Los coacervados eran burbujas de membrana semipermeable, semejantes a protocélulas.
La historia de la vida en la Tierra cuenta los procesos por los cuales los organismos vivos han evolucionado, desde su origen de la vida en la Tierra, hace unos 4400 millones de años hasta la gran diversidad en los organismos actuales. De la misma forma trata sobre cómo los aspectos ambientales, en forma de catástrofes globales, cambios climáticos o uniones y separaciones de continentes y océanos, han condicionado su desarrollo. Las similitudes entre todos los organismos actuales indican la existencia de un ancestro común universal del cual todas las especies conocidas han divergido a través de procesos evolutivos.
Según la teoría más aceptada en la actualidad, la vida en la Tierra se originó mediante un proceso de evolución química. Postulada en las primeras décadas del siglo XX por los científicos Alexander Oparinen, y Haldane en 1964, formula que las primeras células se formaron a partir de moléculas orgánicas en las particulares condiciones de la Tierra primitiva.
Hace miles de millones de años, nuestro planeta estaba formado por una atmósfera sin oxígeno ni capa de ozono. A partir de fuertes tormentas eléctricas se formaron los antiguos océanos, a los que Oparin y Haldane llamaron “caldo primitivo”. En ellos, se habría formado la primera célula, es decir, el primer ser vivo.
Los grandes avances en anatomía, química, genética y en particular, los estudios de Louis Pasteur, Darwin y Oparin, jugaron un papel fundamental en comprender que, necesariamente, todos los seres vivos provenían de otro ser vivo previo que los había engendrado.
La ciencia y la tecnología nos han permitido encontrar explicaciones satisfactorias para la abundante evidencia biológica del mundo, tanto la observable en la actualidad como la que forma parte del antiguo registro fósil. Sin embargo, sigue habiendo preguntas y cuestiones sin responder, que mantienen a los científicos en vilo. A continuación, exponemos un repaso de las principales teorías sobre el origen de la vida que surgieron en la historia de la humanidad.
1.- La generación espontánea, es una explicación que fue aceptada durante unos dos mil años. Sostenía que la vida podía originarse de manera espontánea y continua a partir de materia inerte.
Con los primeros descubrimientos en biología evolutiva, esta hipótesis se fue limitando y se empezó a sostener que solo los microorganismos se generaban espontáneamente, y que a partir de ellos evolucionaba el resto de la vida.
En la segunda mitad del siglo XIX, los experimentos del químico y bacteriólogo Pasteur dieron un fuerte golpe a la teoría de la generación espontánea. Sus hallazgos demostraron la existencia de microorganismos en el aire que eran los responsables de la descomposición de la materia.
2.- La teoría panspérmica fue postulada por primera vez en 1908 por el científico sueco Svante Arrhenius en 1927. Esta explicación sobre el origen de la vida proponía que los primeros seres vivos habrían llegado a la Tierra desde el espacio.
Un cometa, un meteorito o algún otro tipo de transporte espacial, ya fuera accidental o creado para este fin, habría transportado microorganismos desde otro lugar en el que ya había vida.
Esta teoría fue apoyada por científicos como el biólogo alemán Hermann Richter en 1876 y el astrónomo británico Fred Hoyle en 2001. Pero no responde a la pregunta sobre el origen de la vida, sino que desplaza el interrogante hacia un lugar desconocido.
Además, se duda de cómo habrían podido sobrevivir esos microorganismos a las crueles condiciones del espacio exterior, aunque actualmente hay evidencia de que algunas especies bacterianas podrían resistirlas.
3.- La teoría de Oparin fue postulada a comienzos del siglo XX por el bioquímico ruso Alexander Oparin y el biólogo inglés John Haldane. Propusieron que el origen de la vida en la Tierra se explicaría mediante una evolución química, en la cual las primeras células habrían surgido a partir de reacciones químicas sencillas, que luego fueron formando moléculas cada vez más complejas.
Oparin explicó que los mares primitivos del planeta habían formado un “caldo primitivo” de sustancias orgánicas e inorgánicas, que se combinaron entre sí para formar compuestos cada vez más complejos.
