1. EL ORIGEN DE LA VIDA<br />Con el fin de proporcionar una información adecuada acerca de este tema, se mencionarán de manera simplificada las diversas teorías que a lo largo del tiempo se han planteado sobre este suceso. Sin embargo, el mayor énfasis se concentrará en la que actualmente es la teoría mejor sustentada por las evidencias ante la ciencia, la planteada por Alexander I. Oparin en 1924 y misma en la que esta basada la información desarrollada en la sala “Origen de la vida” de este museo.<br />A lo largo de la existencia de la humanidad han surgido infinidad de preguntas, pero en este espacio nos concentraremos únicamente en tratar de dar respuesta a una de ellas, ¿cómo se originó la vida en el planeta Tierra?<br />Tal vez nombres como Aristóteles, Harvey, Bacon, Descartes, Aquino, van Helmont, Redi, Needham, Spallanzani, Pasteur, Darwin, Oparin, Halden, Miller, Urey, etcétera, te son conocidos, pues todos estos personajes han tratado de encontrar la respuesta a dicha pregunta. Varias teorías han sido formuladas para explicar el origen de la vida y entre las más conocidas se pueden mencionar las siguientes:<br />Teoría del Creacionismo:<br />Desde tiempos remotos los hombres han explicado la existencia del mundo y de la vida en él, a través de la intervención de una o varias deidades que pudieron originar todo lo que existe. Con este razonamiento muchos pueblos han dado respuesta a sus dudas originándose a su vez las religiones. Sin embargo dicho razonamiento, aunque respetable, no concuerda con las evidencias que nos aporta la ciencia.<br />Teoría de la Generación espontánea:<br />En la antigüedad se sostenía que la vida podía surgir del lodo, del agua o de las combinaciones de los cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua, y tierra. Aristóteles propuso que el origen espontáneo para gusanos, insectos y peces era a partir de sustancias como el rocío, el sudor y la humedad. Según él, este proceso era el resultado de la interacción de la materia no viva con fuerzas (ENTELEQUIA) capaces de dar vida a lo que no tenía.<br />En 1667, Johann B. van Helmont, médico holandés, propuso una receta que permitía la generación espontánea de ratones, en su libroOrtus Medicine, dice:<br />quot;
...las criaturas tales como los piojos, garrapatas, pulgas y gusanos son nuestros huéspedes y vecinos, pero nacen de nuestras entrañas y excrementos. Porque si colocamos ropa interior llena de sudor junto con trigo en un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días el olor cambia y penetra a través de las cáscaras del trigo, transformando el trigo en ratones; pero lo más notable es que estos ratones son de ambos sexos y se pueden cruzar con ratones que hayan surgido de manera normal...quot;
<br />Algunos científicos no estaban conformes con dichas explicaciones y comenzaron a someter a la experimentación todas esas teorías.<br />Francisco Redi, médico italiano, hizo los primeros experimentos para demostrar la falsedad de la generación espontánea. Logró demostrar que los gusanos que infestaban la carne eran larvas que provenían de los huevos depositados por las moscas en la carne. Colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, al primero lo cerró herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa y el tercero lo dejó descubierto. Unos días después observó que en el frasco tapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y con mal olor, en el segundo pudo observar que sobre la tela estaban los huevos de las moscas y la carne del tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con dicho experimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como quot;
generación espontáneaquot;
.<br />Experimento de Redi.Imagen tomada de Lazcano, 2007.<br />A finales del siglo XVII, Anton van Leeuwenhoek, comerciante y científico holandés, gracias a su perfeccionamiento del microscopio óptico, encontró en las gotas de agua sucia gran cantidad de microorganismos que parecían surgir súbitamente con gran facilidad. Éste descubrimiento fortaleció los ánimos de los seguidores de la quot;
generación espontáneaquot;
