viernes, 21 de abril de 2017

¿Cómo se originó la vida?

Tomado de la Página web de la Universidad de California en Berkeley

Los seres vivos, incluso los organismos antiguos como las bacterias, son enormemente complejos. Sin embargo, toda esta complejidad no surgió perfectamente formada del caldo primordial sino que, casi con total seguridad, la vida se originó en una serie de pequeños pasos, cada uno de los cuales se iba sumando a la complejidad que había evolucionado previamente:
  1. Se formaron moléculas orgánicas simples.
    Las 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.
    a nucleotide, composed of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen and phosphorus atoms
  2. 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 descendendientes. Por lo tanto, 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 primero en forma de un autorreplicador de ARN (una molécula de ARN que se copiaba a sí misma).
    a chain of nucleotides forms an RNA molecule
    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 tempranos serían más eficaces copiándose a sí mismos que otros y producirían más «descendientes». Estos superreplicadores se volverían más comunes — eso, hasta que uno de ellos se construyera accidentalmente de forma que le permitiera ser un super-superreplicador — y entonces, 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.
  3. 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.

    genetic material enclosed in membranes
    Las membranas celulares envuelven el material genético.
  4. 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 (como se describe en el paso 2, más arriba). 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 (que son, a menudo, 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.
    DNA contains instructions.  RNA copies DNA.  Proteins are made from copies instructions.
  5. 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.

    Bangiomorpha pubescensBangiomorpha pubescensEstos fósiles de Bangiomorpha pubescens tienen 1 200 millones de años. En la parte de abajo del fósil de la izquierda hay células diferenciadas para sujetarse al sustrato. Si miras con atención la parte superior del fósil de la derecha, verás la división longitudinal que ha separado las células disciformes en varias células en cuña dispuestas radialmente, tal y como veríamos en un alga roja bangiofícida moderna.