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.

LA CÉLULA: ORIGEN, ESTRUCTURA Y FUNCIONES

LA CÉLULA: ORIGEN, ESTRUCTURA Y FUNCIONES

Origen de las primeras células

Se forma la Tierra

Nadie sabe con exactitud cuándo o cómo comenzó su existencia la célula viva. Las evidencias disponibles sugieren que los precursores de las primeras células surgieron en forma espontánea, mediante el auto ensamblaje de moléculas simples. El Universo habría comenzado con una gran explosión o “Big Bang”. Antes de esta explosión, probablemente toda la energía y la materia se encontraban en forma de energía pura, comprimida en un punto. Según este modelo, a medida que el Universo se expandió, su temperatura descendió y la energía se fue convirtiendo en materia. Primero habrían aparecido las partículas subatómicas, los neutrones y los protones, luego se habrían combinado formando los núcleos atómicos. Más tarde cuando la temperatura descendió aún más, la carga positiva de los protones habría atraído a los electrones, cargados negativamente, y se habrían formado los primeros átomos. Hace unos 4.600 millones de años, una condensación de gas y polvo habría comenzado a formar el Sistema Solar. Al enfriarse la Tierra primitiva, los materiales más pesados se habrían reunido en un denso núcleo central y en la superficie se formó una corteza. Se postula que la atmósfera estaba formada principalmente por hidrógeno y helio, que pronto escaparon al espacio y fueron reemplazados por los gases presentes en las emanaciones volcánicas y el agua en estado de vapor proveniente del interior del planeta. Al bajar aún más la temperatura, el agua se condensó y formó los océanos.

Origen de la vida

Toda la vida que existe en el planeta habita un área denominada biosfera que abarca toda la superficie terrestre, y se extiende entre 8 y 10 kilómetros hacia el espacio y otro tanto hacia las profundidades del mar.

Las células vivas poseen cuatro características que las distinguen de otros sistemas químicos: una membrana que las separa del ambiente circundante y les permite mantener su identidad bioquímica; enzimas esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida; capacidad para replicarse generación tras generación; posibilidad de evolucionar a partir de la producción de descendencia con variación.

Primer conjunto de hipótesis contrastables acerca del origen de la vida

Fue publicada en 1924 por el investigador ruso Alexander I. Oparin cuyos resultados coincidieron con los de el biólogo ingles John Haldane quien publico sus experiencias cuatro años después, es decir, 1928.
Esta teoría ha sido ampliamente aceptada por los científicos modernos no solo del área biológica, si no también por químicos, astrónomos y geólogos. Por que su contenido coincide y refuerza las teorías de la evolución molecular, las del origen del universo, evolución entre otras.
La teoría quimiosintetica o abiótica parte de una tierra muy joven y sin vida, que tenia una atmósfera carente de oxigeno libre, pero que contenía una gran cantidad de hidrogeno por lo que era fuertemente reductora; además tenia algunos compuestos orgánicos que se habían formado de manera abiótica como metano (CH₄), amoniaco (NH₃), acido cianhídrico (HCN), entre otros, así como agua y bióxido de carbono, que se habían generado por la acción de algunas fuentes de energía.

