¿Cuál Es El Origen De La Vida En La Tierra?

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¿cuál es el origen de la vida en la tierra? Aprenda sobre las teorías de la evolución y el origen de la vida en la tierra en WordsSideKick.com.

Es fácil tomar la vida con la que nuestro planeta se da por sentado, pero su existencia plantea una pregunta muy difícil: ¿de dónde viene la vida en la Tierra?

Antes de la década de 1860, cuando Louis Pasteur desarrolló su teoría de los gérmenes de la enfermedad, el consenso común era que la vida podía generar espontáneamente. Por ejemplo, si dejas fuera el grano de trigo, engendraría ratones bebés. El agua dejada en reposo durante días produciría organismos de nacimiento como las algas. Hoy sabemos que la nueva vida no se generará de la nada, pero esto se debe en gran parte al trabajo de Pasteur [fuente: Abedon].

Pasteur nos mostró que los microorganismos, incapaces de ser detectados por los sentidos humanos, viven en todas partes a nuestro alrededor. Esto llevó a su teoría de los gérmenes, que afirma que la salud humana está sujeta al ataque de estos microorganismos y que estos ataques pueden dar lugar a lo que consideramos una enfermedad.

Pero su legado también incluye un cambio radical en la comprensión humana sobre la génesis de la vida. Después de que Pasteur reveló la naturaleza de los gérmenes, eliminó efectivamente la idea ahora supersticiosa de que la vida orgánica puede generar espontáneamente a partir de material inorgánico. Irónicamente, la ciencia ha vuelto a explorar este mismo concepto como una posibilidad, una vez más, como una de las dos principales explicaciones que compiten por el origen de la vida en la Tierra.

El concepto que la vida puede haber generado espontáneamente se llama abiogenesis. En el pasado remoto, los precursores de la vida como los aminoácidos y las proteínas surgieron de una sopa primordial y lograron acomodarse en formas de vida precelular de autorreplicación. Este comienzo de la vida finalmente compuso y transcribió el ADN que forma la base del código genético de los procesos de la vida actual. Es una idea fantástica, y una crítica que muchos dentro y fuera de la comunidad científica critican.

En la otra esquina, la abiogénesis es el rival principal, e igualmente fantástico, como explicación del origen de la vida en la Tierra. Este concepto, panspermia, dice que la vida no comenzó aquí en la Tierra, sino en otras partes del universo o sistema solar. La vida se llevaba aquí, en un vehículo como un asteroide de otro planeta, y se agarró de la misma manera que una semilla en un suelo fértil. Probablemente, con mayor precisión, la vida se habría extendido como una enfermedad epidémica en una forma muy similar a los gérmenes que Pasteur descubrió.

Nadie puede estar seguro de cuál explica adecuadamente el origen de la vida en la Tierra, pero, sorprendentemente, se ha demostrado que ambos son posibles. En este artículo, veremos el caso que hace cada uno. Primero, veremos un problema común que ambas teorías comparten.

Darwin y la filogenia

La filogenia ha producido una taxonomía más precisa de los animales, como la tortuga. Después de años de debate, la comparación genética encontró que las tortugas estaban más estrechamente relacionadas con los lagartos que con las aves y los cocodrilos.

La filogenia ha producido una taxonomía más precisa de los animales, como la tortuga. Después de años de debate, la comparación genética encontró que las tortugas estaban más estrechamente relacionadas con los lagartos que con las aves y los cocodrilos.

Casi al mismo tiempo que Pasteur desarrolló su teoría de los gérmenes, Charles Darwin estaba introduciendo su teoría de la evolución en el mundo. Contribuiría a lo que constituye un mapa de ruta lógico en la búsqueda de la primera vida en la Tierra. En "El origen de las especies", Darwin hace referencia a la descripción de sir John Herschell de la génesis de la vida en la tierra como el "misterio de los misterios" y propone que las especies en la Tierra de hoy no fueron creadas de manera independiente. En cambio, evolucionaron en números cada vez más extensos de especies anteriores a través del proceso de evolución por selección natural [fuente: Darwin]. En el corazón de esta línea de razonamiento está la implicación de que todos los organismos podrían haber evolucionado a partir de un único antepasado común. Así, comenzó la investigación moderna sobre el origen de la vida en la Tierra.

El trabajo de Darwin se basó en un sistema ya existente de clasificación biológica propuesto en 1753 por el biólogo sueco Carl von Linne (conocido como Linnaeus). Linneo desarrollado taxonomia, un sistema para clasificar organismos basado generalmente en rasgos físicos, desde los más estrechos taxón (especie) a un grupo de especies relacionadas (género) y en taxones cada vez más amplios hasta los reinos de plantas y animales (y originalmente minerales) [fuente: Pidwirny]. Este sistema de clasificación biológica ha evolucionado a lo largo del tiempo, con el número de reinos en expansión y el taxón más amplio, dominios, establecidos para clasificar las células como eucariótico (que contiene células con ADN en un núcleo), bacterias y arqueas (el dominio de los extremófilos).