. A pesar de los experimentos de Redi, la teoría de la generación espontánea no había sido descartada del todo, pues las investigaciones de este científico demostraban el origen de las moscas, pero no el de otros organismos.<br />Teoría de Spallanzani y Needham:<br />En 1745, John T. Needham, religioso jesuita y naturalista inglés, sostenía que había una “fuerza vital” que originaba la vida. El experimento que realizó fue el de hervir caldo de res en una botella, luego la tapaba con un corcho, la dejaba reposar varios días y al observar al microscopio una pequeña muestra de la sustancia, encontraba organismos vivos. Afirmaba que el calor utilizado para hervir el caldo era suficiente para matar a cualquier organismo y la presencia de seres vivos era originada por la fuerza vital. Sin embargo, Lázaro Spallanzani realizó el mismo experimento de Needham, pero selló totalmente la botella, la hirvió, la dejó reposar varios días y cuando realizó las observaciones no encontró organismos vivos. Esto lo llevó a concluir que los organismos encontrados por Needham procedían del aire que penetraba a través del corcho.<br />Teoría de Pauster:<br />En 1862, Louis Pauster, médico francés, realizó una serie de experimentos para resolver el problema de la generación espontánea. Pensaba que los causantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismos que se encontraban en el aire. Para demostrar su teoría, diseñó unos matraces con cuello en forma de “S” o de cisne, en ellos colocó caldos nutritivos que después hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente observó que en el cuello de los matraces quedaban detenidos los microorganismos que flotan en el ambiente, por lo que el aire que entraba en contacto con la sustancia nutritiva no la contaminaba. Para verificar sus observaciones rompió el cuello de un matraz y al entrar el aire en contacto con el caldo, los microorganismos produjeron la descomposición de la sustancia nutritiva. De esta manera quedó comprobada la falsedad de la teoría de la generación espontánea<br />Experimento de Pasteur.<br />Teoría de la Panspermia:<br />En 1908, Svante Arrhenius, químico sueco, presentó su teoría a la que se conoce con el nombre de panspermia. En ella asegura que la vida llegó a la Tierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior, las cuales se desprendieron de un planeta en las que ya existían. A esta teoría se oponen dos argumentos:<br />Las condiciones del medio interestelar son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida. Además, cuando un meteorito entra en la atmósfera, se produce una fricción que causa calor y combustión destruyendo cualquier espora o bacteria que viaje en ellos.<br />No explica como se formó la vida en el planeta hipotético del cual se habría desprendido la espora o bacteria.<br />Teoría de Oparin – Haldane:<br />Con el transcurso de los años y tras haber sido rechazada la teoría de la generación espontánea, se propuso una nueva teoría que hasta nuestros días es aceptada por la ciencia. Esta teoría fue desarrollada como ya se señaló al inicio de este texto por el bioquímico Alexander I. Oparin en 1924 y por el biólogo inglés John B. S. Haldane en 1928; ambos de manera independiente llegaron a las mismas conclusiones.<br />A esta teoría se le conoce como teoría del origen físico-químico de la vida o teoría de Oparin–Haldane, y se basa principalmente en las condiciones físicas y químicas que existían en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo de la vida.<br />En los apartados anteriores dedicados al Universo y la Tierra, se dio una breve descripción del origen del cosmos y de la formación de nuestro planeta. Ahora lo que nos atañe es el origen de la vida, y enseguida se dará la explicación a dicho tema en particular.<br />¿Cómo era el planeta Tierra tras su formación?<br />Hace 4600 millones de años aproximadamente las condiciones en la Tierra eran las siguientes: La temperatura era muy elevada debido a la radioactividad proveniente del espacio exterior, al impacto de meteoritos y porque el planeta todavía se encontraba en formación. La atmósfera estaba saturada de hidrógeno libre, dióxido de carbono, monóxido de carbono y vapor de agua entre otros compuestos, pero no era lo suficientemente gruesa y densa para evitar el constante choque de meteoritos. En la corteza terrestre existía gran actividad volcánica caracterizada por derramamientos de lava que propiciaban variaciones de presión y temperatura que, en conjunto con las tormentas eléctricas, generaban una permanente fuente de energía.<br />Tierra Primitiva.a) Imagen tomada de Lazcano, 2007. b) Sala del Origen de la vida, MHNCA.<br />¿Cómo se conformó la materia?<br />Todo lo que nos rodea, incluyéndonos, esta constituido por átomos, la palabra átomo significa “indivisible” y está constituido por un núcleo de partículas llamadas protones y neutrones, y otras que giran alrededor de éste llamadas electrones.