Características de la tierra primitiva

Conforme la tierra se fue enfriando, el vapor de agua proveniente sobre todo de las erupciones volcánicas se condenso y se precipito en forma de lluvias torrenciales y constantes, las que al caer iban "lavando" las partes altas, disolviendo y arrastrando muchas sales minerales y alguno que otro compuesto.
El agua se acumulo en las partes profundas y poco a poco fue formando los mares primitivos, donde se concentraban cada vez más los productos nutritivos debido a las constantes evaporaciones y precipitaciones que sufrían. Por ello Oparin les dio el nombre de sopa primogénita o caldo nutritivo.
Es importante resaltar las fuentes de energía que, de acuerdo con esta teoría, existían en esa época, por que gracias a la acción de estas pudieron combinarse los compuestos de la primitiva atmósfera reductora con los primeros mares. Las principales fuentes de energía fueron las descargas eléctricas (de las tormentas), radiaciones solares, erupciones volcánicas y radioactividad.
La acción de esas fuentes de energía permitió la formación de moléculas mayores, que evolucionaron a partir de los compuestos orgánicos mencionados hasta formar compuestos polimoleculares de complejidad creciente llamados compuestos prebióticos.
Los principales compuestos prebióticos que se formaron son:
Azucares; Glicerina; Ácidos grasos; Aminoácidos; Bases pirimidinas; Bases púricas
Los agregados polimoleculares formaron pequeños sistemas cada vez mas complejos. Estos tenían estructuras precelulares y ya estaban diferenciados del ambiente con el que iniciaron una interacción como sistemas abiertos. Oparin les dio el nombre de protobiontes.
En algún momento fortuito de la evolución de los protobiontes mas complejos surgieron otros a los que Oparin llamo eubiontes, que ya fueron capaces de trasmitir a sus descendientes la información de sus características gracias a la existencia de compuestos polimerizados que Oparin considero a los precursores de los ácidos nucleicos actuales.

¿Qué es la vida?

Resulta difícil definírsete evento. No hay unanimidad para su definición, pero si hay un acuerdo en determinar que los seres vivos presentan capacidades y composición que los diferencia de la materia inerte.

Los seres vivos realizan funciones que les permiten mantenerse en el tiempo como individuos y perdurar como especie: se alimentan e intercambian gases con el entorno, lo que les permite obtener materia y energía; se relacionan entre si y con el medio que los rodea, y pueden reproducirse.

La capacidad de mantener un medio interno estable es otra propiedad crucial para la vida. Los seres vivos también intercambian información y responden a las condiciones ambientales.

En cuanto a su composición, la materia orgánica que forma los seres vivos está integrada por elementos químicos que también están presentes en la materia inerte (sin vida). Entonces, ¿qué diferencia, por ejemplo, a una lombriz de un pizarrón?. Es decir, si comparten elementos químicos en su composición, ¿por qué la lombriz tiene vida y el pizarrón no?. La respuesta a esto está en la organización, de estos elementos. Estos elementos en los seres vivos se combinan de forma compleja y única, y estas combinaciones son las que determinan a un ser vivo.

Teoría de la Generación Espontánea

Los primeros biólogos de la Antigüedad ya habían comprendido fácil y correctamente el modo según el cual el proceso reproductor actuaba en los animales más comunes, y habían observado que la vida de todo nuevo individuo tenía su inicio en el cuerpo femenino o, como mínimo, en los huevos puestos por la madre. Sin embargo, durante muchos siglos fue una convicción común que los animales más pequeños podían nacer de la materia no viva, por generación espontánea. El fundador de esta teoría fue Aristóteles, que, hacia mediados del siglo IV a. C., se dedicó al estudio de las ciencias naturales. El filósofo sostenía que algunas formas de vida, como los gusanos y los renacuajos, se originaban en el barro calentado por el sol, mientras que las moscas nacían en la carne descompuesta de las carroñas de animales. Estas convicciones erróneas sobrevivieron durante siglos hasta que, hacia mediados del siglo XVII, el biólogo italiano Francesco Redi demostró que las larvas de mosca se originaban en la carne tan sólo si las moscas vivas habían puesto previamente sus huevos allí: por consiguiente, sostenía que ninguna forma de vida había podido nacer de la materia inanimada.

“Redi preparó algunos recipientes de vidrio que contenían carne del mismo origen; entonces cubrió la mitad de estos recipientes con gasa, de modo que pudieran transpirar y dejó abiertos los restantes contenedores.

Después de algunos días observó que la carne contenida en los recipientes cubiertos, aun cuando estaba en putrefacción no contenía traza alguna de larvas, al contrario de lo que sucedía con la carne de los recipientes descubiertos, en la que las moscas adultas habían podido poner sus huevos”.