Con el tiempo, la taxonomía se ha vuelto más precisa, a través de la aplicación de la genética. Este campo híbrido se llama filogenia, donde se establece la interrelación de los organismos en base a su ADN compartido. Por ejemplo, los genes relacionados (aquellos que realizan funciones similares) encontrados en humanos y algunos tipos de ratones comparten hasta un 90 por ciento de similitud en sus secuencias de ADN [fuente: Stubbs]. La comparación genética de chimpancés y humanos produce aproximadamente un 95% de similitud [fuente: Pickrell]. Estas similitudes son significativas, pero la filogenia ha confirmado lo que Linneo, Darwin y muchos otros científicos han postulado durante mucho tiempo: que todo ser vivo en la Tierra está relacionado.

El sistema utilizado para clasificar a los seres vivos se parece mucho a un árbol, con los primeros organismos que forman la estructura de la raíz y varios taxones que se estrechan en el tronco, grandes ramas, ramas más pequeñas y finalmente en las hojas que representan los casi 2 millones de especies actualmente clasificado por la ciencia [fuente: O'Loughlin]. Esta representación es a menudo llamada árbol de la vida. Sin embargo, a medida que la filogenia se ha ido utilizando cada vez más, se demuestra que quizás las raíces del árbol de la vida son algo atípicas.

El problema con el árbol de la vida

Una representación digital de un corte de un mitocondrio.

Una representación digital de un corte de un mitocondrio.

La comparación genética de los organismos proporcionada por la filogenia ha revelado un serio obstáculo para rastrear el árbol de la vida hasta el único ancestro común que los biólogos anteriores no podían ver. La búsqueda del ancestro común, y la idea misma de que existió, se basa en la distribución genética a través de transferencia vertical de genes. A través de esto, los genes pasan de una generación a la siguiente a través de la reproducción sexual o asexual. Uno o dos organismos dan lugar a otro que hereda una réplica de sí mismo o una combinación predecible de sus genes. Con el tiempo, los organismos pueden eventualmente divergir en especies o reinos completamente diferentes, como los humanos de los monos (o, incluso más atrás, donde el linaje que dio lugar a las aves divergentes de las bacterias), pero esta transferencia horizontal de genes aún deja un Rastro de migas genéticas de pan que podemos seguir para rastrear nuestros orígenes.

Que los genes solo se transfirieron verticalmente fue la visión predominante de los científicos hasta la década de 1950, cuando se descubrió otro tipo de transferencia de genes. Horizontal o transferencia lateral de genes es otro medio para que un organismo obtenga los genes de otro, pero en lugar de ser padre a descendiente, este método de distribución genética se basa en que un organismo absorba de manera efectiva el ADN completo e intacto de otro organismo [fuente: Wade]. Dos organismos pueden crear un tercer organismo híbrido aparentemente no relacionado con ambos genes, pero no de ninguna manera similar a la combinación igual de genes que se produce durante la reproducción. En cambio, un organismo más grande puede virtualmente comer otro organismo y retener el código genético del segundo organismo, usando el código del primer organismo para sí mismo. Se cree que la mitocondria, la parte de la célula responsable de convertir los azúcares en la energía utilizada para impulsar las funciones celulares en animales eucarióticos, alguna vez existió como un organismo independiente [fuente: Wade]. A través de la transferencia lateral, un antiguo eucariota lo absorbió y retuvo su composición genética.

Al principio de la historia de la Tierra, los microbiólogos ahora creen que la transferencia lateral era común, lo que daba a las raíces del árbol de la vida no una línea directa hacia arriba desde una sola semilla, sino más bien una serie de líneas imposiblemente entrecruzadas y prácticamente imposibles de rastrear entre organismos unicelulares. La búsqueda de un único antepasado común recibió otro golpe después de que la investigación mostró que los extremófilos, los organismos capaces de sobrevivir en condiciones adversas y los candidatos a las primeras formas de vida en la Tierra, probablemente evolucionaron de otras bacterias y luego se adaptaron a sus ambientes [fuente: Zimmer]. Esto sugiere que son menos antiguos de lo que se pensaba anteriormente.

Pero si evolucionamos de un solo ancestro común o de muchos, la pregunta sigue siendo, ¿cómo comenzó la vida en la Tierra? Nos acercamos a la respuesta en la página siguiente.

La abiogénesis y el mundo del ARN.

Stanley Miller introdujo hábilmente una corriente eléctrica en el matraz que simulaba la atmósfera primitiva en un intento de imitar los rayos.

