Buscar este blog

miércoles, 1 de junio de 2011

Teorías evolutivas


La vida en sus inicios
El origen de la vida es un interrogante que el ser humano trata de responder desde hace miles de años. Las ideas que se han ido postulando a través del tiempo se vieron influidas por la cultura y las creencias religiosas de cada pueblo o sociedad. Pero fue recién en el siglo XX cuando la ciencia se independizó de las ideas religiosas y se propuso un modelo científico que se puso a prueba experimentalmente.
Teoría del ancestro común
Al observar la similitud, por ejemplo entre los caballos y las cebras actuales, no resulta extraño pensar que estos animales hayan tenido un origen en común. Si consideramos todos los mamíferos, también encontraremos que se parecen entre sí, a pesar de que incluyen animales pequeños, como los murciélagos y otros muy grandes, como los rinocerontes.
¿Qué características en común conocen?
Todos estos tienen mamas y pelos, poseen la capacidad de conservar el calor corporal que ellos mismos generan, tienen respiración pulmonar, su fecundación es interna y son vivíparos.
Si nos detenemos ahora en los vertebrados, quedan incluidos en un gran grupo los mamíferos, las aves, los reptiles, los anfibios y los peces: todos ellos poseen esqueleto.
Así, podríamos considerar a todos los animales y obtendríamos un grupo aún más grande al incluir a los invertebrados. En este supergrupo, todos sus integrantes están formados por células eucariotas, son pluricelulares e ingieren su alimento.
Todos los seres vivos están formados por células cuyos componentes son similares: proteínas, lípidos e hidratos de carbono. Pero, además, todos los seres vivos, desde el más simple al más complejo, tienen material genético que determina sus características: la molécula de ADN.
Por eso se plantea esta teoría, la cual se refiere a que todos los seres vivos tienen el mismo origen primitivo.
¿Cuáles eran las ideas en la antigüedad sobre el comienzo de la vida sobre la Tierra?
Vamos a ver cuáles eran las distintas teorías de acuerdo a distintas épocas y civilizaciones.
·         Egipcios: pensaban que lo primero que apareció en la Tierra fue el agua; cuando el nivel de esta bajo, quedo descubierta la primera tierra. Sobre esta tierra estaba el dios Atum, que creo a todos los seres y causaba todo lo que ocurría en el universo.
·         India y Babilonia: en épocas muy antiguas afirmaban que las apariciones repentinas de seres vivos, como caídos del cielo, eran manifestaciones de la voluntad creadora de los dioses.
·         Antigua Grecia: el filósofo Anaximandro (610-546 a.C.) propuso que la vida se originó en el agua, y los primeros seres vivos fueron los más simples y los antecesores de los más complejos. Otro griego, Empédocles, más tarde sostuvo que el universo y los seres vivos son el resultado de la unión y separación de cuatro elementos fundamentales: tierra, agua, fuego y aire. La fuerza que une estos cuatro elementos es el amor y la que los separa es el odio. Para el origen de los seres vivos propuso la unión de partes, como las piernas, los brazos y la cabeza. Estas uniones a veces podrían originar seres defectuosos que no sobrevirían. Aristóteles (348-322 a.C.) considero que los seres vivos se originaron a partir de la materia inerte, idea que siguió siendo aceptada hasta el siglo XX.
·         Mayas: ellos escribieron un libro, el “Popol Vuh”, donde se explica que al principio solamente existía el cielo, donde moraban los poderosos, los dominantes, los fundadores y los constructores. Luego, apareció el agua, en la que estaban los engendradores y los procreadores. Entre todos ellos, crearon la Tierra y todo lo que en ella existe y ocurre.
·         Edad Media: convivieron la idea aristotélica sobre el origen de los seres vivos a partir de la materia inerte y la creencia religiosa de que los seres vivos fueron creados por Dios. Esta última se basa en la Biblia y fue sustentada tanto por cristianos como por judíos y mahometanos.
·         Siglo XVII: a partir de aquí en adelante, científicos como Lois Pateur (1822-1895) y Francisco Redi (1626—1697), gracias a los avances alcanzados en la ciencia pudieron demostrar que los seres vivos no surgen de la materia inerte en descomposición o del barro.
·         Principios del siglo XX: el científico suizo Svanne Arrhenius (1859-1927) creó una teoría llamada panspermia. Esta teoría postula que la vida en la Tierra se originó a partir de gérmenes o esporas que resistieron altas temperaturas y llegaron a la Tierra, desde el espacio sideral, transportados por meteoritos. Hace unos 25 años, esta teoría reapareció con la explicación según la cual la generación de la vida requirió condiciones diferentes a las de la Tierra. Los actuales partidarios de esta teoría afirman que encontraron seres vivos a altitudes elevadísimas de la atmosfera donde solo pueden haber llegado si provenían del espacio sideral.
Aristóteles y el origen de la vida
La postura de este sobre el origen de los seres vivos tuvo como base sus observaciones, que lo llevaron a clasificar a los seres vivos. Fue quien realizo la primera clasificación de animales y estudio su anatomía. Escribió sobre la reproducción, las distintas partes del organismo y el modo en que se trasladan los animales. En su clasificación ya se encontraban incluidos los delfines dentro de los mamíferos.
Consideraba que los seres vivos están formados por materia, que era la parte pasiva, y una parte activa, que era la forma.
Propuso que los diferentes grupos de seres vivos que hasta ese momento habían sido diferenciados, las plantas, los animales y los seres humanos, tienen alma y ocupan distintos niveles dentro de una escala del ser.