Este experimento habría podido demostrar definitivamente que la vida sólo podía originarse en otra forma de vida preexistente, pero no fue así: la teoría de la generación espontánea sobrevivió dos siglos más, gracias al apoyo de los medios religiosos partidarios del pensamiento teológico de Aristóteles.

El aire vital

Algunos científicos de la época, partidarios de esta teoría, consideraban que el aire tenía un principio activo o vital que proporcionaba la vida a los organismos a partir de la materia inerte. Objetaron a Redi que, al cerrar los frascos, impedía la entrada de ese aire vital, y por eso las moscas no se habían formado a partir de la carne. Redi repitió la experiencia tapando los frascos con gasa. Esto permitía  la entrada de aire e impedía el ingreso de las moscas. El resultado fue el mismo que con el frasco cerrado. Así, comprobó que los gusanos surgían de los huevos depositados por las moscas, y no de la carne y desterró la idea de la generación espontánea, al menos, para organismos como las moscas.

Pasteur y los frascos cuello de cisne

Pasteur cultivó bacterias en una solución nutritiva contenida en unos cuantos balones de vidrio; los balones estaban provistos de un cuello largo en forma de S, desprovisto de tapón, que impedía el paso de los microorganismos externos. Después de una prolongada ebullición, observó que la solución estaba desprovista de toda forma de vida y que estas condiciones se mantenían durante varios meses. Con esta experiencia, Pasteur descubrió el principio de la esterilización o pasteurización, además de otros procedimientos que todavía se utilizan hoy para destruir los microorganismos, y demostró así que ninguna forma de vida puede originarse espontáneamente de la materia inorgánica, sino únicamente de la vida preexistente éste es el denominado proceso de la biogénesis.

Como conclusión: “La biogénesis es el proceso de los seres vivos que produce otros seres vivos.”

La Tierra primitiva en el laboratorio

Es difícil tener certezas en relación al origen de la vida. Muchos científicos y especialistas en el tema intentaron recrear en el laboratorio las condiciones primitivas según los datos aportados por: fósiles, mediciones realizadas en el espacio y análisis de meteoritos y de cometas.

El experimento de Miller y Urey, basado en los supuestos de Oparin y Haldane^[][] representa la primera demostración de que se pueden formar espontáneamente moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples en condiciones ambientales adecuadas^[][].

Esquema del experimento.

En el aparato se introdujo la mezcla gaseosa, el agua se mantenía en ebullición y posteriormente se realizaba la condensación; las sustancias se mantenían a través del aparato mientras dos electrodos producían descargas eléctricas continuas en otro recipiente.
Después que la mezcla había circulado a través del aparato, por medio de una llave se extraían muestras para analizarlas. En éstas se encontraron, como se ha mencionado, varios aminoácidos, un carbohidrato y algunos otros compuestos orgánicos.
El experimento realizado por Miller y Urey indicó que la síntesis de compuestos orgánicos, como los aminoácidos, fue fácil en la Tierra primitiva. Otros investigadores –siguiendo este procedimiento y variando el tipo y las cantidades de las sustancias que reaccionan- han producido algunos componentes simples de los ácidos nucleicos y hasta ATP^{[cita requerida]}.
Esta experiencia abrió una nueva rama de la biología, la exobiología. Desde entonces, los nuevos conocimientos sobre el ADN y el ARN, el descubrimiento de condiciones prebióticas en otros planetas y el anuncio de posibles fósiles bacterianos encontrados en meteoritos provenientes de Marte (como el ALH 84001), han renovado la cuestión del origen de la vida.