Stanley Miller introdujo hábilmente una corriente eléctrica en el matraz que simulaba la atmósfera primitiva en un intento de imitar los rayos.

Aquí llegamos al principio, por así decirlo. En la década de 1950, un estudiante graduado de la Universidad de Chicago llamado Stanley Miller intentó recrear las condiciones encontradas en la Tierra hace aproximadamente 3.800 millones de años, aproximadamente cuando el registro fósil mostró vida por primera vez [fuente: Zimmer]. Miller diseñó un experimento ingenioso y ahora famoso donde agregó mediciones aproximadas de hidrógeno, metano y amoníaco en un matraz que contenía agua. Este elemento y compuestos se creían predominantes en la atmósfera de la joven Tierra. Cuando Miller simuló un relámpago agregando una chispa, descubrió que la solución en su frasco ahora contenía algo que no tenía antes: los aminoácidos.

Los aminoácidos son comúnmente llamados los bloques de construcción de la vida, ya que proporcionan la base para las proteínas, que son necesarias para la estructura y las funciones de los organismos. Los experimentos de Miller se han mantenido. Por ejemplo, más tarde se descubrió que un experimento que incluía sulfuro de hidrógeno y un chorro de vapor, que simula la presencia de actividad volcánica, es una aproximación bastante precisa de la Tierra primitiva de la investigación que se produjo después de la muerte de Miller [fuente: NASA]. Otro formaldehído implicado como catalizador del origen de la vida [fuente: Science Daily]. Estos experimentos proporcionaron evidencia aún más convincente de que la vida en la Tierra surgió de la abiogénesis.

La base de la abiogénesis es que la vida precelular alguna vez existió en la Tierra. Estos precursores de la vida se ensamblaron a partir de los aminoácidos presentes en la sopa primordial recreada por Miller y se convirtieron en las proteínas que proporcionan estructura a las células y actúan como enzimas para los procesos celulares. En algún momento, estas proteínas formaron plantillas genéticas para poder replicarse y organizarse en orgánulos como ribosomas, que transcriben moléculas de estas plantillas [fuente: Science Daily]. Eventualmente, estos procesos se unieron para crear ADN, que forma la base de la vida celular.

La abiogénesis como teoría del origen de la vida tuvo un impulso en la década de 1980 cuando el investigador Thomas Cech demostró que el ARN puede actuar como portador de código genético y como enzima que cataliza ese código hacia la creación de moléculas. Este hallazgo dio origen a la Hipótesis del mundo ARN, que es la idea de que los aminoácidos se formaron por primera vez en las proteínas que componen ácido ribonucleico (ARN), que asumió el control y comenzó a auto-replicarse y generar nuevas combinaciones de proteínas creando una nueva vida precelular, y finalmente celular.

Bajo la abiogénesis, la vida orgánica fue creada aleatoriamente a partir de los componentes inorgánicos de la vida. Su competidor científico prevé un comienzo diferente a la vida en la Tierra.

Panspermia: la vida desde el espacio exterior

Los meteoritos traen destrucción del cielo y, posiblemente, vida microbiana.

Los meteoritos traen destrucción del cielo y, posiblemente, vida microbiana.

El principio detrás de la panspermia es que la vida se originó fuera de la Tierra y viajó a nuestro planeta, encontrando un clima hospitalario en el cual prosperar y eventualmente evolucionar a la vida en la Tierra.

Panspermia es un concepto antiguo, que se remonta al concepto de taxonomía, cuando el historiador francés Benoit de Maillet propuso que la vida en la Tierra era el resultado de gérmenes "sembrados" desde el espacio [fuente: Teoría de Panspermia]. Desde entonces, los investigadores de Stephen Hawking a Sir Francis Crick (quien abandonó su apoyo inicial a la hipótesis del mundo del ARN) han sostenido la creencia de que la vida en la Tierra se originó lejos de este planeta.

La teoría de la panspermia se divide en tres categorías amplias. La vida viajó a través de los desechos espaciales desde algún lugar fuera de nuestro sistema solar, el concepto de litopanspermia, o de otro planeta en nuestro sistema solar, panspermia balística. La tercera hipótesis, panspermia dirigida, sostiene que la vida en nuestro planeta se difundió a propósito por una vida ya establecida e inteligente [fuente: Panspermia-Theory].

Como hipótesis de panspermia van, panspermia balística (también llamado panspermia interplanetaria) Goza de la más amplia aceptación en la comunidad científica. Trozos de otros planetas han bombardeado la Tierra durante mucho tiempo en forma de meteoritos. De hecho, un meteorito, ALH84001, descubierto en la Antártida en 1984, lleva lo que algunos científicos toman como rastros de la vida o los precursores de la vida como los aminoácidos. Se calcula que se ha separado de Marte hace más de 4 mil millones de años [fuente: Thompson].