Los niveles de Aristóteles
·         1º nivel (el más bajo): materia inanimada, sin alma.
·         2º nivel: lo ocupan las plantas, poseen un alma vegetativa, ya que solo crecen y se reproducen.
·         3º nivel: se ubican los animales, que tienen un alma vegetativa y un alma sensible, por su posibilidad de moverse y de sentir.
·         4º nivel: en este se encuentra el ser humano, poseedor de tres almas: el alma vegetativa, el alma sensible y el alma racional, representada por el corazón.
·         5º nivel: se encuentra Dios.
Afirmó, que los seres vivos se originan a partir de la materia inanimada, activada por una fuerza o entelequia, y que un proceso semejante ocurre al final de la vida, cuando el ser regresa a la materia inanimada. Este proceso cumple un ciclo, es continuo, circular y eterno.



La teoría de la generación espontanea
La teoría del origen de los seres vivos por generación espontánea fue aceptada durante casi 2.000 años, desde que fue propuesta por Aristóteles. Según esta teoría, los seres vivos se originan a partir de materia inanimada o de restos orgánicos en descomposición.
Los experimentos a favor de la generación espontánea
Durante toda la Edad Media, se dieron a conocer muchas transformaciones diferentes de material inerte o en descomposición de donde se suponía que se originan los seres vivos.
El medico belga Jan Baptiste van Helmont 1577-1644), realizo algunas experiencias apoyando esta teoría:
·         Uno de ellos fue que a partir de agua colocada en un recipiente, que tiene el olor de algún fermento, se originan gusanos.
·         La experiencia más conocida fue que si se colocaba una camisa transpirada en un recipiente que tuviera una boca ancha y que contuviera granos de trigo, al cabo de un tiempo (20 días), el fermento que surgía de la camisa penetraba en los granos que daban así origen a los ratones.
En el siglo XVII, apareció el microscopio, y esto dio la oportunidad de observar organismos microscópicos. Esto dio origen a nuevos experimentos para probar esta teoría.
John Needham (1713-1781), aseguro a través de sus experimentos, que cada partícula microscópica posee una fuerza vital que provoca la aparición de microorganismos. En sus experimentos lleno recipientes con caldos que calentaba durante unos minutos para eliminar los microorganismos, y tapo los recipientes con tapones de corcho, sin sellarlos. Después de unos días, observo que había microorganismos en los caldos, lo que apoyaba la teoría de la generación espontánea. Pero no se dio cuenta de que los microorganismos entraron porque los frascos no estaban bien cerrados. La teoría de la generación espontánea se dejó de lado solo en el siglo XIX, con los resultados de Louis Pasteur.