Experimentos de Fox

Entre las décadas de los 50 y los 60, Sidney W. Fox estudiaba la formación espontánea de estructuras peptídicas bajo condiciones que posiblemente pudieran haber existido tempranamente en la historia de la Tierra. Demostró que los aminoácidos podían formar espontáneamente pequeños péptidos. Estos aminoácidos y pequeños péptidos podían haber sido estimulados para formar membranas esféricas cerradas, llamadas microesferas. Fox describió este tipo de formaciones como «protocélulas», esferas de proteínas que podían crecer y reproducirse.
Las primeras membranas celulares pudieron haberse formado espontáneamente a partir de proteinoides (moléculas similares a proteínas que se producen cuando se calientan soluciones de aminoácidos). Cuando están presentes a la concentración correcta en solución acuosa, forman microesferas que, según se ha observado, presentan una conducta similar a los compartimentos rodeados de membrana.

Las instrucciones para la vida

Las moléculas que forman el material genético de todos los seres vivos es el ADN. Pero ¿cómo llegó el ADN a estar en todas las células de todos los seres vivos?. Es bastante difícil determinar su origen, o como llegó a formarse esta molécula tan importante para la replicación de las células.

Todas las formas de vida que existen tienen material genético. Éste se compone de dos tipos de sustancias que pertenecen al grupo de los ácidos nucleicos: son el ADN y el ARN. El material genético contiene la información de lo que cada célula es y debe hacer. Son las “instrucciones para la vida”.

Las moléculas que lo forman, tienen la capacidad de duplicarse o replicarse, o sea que generan una copia de sí mismas. Aquellas  estructuras que incorporaron ese material genético primitivo, tuvieron la capacidad de multiplicarse, de reproducirse.

El mundo aún sin oxígeno

Registros fósiles encontrados, indican que las primeras células surgieron hace unos 3500 millones de años. Ahora, ¿podrían ser consideradas organismos? Bueno la respuesta es sí, ya que cumplían con las funciones que definen la vida.

Por todas las investigaciones hechas durante años, sabemos que hay seres vivos unicelulares (una sola célula) y organismos pluricelulares (muchas células).

Entonces, sacamos como conclusión es que los primeros organismos eran unicelulares, y teniendo en cuenta que en la atmósfera primitiva no había oxígeno libre, como en la actualidad, se concluye también que su respiración era anareobia o más precisamente anoxibiótica (en ausencia de oxígeno).

Aún hoy existen microorganismos que no utilizan el oxígeno, sino que usan otros compuestos, es el caso de algunas bacterias, como las que se alojan en los dientes y forman las caries.

A los organismos originarios, según su organización, se les da el nombre de célula procariota.

La célula procariota

Las células procariotas: son pequeñas y menos complejas que las eucariotas. Contienen ribosomas pero carecen de sistemas de endomembranas (esto es, orgánulos delimitados por membranas biológicas, como puede ser el núcleo celular). Por ello poseen el material genético en el citosol. Sin embargo, existen excepciones: algunas bacterias fotosintéticas poseen sistemas de membranas internos.

Por lo general podría decirse que los procariotas carecen de citoesqueleto. Sin embargo se ha observado que algunas bacterias, poseen proteínas que actúan de un modo similar a la actina y son importantes en la morfología celular. De gran diversidad, los procariotas sustentan un metabolismo extraordinariamente complejo,  como algunos grupos de bacterias, lo que incide en su versatilidad ecológica. Los procariotas se clasifican, en el Reino de las Móneras.

Cómo se alimentaban

Estos primeros organismos, incorporaban su alimento de la materia orgánica que los rodeaba, en aquel caldo nutritivo. Esta materia, luego de ser incorporada, era utilizada para obtener la energía que necesitaban, a través de la respiración celular. A este tipo de células según su alimentación, eran heterótrofas.

A partir de la reproducción asexual, el aumento en la cantidad de bacterias en la Tierra, provoco la competencia por el alimento, entonces empezaron a utilizar la luz solar para elaborar su propia materia orgánica y no necesitar de su entorno para esto. De esta forma surgieron los primeros organismos autrótofos. Algunas de ellas aprovecharon la luz del Sol para combinar el agua y el dióxido de carbono del aire, y formar su propia materia inorgánica. A este proceso se lo llama fotosíntesis.

