Teorías del origen de la vida en el planeta y teorias del origen del universo

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Teorías del origen de la vida en el planeta y teorias del origen del universo

  1. 1. Teorías del origen de la vida en el planetaA lo largo de la existencia de la humanidad han surgido infinidad de preguntas,pero en este espacio nos concentraremos únicamente en tratar de darrespuesta a una de ellas, ¿cómo se originó la vida en el planeta Tierra?Tal vez nombres como Aristóteles, Harvey, Bacon, Descartes, Aquino, vanHelmont, Redi, Needham, Spallanzani, Pasteur, Darwin, Oparin, Halden, Miller,Urey, etcétera, te son conocidos, pues todos estos personajes han tratado deencontrar la respuesta a dicha pregunta. Varias teorías han sido formuladaspara explicar el origen de la vida y entre las más conocidas se puedenmencionar las siguientes:Teoría del Creacionismo:Desde tiempos remotos los hombres han explicado la existencia del mundo yde la vida en él, a través de la intervención de una o varias deidades quepudieron originar todo lo que existe. Con este razonamiento muchos puebloshan dado respuesta a sus dudas originándose a su vez las religiones. Sinembargo dicho razonamiento, aunque respetable, no concuerda con lasevidencias que nos aporta la ciencia.Teoría de la Generación espontánea:En la antigüedad se sostenía que la vida podía surgir del lodo, del agua o delas combinaciones de los cuatro elementos fundamentales: aire, fuego, agua, ytierra. Aristóteles propuso que el origen espontáneo para gusanos, insectos ypeces era a partir de sustancias como el rocío, el sudor y la humedad. Segúnél, este proceso era el resultado de la interacción de la materia no viva confuerzas (ENTELEQUIA) capaces de dar vida a lo que no tenía.En 1667, Johann B. van Helmont, médico holandés, propuso una receta quepermitía la generación espontánea de ratones, en su libroOrtus Medicine, dice:"...las criaturas tales como los piojos, garrapatas, pulgas y gusanos sonnuestros huéspedes y vecinos, pero nacen de nuestras entrañas yexcrementos. Porque si colocamos ropa interior llena de sudor junto con trigoen un recipiente de boca ancha, al cabo de 21 días el olor cambia y penetra através de las cáscaras del trigo, transformando el trigo en ratones; pero lo másnotable es que estos ratones son de ambos sexos y se pueden cruzar conratones que hayan surgido de manera normal..."Algunos científicos no estaban conformes con dichas explicaciones ycomenzaron a someter a la experimentación todas esas teorías.Francisco Redi, médico italiano, hizo los primeros experimentos para demostrarla falsedad de la generación espontánea. Logró demostrar que los gusanos que
  2. 2. infestaban la carne eran larvas que provenían de los huevos depositados porlas moscas en la carne. Colocó trozos de carne en tres recipientes iguales, alprimero lo cerró herméticamente, el segundo lo cubrió con una gasa y eltercero lo dejó descubierto. Unos días después observó que en el frascotapado no había gusanos aunque la carne estaba podrida y con mal olor, en elsegundo pudo observar que sobre la tela estaban los huevos de las moscas yla carne del tercer frasco tenía gran cantidad de larvas y moscas. Con dichoexperimento se empezó a demostrar la falsedad de la teoría conocida como"generación espontánea". Experimento de Redi. Imagen tomada de Lazcano, 2007.A finales del siglo XVII, Anton van Leeuwenhoek, comerciante y científicoholandés, gracias a su perfeccionamiento del microscopio óptico, encontró enlas gotas de agua sucia gran cantidad de microorganismos que parecían surgirsúbitamente con gran facilidad. Éste descubrimiento fortaleció los ánimos delos seguidores de la "generación espontánea". A pesar de los experimentos deRedi, la teoría de la generación espontánea no había sido descartada del todo,pues las investigaciones de este científico demostraban el origen de lasmoscas, pero no el de otros organismos.Teoría de Spallanzani y Needham:En 1745, John T. Needham, religioso jesuita y naturalista inglés, sostenía quehabía una “fuerza vital” que originaba la vida. El experimento que realizó fue elde hervir caldo de res en una botella, luego la tapaba con un corcho, la dejabareposar varios días y al observar al microscopio una pequeña muestra de lasustancia, encontraba organismos vivos. Afirmaba que el calor utilizado parahervir el caldo era suficiente para matar a cualquier organismo y la presenciade seres vivos era originada por la fuerza vital. Sin embargo, LázaroSpallanzani realizó el mismo experimento de Needham, pero selló totalmente labotella, la hirvió, la dejó reposar varios días y cuando realizó las observacionesno encontró organismos vivos. Esto lo llevó a concluir que los organismosencontrados por Needham procedían del aire que penetraba a través delcorcho.Teoría de Pauster:
