síntesis de los compuestos orgánicos (Teoría Quimiosintetica de Aleksandr I, Oprain).
5. El aparato de Stanley Miller.