Los primeros seres vivos y el oxígeno

Como consecuencia del oxígeno que era liberado por los organismos, comenzó a reaccionar con algunos de los gases atmosféricos y poco a poco se fue formando lo que hoy conocemos como capa de ozono.

La célula eucariota

Las células eucariotas: son el exponente de la complejidad celular actual. Presentan una estructura básica relativamente estable caracterizada por la presencia de distintos tipos de organelas intracitoplasmáticos especializados, entre los cuales destaca el núcleo, que alberga el material genético. Por otro lado, la estructura de la célula varía dependiendo de la situación taxonómica del ser vivo: de este modo, las células vegetales difieren de las animales, así como de las de los hongos.

Como funciona cada uno de las organelas de la eucariota animal

Protoplasma: (componente viviente de la célula) está compuesto principalmente por el citoplasma y el núcleo.

Citoplasma:. El límite externo del citoplasma es la membrana celular, mientras que su límite interno es la membrana nuclear. En este se encuentran diversos organelos de diferentes tipos y funciones, suspendidos en la matriz citoplasmática o citosol.

Membrana celular: Es una estructura trilaminar; constituida por carbohidratos, lípidos y proteínas. Ésta separa a la célula del ambiente externo y realiza diversas funciones, como es: controlar el paso de sustancias hacia el interior o exterior de la célula. A esta se hallan unida estructuras proteicas que se insertan parcial o totalmente en la membrana, las cuales funcionan como poros para paso de sustancias hacia la célula o al exterior de esta.

Microvellosidades: Son envaginaciones tubulares simples de la membrana celular con un núcleo de citoplasma en el que hay conjunto de microfibrillas. Estas aumentan la superficie de intercambio.

Mácula adherente: Es una especialización de la superficie celular también conocida como desmosoma. Estas son estructuras pequeñas y densas que se encuentran dispersas en toda la superficie de contacto con las células.

Mitocondrias: Es una estructura en forma de bastón, cuya función principal es transformar la energía química en adenosin trifosfato (ATP),  que es la molécula energética de la célula; además de participar en la respiración celular. Esta posee una externa lisa y una interna plegada formando lo que se conoce como crestas. La interna está compuesta por cardiolipina, que no permite el paso de iones.

Retículo endoplásmico: Es una red tubular interconectada, compuesta por la proteína tubulina. La disposición de estos elementos varía considerablemente de una célula a otra y en una misma célula de acuerdo a su fase funcional. Este se divide en dos tipos:

·          Rugoso, este se caracteriza por la presencia de ribosomas en su superficie, los cuales participan en la síntesis de proteínas; por esta razón esta estructura se encuentra bien desarrollada en células secretorias de proteínas. 

·          Liso, no presenta ribosomas y realiza diferentes funciones dependiendo del órgano en el cual se encuentren. Por ejemplo, en las células de Leydig del testículo secretan testosterona; en las células de la corteza suprarrenal secretan corticosteroides, entre otras.

Ribosomas. Son partículas pequeñas electrónicamente densas, estos se encuentran en todas las células, excepto eritrocitos maduros. Estos contienen RNA y proteínas; pueden estar unidos al retículo endoplásmico rugoso, o encontrarse libres en el citoplasma.

Aparato de Golgi. Este consta de sacos aplanados, en cuyos bordes hay vesículas de diferentes tamaños, y con frecuencia se dispone alrededor del par de centriolos que define el centro celular. Participa en la síntesis de algunos productos secretorios, en la formación de lisosomas primarios, además de modificar y ordenar las proteínas elaboradas por el retículo endoplásmico rugoso.

Lisosomas. Son vesículas delimitadas por una membrana unitaria. Contienen al menos 40 tipos diferentes de enzimas (hidrolasas ácidas). Son considerados como el aparato digestivo de la célula, están presentes en todas las células, aunque son más abundantes en las fagocitarias.