Así, se llegó a la aparición de los coacervados o burbujas de sustancias primitivas que permitían a través de su membrana el paso de las sustancias deseadas y mantenían por fuera las indeseadas, en una suerte de protocélula.
Pero los postulados de Oparin, sustentados en la teoría de la evolución de Darwin y la selección natural, no han logrado explicar los mecanismos mediante los cuales habría ocurrido la transición entre los agregados de moléculas y las primeras formas de vida como tal.
En los años siguientes, se desarrollaron diversas hipótesis científicas al respecto:
La hipótesis del “mundo de ARN”, según la cual la vida en el planeta pudo haber comenzado con moléculas de ARN capaces de autorreplicarse en los mares de la Tierra primitiva, qué con el tiempo, habrían dado lugar a las moléculas de ADN y a las proteínas que conforman los sistemas biológicos actuales.
La hipótesis del “mundo de hierro-sulfuro”, según la cual las primeras formas de vida podrían haberse originado sobre superficies de minerales de sulfuro de hierro, cerca de fuentes hidrotermales. Allí, algunos procesos químicos previos a la vida como los relacionados con el metabolismo, podrían haberse desarrollado sobre estos minerales, antes de que la vida se trasladara a un entorno acuático.
Los seres vivos, incluso los organismos como las bacterias, son enormemente complejos. Toda esta complejidad no surgió perfectamente formada de un caldo primordial, sino que se originó en una serie de pequeños pasos, cada uno de los cuales se iba sumando a la complejidad de la que había evolucionado previamente:
En primer lugar, se formaron moléculas orgánicas simples similares al nucleótido que se muestra debajo, son los ladrillos de la vida y tuvieron que estar implicados en su origen. Los experimentos indican que las moléculas orgánicas podrían haberse sintetizado en la atmósfera de la Tierra primitiva y haber llovido en los océanos. Las moléculas de ARN y ADN, el material genético de todos los seres vivos son sólo largas cadenas de nucleótidos simples.
En segundo lugar, evolucionaron las moléculas replicadoras y comenzaron a experimentar la selección natural. Todos los seres vivos se reproducen, copiando su material genético y transmitiéndolo a sus descendientes. La capacidad para copiar las moléculas que codifican la información genética es un paso clave en el origen de la vida: sin él, la vida no existiría. Probablemente, esta capacidad apareció en forma de un autorreplicador de ARN, una molécula de ARN que se copiaba a sí misma.
La forma autorreplicante más simple es una sola molécula que produce copias exactas de sí misma.
Muchos biólogos hipotetizan que este paso llevó a un «mundo de ARN», en el cual el ARN realizaba muchos trabajos: almacenaba la información genética, se copiaba a sí mismo y llevaba a cabo funciones metabólicas básicas. En la actualidad, estos trabajos los llevan a cabo muchos tipos de moléculas distintas, principalmente ADN, ARN y proteínas, pero en el mundo de ARN, el ARN lo hacía todo.
La autorreplicación abrió la puerta a la selección natural. Después de que se formó la molécula autorreplicadora, algunas variantes de estos replicadores serían más eficaces copiándose a sí mismos que otros, y producirían más descendientes, y estos superreplicadores se volverían más comunes, hasta que uno de ellos se construyera accidentalmente de forma que le permitiera ser un super-superreplicador y esa variante asumiría el poder. Mediante este proceso de selección natural continuada, terminarían por acumularse los pequeños cambios en las moléculas replicadoras hasta que evolucionó un sistema replicador estable y eficaz.
Las moléculas replicadoras son aquellas capaces de producir copias exactas de sí mismas, un proceso fundamental para la vida, como en el caso del ADN, que se replica para generar nuevas células con el mismo material genético. Este concepto se remonta a la química prebiótica, donde se cree que surgieron moléculas que replicaban su estructura, sentando las bases para la evolución.
La replicación es capacidad de una molécula para generar una copia de sí misma a partir de otras moléculas disponibles. Al replicarse, la molécula transmite su estructura y la información que contiene a su copia, permitiendo la continuidad de esa información.