  3. 3. En 1862, Louis Pauster, médico francés, realizó una serie de experimentospara resolver el problema de la generación espontánea. Pensaba que loscausantes de la putrefacción de la materia orgánica eran los microorganismosque se encontraban en el aire. Para demostrar su teoría, diseñó unos matracescon cuello en forma de “S” o de cisne, en ellos colocó caldos nutritivos quedespués hirvió hasta esterilizarlos. Posteriormente observó que en el cuello delos matraces quedaban detenidos los microorganismos que flotan en elambiente, por lo que el aire que entraba en contacto con la sustancia nutritivano la contaminaba. Para verificar sus observaciones rompió el cuello de unmatraz y al entrar el aire en contacto con el caldo, los microorganismosprodujeron la descomposición de la sustancia nutritiva. De esta manera quedócomprobada la falsedad de la teoría de la generación espontánea Experimento de Pasteur.Teoría de la Panspermia:En 1908, Svante Arrhenius, químico sueco, presentó su teoría a la que seconoce con el nombre de panspermia. En ella asegura que la vida llegó a laTierra en forma de esporas y bacterias provenientes del espacio exterior, lascuales se desprendieron de un planeta en las que ya existían. A esta teoría seoponen dos argumentos: 1. Las condiciones del medio interestelar son poco favorables para la supervivencia de cualquier forma de vida. Además, cuando un meteorito entra en la atmósfera, se produce una fricción que causa calor y combustión destruyendo cualquier espora o bacteria que viaje en ellos. 2. No explica como se formó la vida en el planeta hipotético del cual se habría desprendido la espora o bacteria.Teoría de Oparin – Haldane:Con el transcurso de los años y tras haber sido rechazada la teoría de lageneración espontánea, se propuso una nueva teoría que hasta nuestros díases aceptada por la ciencia. Esta teoría fue desarrollada como ya se señaló alinicio de este texto por el bioquímico Alexander I. Oparin en 1924 y por elbiólogo inglés John B. S. Haldane en 1928; ambos de manera independientellegaron a las mismas conclusiones.
  4. 4. A esta teoría se le conoce como teoría del origen físico-químico de la vida oteoría de Oparin–Haldane, y se basa principalmente en las condiciones físicasy químicas que existían en la Tierra primitiva y que permitieron el desarrollo dela vida.En los apartados anteriores dedicados al Universo y la Tierra, se dio una brevedescripción del origen del cosmos y de la formación de nuestro planeta. Ahoralo que nos atañe es el origen de la vida, y enseguida se dará la explicación adicho tema en particular.¿Cómo era el planeta Tierra tras su formación?Hace 4600 millones de años aproximadamente las condiciones en la Tierraeran las siguientes: La temperatura era muy elevada debido a la radioactividadproveniente del espacio exterior, al impacto de meteoritos y porque el planetatodavía se encontraba en formación. La atmósfera estaba saturada dehidrógeno libre, dióxido de carbono, monóxido de carbono y vapor de aguaentre otros compuestos, pero no era lo suficientemente gruesa y densa paraevitar el constante choque de meteoritos. En la corteza terrestre existía granactividad volcánica caracterizada por derramamientos de lava que propiciabanvariaciones de presión y temperatura que, en conjunto con las tormentaseléctricas, generaban una permanente fuente de energía. Tierra Primitiva. a) Imagen tomada de Lazcano, 2007. b) Sala del Origen de la vida, MHNCA.¿Cómo se conformó la materia?Todo lo que nos rodea, incluyéndonos, esta constituido por átomos, la palabraátomo significa “indivisible” y está constituido por un núcleo de partículasllamadas protones y neutrones, y otras que giran alrededor de éste llamadaselectrones.