<br />Un elemento es un átomo con ciertas características que varían de acuerdo al número de protones, neutrones y electrones. En 1869 Dmitri Ivanovich Mendeléiev, químico ruso, desarrolló una tabla de elementos a los que acomodó por su peso atómico y de acuerdo al lugar ocupado en la tabla determinó sus propiedades físicas y químicas, algunos elementos son el hidrógeno, el carbono, el oxígeno, etcétera. Una molécula resulta de la unión de dos o más elementos diferentes y un compuesto se forma de la unión de dos o más moléculas diferentes.<br />Sala Origen de la vida, MHNCA.<br />En la naturaleza existen 92 elementos de los cuales sólo 16 conforman a los seres vivos y/o son necesarios para realizar las funciones vitales más importantes. A esos elementos se les conoce como bioelementos.<br />En la tabla que se presenta abajo y con la que se forma la palabra CHONPS, encontramos los elementos que son necesarios para la formación de las moléculas esenciales para la vida como las proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos, etc., y en las dos tablas siguientes se encuentran los elementos que en pequeñas cantidades ayudan al buen funcionamiento de los sistemas en los seres vivos.<br />CarbonoCHidrógenoHOxígenoONitrógenoNFósforoPAzufreSMagnesioMgCalcioCaSodioNaPotasioKCloroClHierroFeManganesoMnCobreCuZincZnYodoIBoroBSilicioSiVanadioVCromoCrCobaltoCoSelenioSeMolibdenoMoFlúorF<br />La vida ¿producto de moléculas inorgánicas?<br />Hace 4000 millones de años al bajar la temperatura del planeta, el vapor de agua se condensó precipitándose en forma de lluvias torrenciales, mismas que al acumularse dieron origen al océano, simultáneamente las sustancias encontradas en la atmósfera fueron arrastradas hacia este mar primigenio.<br />Las constantes descargas eléctricas y el medio acuoso fueron la fuente energética para que los elementos encontrados en el océano se combinaran por medio de reacciones físicas y químicas, desarrollándose diferentes moléculas inorgánicas que posteriormente fueron la base para la formación de moléculas más complejas, estás últimas esenciales para la vida como son los carbohidratos, las proteínas, las grasas y los ácidos nucleicos como el ARN y ADN, siendo éstos los que contienen la información genética de los seres vivos y los únicos que pueden transferirla de una generación a la siguiente.<br />Ribosa (Carbohidrato).Sala Origen de la vida, MHNCA.<br />¿Cómo se formaron los primeros sistemas vivos?<br />Con el paso del tiempo, en el océano primitivo la acumulación y combinación de las moléculas antes mencionadas, formaron sistemas con límites definidos que en su interior contenían las sustancias que absorbían del medio exterior. Oparin denominó a esos sistemas como protobiontes, los que pudo reproducir en el curso de sus experimentos y observó unas gotitas ricas en moléculas orgánicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria, demostrando así la formación de membranas lipídicas (formadas de grasa) en ausencia de vida. Además del nombre que les dio Oparin a estas estructuras, también se les conoce como coacervados, que en términos generales es un agregado de moléculas unidas por fuerzas electrostáticas. Se puede decir que ese sistema es similar a un ser vivo, ya que ambos desprenden materia y energía continuamente.<br />Formación de un coacervado.Imagen tomada de Lazcano, 2007.<br />Siguiendo con ese enfoque, las sales y el agua son materiales predominantes en los océanos, siendo también los componentes básicos de los seres vivos. El agua forma parte de los organismos en un 70% a 95 % y en un sentido biológico constituye la sustancia mediante la cual se pueden combinar prácticamente todos los elementos.<br />Posteriormente, estos sistemas adquirieron la capacidad de reproducirse, crecer y repararse, actualmente a estos seres se les conoce como los primeros organismos unicelulares. Sin embargo, el abastecimiento limitado de las sustancias nutritivas, suscitó una competencia entre estos seres primitivos para alimentarse, originándose una selección natural entre los que producían su propio alimento y los que lo conseguían alimentándose de otros.<br />Conforme la Tierra adquiría una estructura estable, los sistemas orgánicos siguieron evolucionando. En ese trayecto surgió un proceso al que debemos las condiciones actuales del planeta, dicho proceso es la fotosíntesis y ha sido esencial para el desarrollo de la mayor parte de la vida que predomina desde hace unos 700 millones de años.