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El origen de la vida según la biología

 
Por Ángela Belmonte. 19 mayo 2020
El origen de la vida según la biología

Desde que el hombre tuvo capacidad para pensar y razonar, comenzó a plantearse el origen de su propia vida y, después, el origen de la vida. A lo largo de la historia, diferentes disciplinas como la religión, la teología, la astronomía o la geología han intentado explicar el origen del primer ser vivo en la Tierra.

En esta lección de unPROFESOR veremos cuál se cree que es el origen de la vida según la biología: diferentes hipótesis y experimentos que los científicos han propuesto a lo largo de la historia. Si quieres saber más, ¡te invitamos a que sigas leyendo!

El origen de la vida según los fósiles

Hay varias teorías sobre el origen de la vida y los fósiles nos aportan información muy interesante. Gracias a la datación radiométrica de las rocas más antiguas de la Tierra, rocas de la Luna y meteoritos, los geólogos han sido capaces estimar que la Tierra se formó hace alrededor de 4500 millones de años. En sus inicios, la Tierra no era como la conocemos ahora: estaba continuamente bombardeada por asteroides y sufría periodos cíclicos de calentamiento y enfriamiento.

Se tiene claro cuando apareció la Tierra, aproximadamente, pero, ¿cuándo aparecieron los primeros seres vivos? El origen de la vida según la biología se centra, en primer lugar, en el estudio fósil: los fósiles más antiguos descubiertos hasta ahora datan de hace 3500 millones de años. Estos fósiles, encontrados en Australia Occidental, no son fósiles animales complejos sino estromatolitos. Los estromatolitos son fósiles de microorganismos, que se forman por la adición, capa tras capa, de microbios unicelulares. Los fósiles más antiguos de los primeros animales pluricelulares datan de hace 500 millones de años.

Sin embargo, la vida en nuestro planeta comenzó antes. A pesar de lo que pueda parecer, las bacterias son organismos relativamente complejos dentro de la biología, lo cual indica que la vida probablemente comenzó mucho antes, gracias a organismos todavía más simples. Sin embargo, estos animales más simples no tendrían las características necesarias para fosilizar, por lo que no quedan indicios de su existencia en la Tierra que podamos estudiar. La falta de vida fósil simple, anterior a las bacterias, dificulta (o hace imposible) determinar con precisión el momento en que se originó la vida.

El origen de la vida según la biología - El origen de la vida según los fósiles
Imagen: Docsity

Condiciones climáticas en el origen de la vida

Llegados a un punto muerto de la investigación fósil, los investigadores dieron otro enfoque para averiguar el origen de la vida: si averiguaban las condiciones que había en la Tierra en ese momento, quizás podrían averiguar qué proceso biológico sería más probable que hubiera dado lugar al primer ser vivo. Además, tendrían una información muy importante: ¿de qué estaban compuestos los primeros seres vivos?

Tras varias décadas de estudio, se pudo deducir que la atmósfera terrestre en la época que se cree aparecieron los primeros seres vivos era diferente a la actual. En esa época, la atmósfera carecía de oxígeno y era fundamentalmente reductora y no oxidante como en la actualidad, ya que estaba compuesta mayoritariamente de metano, amoniaco, vapor de agua y dióxido de carbono. Con esta información, los investigadores fueron capaces de empezar a presentar diferentes hipótesis y experimentos que las confirmaran.

Hipótesis de Oparin y Haldane sobre el origen de la vida

La primera propuesta sobre el origen de la vida según la biología fue propuesta en 1920, por los científicos Aleksandr Oparin y J.B.S. Haldane. Su hipótesis se centraba en que la vida en la Tierra podría haber surgido paso a paso de materia no viva a través de un proceso de “evolución química gradual”.

Esta hipótesis no era nueva: en 1872, Henry Charlton Bastian publicó un libro sobre el tema llamado "Los comienzos de la vida"; en él ya se hablaba de la arqueobiosis, un concepto similar a este, con el que Darwin dijo estar en su conjunto de acuerdo.