  5. 5. Un elemento es un átomo con ciertas características que varían de acuerdo alnúmero de protones, neutrones y electrones. En 1869 Dmitri IvanovichMendeléiev, químico ruso, desarrolló una tabla de elementos a los queacomodó por su peso atómico y de acuerdo al lugar ocupado en la tabladeterminó sus propiedades físicas y químicas, algunos elementos son elhidrógeno, el carbono, el oxígeno, etcétera. Una molécula resulta de la uniónde dos o más elementos diferentes y un compuesto se forma de la unión dedos o más moléculas diferentes. Sala Origen de la vida, MHNCA.En la naturaleza existen 92 elementos de los cuales sólo 16 conforman a losseres vivos y/o son necesarios para realizar las funciones vitales másimportantes. A esos elementos se les conoce como bioelementos.En la tabla que se presenta abajo y con la que se forma la palabra CHONPS,encontramos los elementos que son necesarios para la formación de lasmoléculas esenciales para la vida como las proteínas, carbohidratos, ácidosnucleicos, etc., y en las dos tablas siguientes se encuentran los elementos queen pequeñas cantidades ayudan al buen funcionamiento de los sistemas en losseres vivos. Carbono C Magnesio Mg Yodo I Hidrógeno H Calcio Ca Boro B Oxígeno O Sodio Na Silicio Si
  6. 6. Nitrógeno N Potasio K Vanadio V Fósforo P Cloro Cl Cromo Cr Azufre S Hierro Fe Cobalto Co Manganeso Mn Selenio Se Cobre Cu Molibdeno Mo Zinc Zn Flúor FLa vida ¿producto de moléculas inorgánicas?Hace 4000 millones de años al bajar la temperatura del planeta, el vapor deagua se condensó precipitándose en forma de lluvias torrenciales, mismas queal acumularse dieron origen al océano, simultáneamente las sustanciasencontradas en la atmósfera fueron arrastradas hacia este mar primigenio.Las constantes descargas eléctricas y el medio acuoso fueron la fuenteenergética para que los elementos encontrados en el océano se combinaranpor medio de reacciones físicas y químicas, desarrollándose diferentesmoléculas inorgánicas que posteriormente fueron la base para la formación demoléculas más complejas, estás últimas esenciales para la vida como son loscarbohidratos, las proteínas, las grasas y los ácidos nucleicos como el ARN yADN, siendo éstos los que contienen la información genética de los seres vivosy los únicos que pueden transferirla de una generación a la siguiente. Ribosa (Carbohidrato). Sala Origen de la vida, MHNCA.¿Cómo se formaron los primeros sistemas vivos?Con el paso del tiempo, en el océano primitivo la acumulación y combinaciónde las moléculas antes mencionadas, formaron sistemas con límites definidosque en su interior contenían las sustancias que absorbían del medio exterior.Oparin denominó a esos sistemas como protobiontes, los que pudo reproduciren el curso de sus experimentos y observó unas gotitas ricas en moléculasorgánicas y separadas del medio acuoso por una membrana rudimentaria,
  7. 7. demostrando así la formación de membranas lipídicas (formadas de grasa) enausencia de vida. Además del nombre que les dio Oparin a estas estructuras,también se les conoce como coacervados, que en términos generales es unagregado de moléculas unidas por fuerzas electrostáticas. Se puede decir queese sistema es similar a un ser vivo, ya que ambos desprenden materia yenergía continuamente. Formación de un coacervado. Imagen tomada de Lazcano, 2007.Siguiendo con ese enfoque, las sales y el agua son materiales predominantesen los océanos, siendo también los componentes básicos de los seres vivos. Elagua forma parte de los organismos en un 70% a 95 % y en un sentidobiológico constituye la sustancia mediante la cual se pueden combinarprácticamente todos los elementos.Posteriormente, estos sistemas adquirieron la capacidad de reproducirse,crecer y repararse, actualmente a estos seres se les conoce como los primerosorganismos unicelulares. Sin embargo, el abastecimiento limitado de lassustancias