Microtúbulos. Son organelos de forma tubular rígida, formados por tubulina. Estos realizan diversas funciones, como son; un papel importante en el desarrollo y el mantenimiento de la forma de las células; participan en los movimientos intracelulares de los organelos; se encuentran en los axones de las neuronas.

Centriolos. Son estructuras cilíndricas compuestos principalmente por microtúbulos altamente organizados. En las células que no están en división, los pares de centriolos se encuentran generalmente cerca del núcleo y en asociación con el complejo de Golgi.

Microfilamentos. Son elementos fibrosos, miden aproximadamente entre 5 y 7 nm. Estos estén compuestos por la proteína actina. La miosina siempre seta presente en donde los microfilamentos de actina forman haces contráctiles en las células.

Pigmentos. Son sustancias coloreadas que se encuentran en el interior de la célula. Se clasifican en endógenos, aquellos que se forman dentro del organismo; y exógenos, que son tomados por el organismo del medio externo. Los exógenos generalmente causan alteraciones patológicas; dentro de estos se encuentran los carotenos, polvos como el carbón, entre otros. Los endógenos se clasifican en dos grupos: los derivados de la hemoglobina, bilibirubina, hematina y hemosiderina; y los no derivados de la hemoglobina, lipofucsina  y melanina.

Envoltura nuclear. Esta separa el contenido del núcleo (nucleoplasma) del citoplasma, a través de dos membranas que constituyen la envoltura nuclear. Esta consta de dos membranas formadas cada una por una doble capa de líquido y separadas por un espacio de unos 20 nm de ancho que se conoce como espacio o cisterna perinuclear. Ésta se continúa con el retículo endoplásmico, y al igual que la membrana del retículo endoplásmico, esta contiene ribosomas. La envoltura nuclear presenta poros que comunican el interior del núcleo con el citoplasma. La permeabilidad de estos poros depende del estado funcional de la célula, al igual que el número de poros.

Nucleolo. Posee forma esferoidal y es la estructura más evidente de una célula en interfase. El número y tamaño de los nucleolos son constantes para cualquier tipo célula en particular. Los nucleolos son prominentes y suelen ser múltiples en células que participan activamente en la síntesis de proteínas. El tamaño del nucleolo refleja su actividad. Constan de 5 a 10% de RNA, con el resto de proteína y una pequeña cantidad de DNA, y a menudo están rodeados por un anillo de cromatina condensada llamada cromatina relacionada con el nucleolo.

Estructura de la célula eucariota vegetal

En la célula vegetal se distinguen tres partes esenciales: la cubierta exterior, el cuerpo celular y los orgánulos.

Lo primero que se observa es la pared celular, que esta constituida químicamente por moléculas de celulosa, otras sustancias (glúsidos) y la mas importante que puede estar entre el 10% al 95% que es el agua quien origina una fuerza de tensión o contrapresión equivalente y de sentido contrario, que se opone a la mayor expansión de la célula. Las funciones que cumple la pared celular son las siguientes:

- Protección de la parte viva

- Absorción de alimentos

- Sirve como soporte mecánico o esqueleto de la planta

- Permite un intercambio entre las células y su entorno (aunque este se encuentra limitado por las porosidades de las paredes celulares.

El cuerpo celular o citoplasma, es el protoplasma celular, es semilíquido con granulaciones (condriomas. En él tienen lugar la mayor parte de las reacciones metabólicas de la célula. Está compuesto por el citosol, una solución acuosa concentrada que engloba numerosas estructuras especializadas y orgánulos.

Los orgánulos, por último, son de formas y estructuras muy diversas: microtúbulos que constituyen un esqueleto interno (citoesqueleto), ribosomas, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, vesículas, vacuolas, plastidios, mitocondrias y el núcleo celular, que es el elemento rector de la vida de la célula.