<br />A los organismos que presentaban este sistema se les dio el nombre de organismos fotosintéticos. Mediante este proceso las sustancias orgánicas se sintetizan a partir de bióxido de carbono y agua, utilizando energía luminosa absorbida por estructuras llamadas cloroplastos, dando como un producto de desecho el oxígeno.<br />Esquema de los primeros organismos.Sala del Origen de la vida, MHNCA<br />Con la proliferación de estos organismos, se requirieron sólo 3000 años aproximadamente para reemplazar totalmente la atmósfera primitiva en una con abundante oxígeno. Sin embargo, actualmente siguen existiendo seres que no utilizan el oxígeno como fuente de energía para sobrevivir y se les denomina anaerobios, mientras los que si lo requieren para sobrevivir reciben el nombre de aerobios.<br />A los primeros seres unicelulares, se les compara con las actuales bacterias y los virus. Los últimos están en discusión por no ser considerados seres vivos por los científicos, ya que requieren de una célula huésped para poder multiplicarse, debido a que no contienen las proteínas necesarias para replicar su ácido nucleico (ARN o ADN).<br />¿Cómo surgen los organismos pluricelulares?<br />Con las modificaciones que sufría la Tierra, los organismos celulares fueron evolucionando, proceso gradual que configuró un sistema que contenía células que desempeñaban una función específica como reproducción, digestión, respiración y excreción, dando origen a los organismos pluricelulares, que abarcan desde los microscópicos como el zooplancton hasta los macroscópicos como la ballena azul.<br />A lo largo del tiempo los organismos fueron evolucionando, de esto se tienen pruebas gracias a los fósiles que nos muestran a los ancestros de los actuales seres vivos. Según los estudios, los primeros organismos pluricelulares aparecen hace 500 millones de años, estos eran organismos invertebrados que no poseían un esqueleto óseo, posteriormente algunos se separaron del grupo y adaptaron un esqueleto más rígido hasta estar osificado y se les denomina vertebrados; en cuanto a las plantas, tuvieron también su evolución, la cual fue paralela a la de los animales. Los anfibios por su parte, se originaron hace 300 millones de años y han continuado hasta nuestros días con algunas variaciones en relación a sus ancestros, los mamíferos aparecieron hace un poco más de 75 millones de años y las aves surgieron hace 30 millones de años, finalmente el hombre empezó a evolucionar hasta su forma actual hace cerca de 20 a 50 millones de años.<br />Teoría comprobada por Miller y Urey<br />Aunque en la actualidad no se sabe con exactitud cuál fue el origen de la vida, no se descartan los indicios que pudieron desarrollarla en este planeta, el ejemplo más aceptado hasta el momento es el análisis de la teoría de Oparin-Haldane que fue comprobada por los experimentos de Miller y Urey en 1953, dichos experimentos confirmaron que cierto número de aminoácidos biológicamente importantes, se pueden sintetizar con descargas eléctricas a través de una mezcla gaseosa formada por amoníaco, hidrógeno, vapor de agua y una sustancia orgánica simple, el metano. Las reacciones químicas necesarias para producir sustancias orgánicas complejas son facilitadas por ciertas condiciones, tales como altas temperaturas y presiones, descargas eléctricas y radiación ultravioleta.<br />Experimento de Miller y Urey.Imagen tomada de Lazcano, 2007.<br />Con ello se deduce que la secuencia de reacciones químicas que ocurren en un organismo, son el legado de un metabolismo heredado de las primeras formas de vida a las actuales.<br />Se sabe que los cuatro grupos principales que constituyen el protoplasma de una célula son: carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos, y que de estos cuatro, los carbohidratos y las grasas son fuentes energéticas muy importantes, mientras que las proteínas y los ácidos nucleicos se consideran como los pilares de la materia viva.<br />Los ácidos nucleicos, principalmente el ácido ribonucleico (ARN) es considerado como precursor en los organismos celulares, según la nueva teoría de “El mundo del ARN”. Ese ácido nucleico con el tiempo se pudo especializar en una molécula más compleja de doble cadena denominada ácido desoxirribonucleico (ADN), que contiene la información genética de un individuo y que con ayuda del ARN puede replicarse.<br />Molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN).Sala del Origen de la vida, MHNCA<br />