nutritivas, suscitó una competencia entre estos seres primitivos paraalimentarse, originándose una selección natural entre los que producían supropio alimento y los que lo conseguían alimentándose de otros.Conforme la Tierra adquiría una estructura estable, los sistemas orgánicossiguieron evolucionando. En ese trayecto surgió un proceso al que debemoslas condiciones actuales del planeta, dicho proceso es la fotosíntesis y ha sidoesencial para el desarrollo de la mayor parte de la vida que predomina desdehace unos 700 millones de años.A los organismos que presentaban este sistema se les dio el nombre deorganismos fotosintéticos. Mediante este proceso las sustancias orgánicas sesintetizan a partir de bióxido de carbono y agua, utilizando energía luminosaabsorbida por estructuras llamadas cloroplastos, dando como un producto dedesecho el oxígeno.
  8. 8. Esquema de los primeros organismos. Sala del Origen de la vida, MHNCACon la proliferación de estos organismos, se requirieron sólo 3000 añosaproximadamente para reemplazar totalmente la atmósfera primitiva en unacon abundante oxígeno. Sin embargo, actualmente siguen existiendo seres queno utilizan el oxígeno como fuente de energía para sobrevivir y se lesdenomina anaerobios, mientras los que si lo requieren para sobrevivir recibenel nombre de aerobios.A los primeros seres unicelulares, se les compara con las actuales bacterias ylos virus. Los últimos están en discusión por no ser considerados seres vivospor los científicos, ya que requieren de una célula huésped para podermultiplicarse, debido a que no contienen las proteínas necesarias para replicarsu ácido nucleico (ARN o ADN).¿Cómo surgen los organismos pluricelulares?Con las modificaciones que sufría la Tierra, los organismos celulares fueronevolucionando, proceso gradual que configuró un sistema que contenía célulasque desempeñaban una función específica como reproducción, digestión,respiración y excreción, dando origen a los organismos pluricelulares, queabarcan desde los microscópicos como el zooplancton hasta losmacroscópicos como la ballena azul.A lo largo del tiempo los organismos fueron evolucionando, de esto se tienenpruebas gracias a los fósiles que nos muestran a los ancestros de los actuales
  9. 9. seres vivos. Según los estudios, los primeros organismos pluricelularesaparecen hace 500 millones de años, estos eran organismos invertebrados queno poseían un esqueleto óseo, posteriormente algunos se separaron del grupoy adaptaron un esqueleto más rígido hasta estar osificado y se les denominavertebrados; en cuanto a las plantas, tuvieron también su evolución, la cual fueparalela a la de los animales. Los anfibios por su parte, se originaron hace 300millones de años y han continuado hasta nuestros días con algunas variacionesen relación a sus ancestros, los mamíferos aparecieron hace un poco más de75 millones de años y las aves surgieron hace 30 millones de años, finalmenteel hombre empezó a evolucionar hasta su forma actual hace cerca de 20 a 50millones de años.Teoría comprobada por Miller y UreyAunque en la actualidad no se sabe con exactitud cuál fue el origen de la vida,no se descartan los indicios que pudieron desarrollarla en este planeta, elejemplo más aceptado hasta el momento es el análisis de la teoría de Oparin-Haldane que fue comprobada por los experimentos de Miller y Urey en 1953,dichos experimentos confirmaron que cierto número de aminoácidosbiológicamente importantes, se pueden sintetizar con descargas eléctricas através de una mezcla gaseosa formada por amoníaco, hidrógeno, vapor deagua y una sustancia orgánica simple, el metano. Las reacciones químicasnecesarias para producir sustancias orgánicas complejas son facilitadas porciertas condiciones, tales como altas temperaturas y presiones, descargaseléctricas y radiación ultravioleta. Experimento de Miller y Urey. Imagen tomada de Lazcano, 2007.