En los organismos vivos, el ADN es el ejemplo más claro de molécula replicadora, asegurando que el material genético se duplique correctamente durante la división celular para que cada célula hija tenga un genoma completo.
La capacidad de autorreplicación es un pilar en la comprensión del origen de la vida. Se postula que las primeras moléculas replicadoras en la Tierra primitiva, en un ambiente prebiótico, dieron lugar a estructuras más complejas que eventualmente evolucionaron hacia las primeras células. La existencia de mutaciones en estas copias también es crucial, ya que introduce variabilidad que permite la evolución.
En tercer lugar, las moléculas replicadoras se envolvieron en una membrana celular.
Las moléculas replicadoras se envolvieron en una membrana celular. La aparición de una membrana que rodeaba el material genético proporcionaba dos grandes ventajas: los productos del material genético se mantenían cerca y el ambiente externo de esta protocélula era distinto del ambiente externo.
La aparición de una membrana que rodeaba el material genético proporcionaba dos grandes ventajas: los productos del material genético se mantenían cerca y el ambiente externo de esta protocélula era distinto del ambiente externo. Las membranas celulares deben haber proporcionado una ventaja tan grande a estos replicadores envueltos, que habrían dejado fuera de competencia rápidamente a los replicadores «desnudos». Este avance daría lugar a un organismo muy parecido a una bacteria actual.
Las membranas celulares envuelven el material genético
En cuarto lugar algunas células comenzaron desarrollar procesos metabólicos modernos y superaron a las que tenían otras formas de metabolismo más antiguas.
Hasta este momento, es probable que la vida hubiera confiado la mayoría de las tareas al ARN. Pero todo cambió cuando alguna célula o grupo de células evolucionó y empezó a utilizar moléculas diferentes para funciones distintas: el ADN (más estable que el ARN) se convirtió en el material genético; las proteínas se hicieron responsables de las reacciones metabólicas básicas de la célula y el ARN fue degradado al papel de mensajero, el transportador de la información desde el ADN hasta los centros donde se construyen las proteínas de la célula. Las células que incorporaron estas innovaciones superarían fácilmente a las células «pasadas de moda» que tenían metabolismos basados en el ARN, conduciendo al fin del mundo del ARN
En quinto lugar se evolucionó la pluricelularidad.
Muy temprano, hace ya 2 000 millones de años, algunas células dejaron de seguir su propio camino después de replicarse y evolucionaron funciones especializadas. Dieron lugar al primer linaje de organismos pluricelulares de la Tierra, semejantes al alga roja fosilizada de hace 1 200 millones de años de la foto de abajo.
Las moléculas replicadoras se envolvieron en una membrana celular.
La aparición de una membrana que rodeaba el material genético proporcionaba dos grandes ventajas: los productos del material genético se mantenían cerca y el ambiente externo de esta protocélula era distinto del ambiente externo. Las membranas celulares deben haber proporcionado una ventaja tan grande a estos replicadores envueltos, que habrían dejado fuera de competencia rápidamente a los replicadores desnudos. Este avance daría lugar a un organismo muy parecido a una bacteria actual.
Algunas células comenzaron a desarrollar procesos metabólicos modernos y superaron a las que tenían otras formas de metabolismo más antiguas.
Hasta este momento, es probable que la vida hubiera confiado la mayoría de las tareas al ARN, como se describe en el paso 2. Pero todo cambió cuando alguna célula o grupo de células evolucionó y empezó a utilizar moléculas diferentes para funciones distintas: el ADN, más estable que el ARN, se convirtió en el material genético; las proteínas, más eficaces que el ARN como fatilizadoras de reacciones químicas, se hicieron responsables de las reacciones metabólicas básicas de la célula, y el ARN fue degradado al papel de mensajero, el transportador de la información desde el ADN hasta los centros donde se construyen las proteínas de la célula. Las células que incorporaron estas innovaciones superarían fácilmente a las células pasadas de moda, que tenían metabolismos basados en el ARN, conduciendo al fin del mundo del ARN.
