Origen e Historia Evolutiva de La Vida

5/9/2018 Origen e Historia Evolutiva de La Vida - slidepdf.com

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ORIGEN E HISTORIA

EVOLUTIVA DE LA VIDA



¿ CÓMO COMENZÓ LA

VIDA?� La hipótesis generalmente aceptada por los

científicos es que la vida se desarrolló a partir de materia inanimada.

� Este proceso llamado evolución química,

implicó varias fases.



� Primero, pequeñas moléculas orgánicas se

formaron de modo espontáneo y seacumularon en el tiempo.

� Pudieron acumularse en lugar de ser degradadas (como sucedería actualmente) porque los dos factores que ahora degradana las moléculas orgánicas- oxígeno libre yotros seres vivos- estaban ausentes en laTierra primitiva.



� En segundo lugar, a partir de las moléculas

más pequeñas se ensamblaron grandesmacromoléculas.

� Luego, las macromoléculas interactuaronentre sí y se reunieron en estructuras máscomplicadas que con el tiempo fueroncapaces de metabolizar y duplicarse.



� Más adelante, estos ensambles

macromoleculares se convirtieron enestructuras parecidas a células que por último llegaron a ser las primeras célulasverdaderas.

� Después de que originaron las primerascélulas, evolucionaron durante algunosmiles de millones de años para producir la

rica biodiversidad que conocemos en laactualidad.



� El desarrollo de la fotosíntesis, larespiración aeróbica y la estructura celular

de los eucariontes representan variosavances importantes que ocurrieron duranteel principio de la evolución.



� Se cree que la vida se originó en la Tierra

sólo una vez, y en circunstanciasambientales muy distintas de las queimperan en la actualidad.

� Es importante conocer las condiciones de laTierra primitiva. Aunque no tengamos plena

certeza de como era.



� La formación de la Tierra y el resto del

Sistema Solar está vinculada con laformación del Universo.

� Hay datos que indican que el Universo nosiempre estuvo disperso como lo está ahora.



� Parece ser que hace 10 mil a 20 milmillones de años, el Universo era un cuerpoinfinitamente compacto que estalló (el GranEstallido o Big Bang ), dispersando su

materia en el espacio.� Esta materia se ha estado desplazando desde

entonces, por lo cual el Universo está en

continua expansión.



Explorando el Universo desde el E s pacio:

del Big Bang al origen de la vida



� Cuando la materia se enfrió se formaron losátomos de diferentes elementos, en

particular de Hidrógeno y Helio.

� Nuestro sol es una estrella que se formóhace 5000 a 10000 millones de años.



� Cuando la materia solar fue comprimida por

fuerzas gravitacionales entró en ignición, produciendo una enorme cantidad de calor.

� Dicho calor desencadenó la formación deotros elementos a partir de H y He.

� Parte de esta materia fue expulsada del sol yse unió con detritos , polvo y gasesalrededor del sol formando planetas.



� La tierra tiene unos 4600 millones de años.

� La materia que la constituía originalmentese compactó como resultado de fuerzas

gravitacionales; los elementos más pesados ±Fe y Ni- formaron el núcleo central, los de peso intermedio dieron origen al manto, ylos ligeros en la superficie.



� La primera atmósfera , formada en granmedida por elementos más ligeros: H y He

se perdió del planeta debido a que lasdébiles fuerzas gravitacionales terrestres nolos pudieron retener.

� Se cree que al principio la Tierra era fría.� Pero por la compactación gravitacional se

acumuló calor, al que contribuyó la energía

de la desintegración radioactiva de loselementos.



� Este calor escapaba en ocasiones a través de

fuentes termales y volcanes, que también produjeron gases.

� Estos gases constituyeron la segundaatmósfera de la Tierra primitiva.

� Era una atmósfera reductora, con poco onada de Oxígeno libre.



COMPONENTES GASEOSOS� CO2

� Vapor de agua (H2 O)

� Monóxido de carbono (CO)

� Hidrógeno (H2 )

� N2 y Amoniaco (NH3 )� Ácido Sulfhídrico (H2 S)

� Metano (CH4 )



� Probablemente todas estas moléculasreducidas pueden haber sido degradadasrápidamente por radiación ultravioleta (UV)del Sol.

� A medida que la Tierra se enfriaba con

lentitud, se condensaba vapor de agua hastael comienzo de lluvias torrenciales, queforman los océanos .

� Erosionándose la superficie terrestre,

aportando minerales a los océanos,haciéndolos salados.



Requisitos para la Evolución

química de la vida.� Ausencia de O2 libre.

� Energía.

� Bloques de construcción químicos.

� Tiempo.



� La vida sólo pudo comenzar en ausencia de

oxígeno libre.� El O2 es muy reactivo y habría degradado

las moléculas orgánicas que son un paso

necesario para el origen de la vida.� Como la atmósfera era fuertemente

reductora, cualquier O2 libre habría formado

óxidos con otros elementos.



� Un Segundo requerimiento era un lugar dealta energía:

� con violentas tormentas eléctricas� vulcanismo generalizado

� bombardeo de meteoritos

� e intensa radiación

� UV del Sol



� Tal vez el Sol emitía más UV

� Además la Tierra carecía de O3 (ozono)� Presencia de sustancias químicas

fundamentales para la evolución química :

� Agua .� Minerales disueltos (como iones)

� Gases de la Atmósfera primitiva.

� Tiempo necesario : 4600 millones de años.



LAS MOLÉCULASORGÁNICAS SE

FORMARON EN LA TIERRAANTES DE QUE HUBIERANCÉLULAS



� Dado que las moléculas orgánicas son loscomponentes esenciales para los seres vivosconsideremos la forma en que pudieronhaberse originado.