  10. 10. Con ello se deduce que la secuencia de reacciones químicas que ocurren enun organismo, son el legado de un metabolismo heredado de las primerasformas de vida a las actuales.Se sabe que los cuatro grupos principales que constituyen el protoplasma deuna célula son: carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos, y que deestos cuatro, los carbohidratos y las grasas son fuentes energéticas muyimportantes, mientras que las proteínas y los ácidos nucleicos se considerancomo los pilares de la materia viva.Los ácidos nucleicos, principalmente el ácido ribonucleico (ARN) esconsiderado como precursor en los organismos celulares, según la nuevateoría de “El mundo del ARN”. Ese ácido nucleico con el tiempo se pudoespecializar en una molécula más compleja de doble cadena denominadaácido desoxirribonucleico (ADN), que contiene la información genética de unindividuo y que con ayuda del ARN puede replicarse. Molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN). Sala del Origen de la vida, MHNCA
  11. 11. Teorías sobre el origen del universoTeoría del BIG BANG: supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones deaños, toda la materia del Universo estaba concentrada enuna zona extraordinariamente pequeña del espacio, y explotó. La materia salióimpulsada con gran energía en todas direcciones.Los choques y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y seconcentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primerasestrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo continúa enconstante movimiento y evolución.Esta teoría se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correctadesde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación parael momento cero del origen del Universo, llamado "singularidad".Teoría inflacionaria: Alan Guth intenta explicar los primeros instantes delUniverso. Se basa en estudios sobre campos gravitatorios fortísimos, como losque hay cerca de un agujero negro.Supone que una fuerza única se dividió en las cuatro que ahora conocemos,produciendo el origen al Universo.El empuje inicial duró un tiempo prácticamente inapreciable, pero fue tanviolenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, elUniverso todavía crece.No se puede imaginar el Big Bang como la explosión de un punto de materia enel vacío, porque en este punto se concentraban toda la materia, la energía, elespacio y el tiempo. No había ni "fuera" ni "antes". El espacio y el tiempotambién se expanden con el Universo.La Teoría del Estado Estacionario: Muchos consideran que el universo esuna entidad que no tiene principio ni fin. No tiene principio porque no comenzócon una gran explosión ni se colapsará, en un futuro lejano, para volver anacer. La teoría que se opone a la tesis de un universo evolucionario esconocida como "teoría del estado estacionario" o "de creación continua" y nacea principios del siglo XX.El impulsor de esta idea fue el astrónomo inglés Edward Milne y según ella,los datos recabados por la observación de un objeto ubicado a millones deaños luz, deben ser idénticos a los obtenidos en la observación de la Vía lácteadesde la misma distancia. Milne llamó a su tesis "principio cosmológico".En 1948 los astrónomos Herman Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle retomaroneste pensamiento y le añadieron nuevos conceptos. Nace así el "principio
  12. 12. cosmológico perfecto" como alternativa para quienes rechazaban de plano lateoría del Big Bang.Dicho principio establece, en primer lugar, que el universo no tiene un génesisni un final, ya que la materia interestelar siempre ha existido. En segundotérmino, sostiene que el aspecto general del universo, no sólo es idéntico en elespacio, sino también en el tiempo.La Teoría del Universo Pulsante: Nuestro universo sería el último de muchossurgidos en el pasado, luego de sucesivas explosiones y contracciones(pulsaciones).El momento en que el universo se desploma sobre sí mismo atraído por supropia gravedad es conocido como "Big Crunch" en el ambiente científico. ElBig Crunch marcaría el fin de nuestro universo y el nacimiento de otro nuevo,tras el subsiguiente Big Bang que lo forme.Si esta teoría llegase a tener pleno respaldo, el Big Crunch ocurriría dentro deunos 150 mil millones de años. Si nos remitimos al calendario de Sagan, estosería dentro de unos 10 años a partir del 31 de diciembre

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