Prueba en contra de las hipótesis de Needham
En el siglo XVIII, un médico italiano Lazzaro Spallanzani (1729-1799), realizo el mismo experimento, pero sellando los frascos; además, calentó los caldos durante mucho más tiempo que Needham y no obtuvo aparición de microbios. Su conclusión fue que los microorganismos que se habían encontrado en el experimento de Needham, procedían del aire que penetraba por los tapones de corcho.
Francisco Redi y la generación espontanea
Redi fue un médico italiano que vivió en el siglo XVII. Este también estudio los insectos, y su idea se basó en que estos seres vivos son bastante complejos como para originarse a partir de la materia en descomposición.
Los experimentos realizados por él, tuvieron como objetivo demostrar que los seres vivos no se originan por generación espontánea. Su idea era que los gusanos que aparecen sobre la carne se originan por las moscas que se posan sobre esta para alimentarse.


Experimento de Redi
Tomo tres frascos de vidrio totalmente limpios. Dentro de cada uno de ellos coloco un trozo de carne fresca. Uno de los frascos lo dejo destapado, otro frasco lo tapo con una tela muy finita, como una gasa, y el tercero lo cerró herméticamente con una tapa. Puso los tres frascos en el mismo lugar y los observo durante una semana. En el frasco destapado, primero aparecieron pequeños huevos, luego gusanos y, a los siete días, moscas. En el frasco tapado con la gasa aparecieron sobre la tela huevos, y luego gusanos, pero no había moscas dentro del frasco. En el frasco cerrado herméticamente, la carne cambio su aspecto, pero no había nada sobre la carne.
Objeciones al experimento de Redi
Cuando se observaron las condiciones de la experiencia realizada por Redi, se pudieron observar que presentaban algunos errores:
·         La carne podía tener microorganismos del aire sobre ella e inclusive, el frasco cerrado herméticamente contenía aire en el que había hongos y bacterias. Estos organismos al estar en contacto con la carne se reproducen.
Si Redi hubiera dejado los frascos unos días más, habría observado hongos sobre la carne. Estos organismos son los que producen la putrefacción.
Con estos resultados, Redi desechaba la teoría de la generación espontánea.
En la misma época que Redi, un monje y profesor de Ciencias del Colegio de Roma, Anastasio Kircher (1602-1680), clasificaba a los animales en aquellos que nacen de la nada y los que nacen normalmente.

Louis Pasteur y el fin de la generación espontanea
Los experimentos de Pasteur
Este realizo varios experimentos para demostrar que los microorganismos no se originaban por generación espontánea:
·         La 1º hipótesis que comprobó, fue que los organismos que descomponían la materia orgánica están presentes en el aire. Para demostrarlo, hizo pasar aire por unos filtros de algodón que retenían las partículas sólidas, como los microbios. Lavó los algodones con alcohol, luego observo este líquido al microscopio y pudo apreciar los microorganismos.
·         La 2º hipótesis que comprobó, fue que si los caldos se hierven, no pierden su valor nutritivo.
Pasteur postulo que los microbios surgen a partir de otros microbios, que se originan a partir de otros que están en el aire.
Para comprobar esto, utilizo unos recipientes de vidrio con su parte inferior esférica y un pequeño cuello, llamados balones. Coloco caldo, calentó y estiro los cuellos y les dio forma de S con el extremo hacia abajo.
De esta forma, al entrar el aire, quedarían retenidas en el cuello todas sus partículas sólidas y solo el aire limpio tomaría contacto con el caldo. Calentó los balones hasta que hirvieron los caldos, e hizo salir el aire caliente. Al enfriarse los balones, el aire que entro estaba limpio.
El paso siguiente, fue colocar los recipientes en una estufa de cultivo con la temperatura ideal para el desarrollo de microbios. A los pocos días, los caldos estaban limpios, sin organismos, y así se mantuvieron con el pasar de los días. De esta forma pudo comprobar que los microorganismos no se originan a partir de los caldos, por generación espontánea, como muchos creían.