� El concepto de que los compuestosorgánicos pudieron haberse formado a partir de componentes no vivos data del decenio

de 1920, por:



� Oparin Bioquímico ruso y Haldane

fisiologo y genetista escoses.

� Su Hipótesis fue sometida a prueba en losaños 50 por Miller y Urey, quienesdiseñaron un aparato que simulaba lascondiciones que habrían predominado en laTierra Primitiva.



Stanley Miller, 1953,

llevó al laboratorio

a teoría de planeti-zación de Urey:

-Atmósfera reductora

-Sometida a fuertes

radiaciones-Temperatura mediana



LA ATMÓSFERA ERA RICA

EN� H2

� CH4.

� H2 O

� NH3

� Simularon relámpagos con descargaselectricas.



Reacciones químicas en descargas eléctricasCH

4

+ NH3

HCN + 3H2

C2H4 + HCN CH3CH2CN(nitrilo)

CH3CH

2CN + 2H

2O CH

3CH

2COOH + NH

3(ácido propiónico)

CH3CHOHCN + NH3 CH3CHNH2CN + H2O(aminonitrilo)

CH3CHNH2CN + 2H2O CH3CH NH2COOH + NH3

(alanina)



LUEGO DE UNA SEMANA

OBTUVIERON� Síntesis de aminoácidos y otras moléculas

orgánicas.

� Glicina, alanina y ácido aminogamabutírico.

� También aminobutírico,valina, ácidoaspártico, glutámico, prolina.



Los componentes de la vida� Aminoácidos en meteoritos carbonáceos

� 70 identificados

� Condiciones adecuadas para la síntesis� Meteorito Murchinson

� Síntesis experimental en condiciones

� interestelares� Cometas

� Polvo interplanetario



� Pero quizás el avance más importante

lo hizo el bioquímico español, Juan Oró,quien en 1961 añadió ácido cianhídrico

y amoníaco al agua y obtuvo no sólo

una mezcla de aminoácidos, sino

adenina en abundancia.

� Más tarde añadió a su mezcla básica

formaldehído y encontró ribosa ydesoxirribosa



Juan Oró

(+2004)

Obtuvo adenina a partir de HCN

Adenina



� Cyril Ponnamperuma, Ruth Mariner yCarl Sagan añadieron adenina a una

solución de ribosa y en presencia de luz

ultravioleta consiguieron la formaciónde un enlace covalente entre la adenina

y el OH del C-1 de la ribosa para dar

adenosina.



� Lo más sorprendente es que si había

ácido orto fosfórico en la mezcla,

¡obtenían el nucleótido completo!

� En 1968, Sánchez, Kimble y Orgel

encontraron que uno de los productos

importantes de una descarga eléctrica através de una mezcla de CH4 y N2 es el

cianoacetileno que fácilmente se

convierte en las pirimidinas citosina yuracilo.



� Oparin concibió que durante largos periodoslas moléculas orgánicas pudieron

acumularse en los mares someros, como un³mar de sopa orgánica´.

� Consideró que en tales condiciones lasmoléculas orgánicas más pequeñas(monómeros), se habrían unido para formar

moléculas grandes (polímeros).



� Desde esa época los científicos piensan que

la polimerización que habría formado proteínas, ácidos nucleícos y otras grandesmoléculas orgánicas no pudo ocurrir en

mares someros.

� Además muchas reacciones de

polimerización implican condensación, enla cual se unen moléculas liberando agua.



� Dichas reacciones difícilmente ocurran sinla participación de enzimas.

� También es dudoso que la concentración demonómeros orgánicos haya alcanzadoniveles suficientes para la polimerización.

� Es posible que los polímeros orgánicos sesintetizaran y acumularan en superficies de

roca o arcilla.



� La arcilla es atractiva como probable sitio

de polimerización debido a que contieneiones de Zn+3 e Fe+3 que podrían actuar como catalizadores.

� Además la arcilla se une a las formasexactas de azúcares y aminoácidos que seencuentran en los organismos vivos.



� Sidney Fox calentó una mezcla de

aminoácidos secos y obtuvo polipéptidos;llamó protenoide al producto de esta polimerización espontánea.

� Se han producido protobiontes parecidos aformas sencillas de vida, que podríanexplicar el salto de un rudimento de formasorgánicas a células vivas.



CHIMENEAS TERMALES� Son manantiales de agua sulfurosa caliente

a grandes profundidades en el océano.

� Habrían estado muy protegidos de losmeteoritos.

� Se producen importantes precursores de

moléculas orgánicas y de ³alimento´ rico enenergía: H2 S y CH4



� Además, pruebas moleculares sugieren queel último ancestro común de todos los

organismos vivos más probablemente fueun procarionte que metabolizaba azufre yvivia en fuentes termales.



La evidencia geológica sobre la

vida temprana sobre la Tierra3.500

m.a.

células

procariota

s

bacterias y algas

cianofíceas

(Australia y Africa)

1.500m.a.

célulaseucariotas

Beck Spring

(California)

700

m.a.

organismo

s pluri-

celulares

fauna de Ediacara

(Australia)

560m.a.

explosióndel

Cámbrico

fauna Tomotiense

(Rusia)

fauna de Burgess Shale

(Columbia británica)

Pilbara Shield. Australia



La evidencia geológica sobre la

vida temprana� E stromatolitos:estructuras organo-sedimentarias laminadas

adheridas al sustrato, producto de la actividadmetabólica demicroorganismos,

principalmentecianobacterias o algascianofíceas

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