Al examen de ALH84001, astrobiologos - los científicos que estudian el potencial de vida en el espacio - encontraron que al menos cuatro rastros de la vida antigua, desde lo que parecían ser microbios fosilizados hasta una forma de bacteria magnética [fuente: Schirber]. Desde que se publicaron los hallazgos en 1996, tres de las huellas de vida encontradas en el meteorito han sido descontadas. Pero si la última traza, las cadenas de magnetita, son minerales o fueron producidas biológicamente por las antiguas bacterias marcianas, sigue siendo un tema de debate.

Marte es el candidato más probable para la panspermia balística. La disposición de las órbitas de Marte y la Tierra alrededor del Sol hace que sea 100 veces más fácil para una roca viajar de Marte a la Tierra que viceversa [fuente: Chandler]. Y a lo largo de la historia de la Tierra, se estima que alrededor de 5 billones de rocas han hecho el viaje [fuente: NASA]. Lo que es más, en sus historias iniciales, la Tierra y Marte se adaptaron de manera similar para albergar la vida, ambos con atmósferas húmedas y agua en sus superficies.

A pesar de toda esta evidencia, el jurado aún está deliberando sobre cómo comenzó la vida en la Tierra. Lea algunas críticas sobre la panspermia y la abiogénesis en la página siguiente.

Crítica de la abiogénesis y la panspermia.

Una crítica común de la abiogénesis es que simplemente no hubo suficiente tiempo en la Tierra para que los aminoácidos se convirtieran en bacterias.

Una crítica común de la abiogénesis es que simplemente no hubo suficiente tiempo en la Tierra para que los aminoácidos se convirtieran en bacterias.

Si bien los experimentos llevados a cabo por Stanley Miller y otros que se basan en su trabajo muestran que la vida puede haber surgido de una sopa primordial, esa posibilidad sigue siendo teórica. No hay evidencia de vida precelular en la Tierra; Además, los críticos de la hipótesis del mundo del ARN señalan que los experimentos que apoyan los conceptos se realizaron con ARN creado biológicamente. El ARN puede actuar como una plantilla para la auto-replicación y como una enzima para llevar a cabo ese proceso, pero estos hallazgos se han llevado a cabo en experimentos de laboratorio controlados. Esto no prueba necesariamente que acciones tan delicadas puedan suceder en los mares de la Tierra antigua.

Por razones como estas, la hipótesis del mundo del ARN ha sido abandonada en gran medida por los defensores de la abiogénesis en favor de otras hipótesis, como el desarrollo simultáneo de proteínas y plantillas genéticas o el desarrollo de la vida en entornos submarinos similares a los que habitan actualmente los extremófilos actuales. Pero hay una crítica de que cualquier hipótesis de abiogénesis tiene dificultades para superar: el tiempo. Se cree que la vida basada en el ADN se desarrolló en la Tierra a partir de hace 3.800 millones de años, dando a las formas de vida precelulares aproximadamente 1.000 millones de años para llevar a cabo procesos aleatorios de codificación de proteínas útiles y unirlas en los precursores de la vida celular [fuente: descubrimiento Noticias]. Los críticos de la abiogénesis dicen que simplemente no es suficiente tiempo para que la materia inorgánica se convierta en la vida precelular teorizada. Una estimación sugiere que tomaría 10 ^ 450 (10 a la potencia 450) años para que una proteína útil se cree al azar [fuente: Klyce].

Este es un obstáculo que hace que la panspermia sea una explicación atractiva: no explica el origen de la vida, simplemente el origen de la vida en la Tierra. Las hipótesis de la panspermia no necesariamente contradicen la abiogénesis; simplemente cambian el origen a otra parte. Sin embargo, el jurado aún está deliberando sobre varios factores importantes que deben existir para que la panspermia sea correcta. ¿Es posible, por ejemplo, que la vida microbiana sobreviva durante las duras condiciones encontradas en el viaje a través del espacio, la entrada a la atmósfera de la Tierra y el impacto en la superficie de la Tierra?

Algunas hipótesis recientes sugieren que no necesita sobrevivir. Un investigador postula que fragmentos de ADN muertos podrían haber llegado a la Tierra a través de la panspermia balística y se replicaron a través de un proceso de arranque similar al mundo de ARN [fuente: Grossman]. Otros investigadores intentan explorar la vida fósil de Marte y comparar cualquier material genético con el que se encuentra universalmente en la Tierra para determinar la relación [fuente: Chandler].

Sin embargo, si la vida en la Tierra comenzó en otro lugar y viajó a nuestro planeta, la pregunta sigue siendo: ¿Cuál es el origen de la vida?


Suplemento De Vídeo: El Origen de la Vida en la Tierra: Video Completo.




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