Oparin y Haldane sugirieron que las moléculas inorgánicas simples que caían al suelo desde la atmósfera pudieron haber reaccionado con energía de rayos o el sol. Estas reacciones químicas darían lugar a moléculas más complejas, como aminoácidos y nucleótidos. Estos aminoácidos y nucleótidos que pudieron haberse acumulado en los océanos para formar una "sopa primordial", inerte pero con muchas posibilidades.

Los componentes de esta sopa primordial, aminoácidos y nucleótidos, pudieron haberse combinado en otras reacciones para formar moléculas más grandes y complejas: polímeros. Los principales polímeros pudieron ser proteínas y ácidos nucleicos, tal vez en pozos en la orilla del agua, donde había más materia inorgánica y la radiación llegaba con mayor intensidad a las moléculas.

Los polímeros pudieron haberse ensamblado en unidades más grandes, capaces de mantenerse y duplicarse a sí mismas. Este sería el primer paso para la formación de la vida y es dónde las versiones de los investigadores divergían: Oparin pensaba que estas pudieron ser "colonias" de proteínas agrupadas, que eran capaces de llevar a cabo diferentes reacciones de obtención de energía y materia para su reproducción (metabolismo). En cambio, Haldane propuso que las macromoléculas podrían haber quedado encerradas por membranas, para formar sistemas cerrados o "células", en las que se llevaban a cabo gran cantidad de reacciones.

El origen de la vida según la biología - Hipótesis de Oparin y Haldane sobre el origen de la vida
Imagen: La izquierda diario

El experimento de Miller y Urey

La hipótesis de Oparin y Haldane tenía (y tiene) muchos seguidores. En 1953, Stanley Miller y Harold Urey hicieron un experimento para comprobar si las ideas de Oparin y Haldane pudieron llevarse a la práctica.

Su experimento tenía un planteamiento sencillo: pusieron en un matraz cerrado agua tibia y la mezcla de gases que supuestamente abundaban en la atmósfera de la Tierra en sus inicios. Para simular la energía que llegaba a estas sustancias, Miller y Urey enviaron chispas de electricidad a través de su sistema experimental. Tras una semana se habían formado varios tipos de aminoácidos, azúcares, lípidos y otras moléculas orgánicas. Aunque no moléculas complejas como ADN o proteínas.

Este experimento demostró que pueden formarse unidades estructurales orgánicas (especialmente aminoácidos) a partir de precursores inorgánicos, aunque no son realmente útiles ya que más tarde se demostró que las condiciones de la atmósfera de la época no serían las utilizadas en el experimento.

El origen de la vida según la biología - El experimento de Miller y Urey
Imagen: Google Sites

Otras hipótesis sobre el origen de la vida

La hipótesis planteada por Oparin y Haldane planteaba que en primer lugar aparecieron los aminoácidos y después, las reacciones metabólicas que llevan a su multiplicación. Más tarde en la historia apareció otra corriente de pensamiento: investigadores que creían que las primeras formas de vida fueron ácidos nucleicos, que se duplicaron a sí mismos, como el ARN o ADN, y que otros elementos como las redes metabólicas aparecieron después, para mejorar su supervivencia.

En la década del 90 aparecieron una serie de investigaciones que demostraron dos hechos que reforzaban esta hipotesis:

  • si los aminoácidos se calentaban en ausencia de agua, podrían vincularse para formar proteínas
  • que los nucleótidos de ARN pueden vincularse cuando son expuestos a una superficie de arcilla. La arcilla sería por tanto un catalizador para formar un polímero de ARN.

Tras estudiar ambas teorías, no estamos más cerca de saber la verdad ya que se nos plantea un problema: los seres vivos precisan unos componentes concretos (proteínas y lípidos) y un sistema de transmisión de información (ácidos nucleicos). Los primeros sin los segundos darían origen a formaciones que no se pueden copiar y reproducir y los segundos sin los primeros no podrían expresar su información para permitir la copia.

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Bibliografía
  • Pardo, A. (2007). El origen de la vida y la evolución de las especies: ciencia e interpretaciones.
  • Khan Academy (s.f) Hipótesis sobre el origen de la vida. Recuperado de: https://es.khanacademy.org/science/biology/history-of-life-on-earth/history-life-on-earth/a/hypotheses-about-the-origins-of-life
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