Oparin y el origen de la vida en la Tierra
El modelo sobre el origen de la vida
Oparin tomo en cuenta los avances importantes de la ciencia, como los restos fósiles, los descubrimientos de Pasteur, la teoría de la evolución propuesta por Darwin y la edad de la Tierra, ya reconocida en 4.700 millones de años.
El modelo de Oparin propone que los primeros seres vivos se originaron por la combinación de diferentes moléculas orgánicas. Para llegar a esta conclusión, sostuvo que la atmosfera primitiva no poseía oxígeno, ya que esta reacciona oxidando diferentes compuestos, y esta oxidación no hubiera permitido la formación de los compuestos orgánicos. Propuso que esa atmosfera estaba formada por los gases hidrógeno, metano, vapor de agua y amoníaco.
En la Tierra primitiva llegaban en su totalidad los rayos solares y había gran cantidad de tormentas eléctricas con descargas, estas brindaron la energía necesaria para que los gases de la atmosfera reaccionaran entre ellos originando diversas moléculas orgánicas, como los azucares y los aminoácidos. Estos se fueron acumulando en los océanos primitivos, y pasaron a formar lo que Oparin llamo el caldo primitivo.
Esas primeras moléculas orgánicas formaron compuestos más complejos: aminoácidos, y proteínas. Cuando hubo una concentración importante de las diferentes moléculas orgánicas, se comenzaron a combinar y a formar estructuras esféricas con agua en su interior, llamadas coacervadas. El agua, con las sustancias disueltas que contenía, permitía que se produjesen en su interior reacciones químicas. Pero no en todos se llevaban a cabo las mismas reacciones. Aquellos que pudieron producir sustancias que les permitieron mantenerse, persistieron y pasaron a formar sustancias más complejas, como los lípidos y el ADN, que adquirieron la capacidad de reproducirse. Con esas características ya se habían originado los primeros seres vivos, organismos unicelulares procariotas, con características muy parecidas a las actuales bacterias.

Algunas correcciones que se le hicieron al modelo de Oparin

En la actualidad, los científicos proponen que la atmosfera primitiva contenía también dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrógeno y sulfuro de hidrógeno. Esta afirmación se basa en que estos gases están presentes en las erupciones volcánicas y si salen del interior de la Tierra. También se cree que las sustancias químicas iniciales no fueron los gases de la atmosfera, sino los que provenían de volcanes oceánicos y emanaciones de agua caliente y minerales del océano.

La corroboración del modelo del origen de la vida

La experiencia de Miller y Urey

Realizaron la experiencia sobre moléculas orgánicas en 1953 y para llevarla a cabo, utilizaron un balón en el que colocaron los gases propuestos por Oparin: metano, amoniaco, vapor de agua e hidrogeno; luego cerraron el balón. Para recrear la energía de las descargas de tormentas y las radiaciones del Sol, prepararon calor y descargas eléctricas de intensidad similar a la realidad por medio de electrodos, y esperaron una semana para observar los resultados. Obtuvieron algunos ácidos del grupo al que pertenecen los aminoácidos, es decir, las unidades que forman las proteínas. La formación de los compuestos debió llevar millones de años.
Otros experimentos

Otro experimento que se realizó para comprobar la formación de las moléculas orgánicas fue llevado a cabo por el bioquímico español Juan Oró, en 1961, que realizo un experimento muy parecido al de Miller, agregando a los gases ácido cianhídrico. Aparte de aminoácidos hallo adenina, un compuesto que forma parte de los ácidos nucleicos que integran el material genético de las células (ADN-ARN).
Oró convenció casi totalmente a los científicos de que estas últimas sustancias, el ADN, el ARN, las proteínas, pequeños lípidos y algunos azucares formaron parte del caldo primitivo.
Otra de las conclusiones de Oró es que la atmosfera primitiva tenía más gases, pero es seguro que no tenía oxigeno libre, porque este se encontraba formando las moléculas de dióxido de carbono y de agua.
El origen de la vida es un tema que todavía está en investigación, y aunque ya se ha logrado responder a varias preguntas, queda mucho por conocer.

2 comentarios: