Origen de la vida y su inicio en la Tierra: Quimiosintética protobiontica. 3ª parte del blog de divulgación 33 | Veterinaria Digital

Origen de la vida y su inicio en la Tierra: Quimiosintética protobiontica. 3ª parte del blog de divulgación 33

VD | 27 AUG 2012 - 00:00

Origen de la vida y su inicio en la Tierra: Quimiosintética protobiontica. 3ª parte del blog de divulgación 33

"Alternativamente a las hipótesis del mundo del ARN, del mundo del pre-ARN y de la panspermia; que proponen moléculas de ARN en su forma actual o no, de producción local o foránea, como las primeras formas de vida; la hipótesis de la quimiosintésis protobiontica considera que las protocélulas o coacervados fueron las primeras formas de vida.

Según esta hipótesis la primera forma de vida fueron los eubiontes, derivados de los protobiontes, seres vivos muy simples con capacidad de incorporar substancias del medio ambiente (crecimiento) y que llegados a un determinado tamaño , por efecto de la tensión superficial , se fragmentan en otros (reproducción) conservando muchas de las características (nacimiento) de sus progenitores. Esta hipótesis es conocida también como la hipótesis de los coacervados y fue formulada en 1924 por Alexander Oparin.

Históricamente debe considerarse como una reacción al pensamiento, de la época, que defendía la generación espontanea pero no tenia en cuenta tres avances relevantes, primero, las investigaciones de L. Pasteur sobre los microorganismos, segundo, las propuestas evolucionistas de C. Darwin y, tercero y mas importante, el conocimiento de que las atmosferas de muchos cuerpos celestes están compuestas por hidrogeno, metano y amoniaco. Estos compuestos suponen la existencia de elementos básicos como carbono, hidrogeno, oxigeno y nitrógeno con gran capacidad reactiva entre si y capaces de formar, por si mismos, los materiales básicos para el inicio de la vida bajo determinadas condiciones ambientales.

De ahí se presupone, también, que la atmosfera de la Tierra primitiva podía tener una composición similar y que además gracias a la temperatura de la superficie se pudo acumular agua en estado liquido procedente del vapor de agua que es expulsado con el magna volcánico. Finalmente se propone que la temperatura interna del planeta, los rayos ultravioletas y los relámpagos pudieron ser fuentes de energía que provocaron reacciones de los elementos básicos, entre si, para producir substancias orgánicas complejas.

Sobre esta hipótesis de trabajo, en 1953, Stanley Miller planteo un experimento consistente en mezclar agua destilada con gases de amoniaco, metano e hidrogeno y aplicar descargas eléctricas, de hasta 60.000 voltios a esta mezcla, durante 3 días. Al analizar la solución final, Miller, detecto la presencia de ácido acético, ADP-Glucosa, y los aminoácidos glicina, alanina, ácido glutámico y ácido aspártico que se habían formado en unas condiciones y componentes similares a las de la Tierra primitiva.

Sean de formación atmosférica o superficial los aminoácidos se acumularon en el agua superficial aumentando su concentración.

El siguiente paso, para demostrar esta hipótesis de la quimiosintésis protobiontica, corresponde a los estudios de Sydney Fox, relativos a la formación espontánea de la estructura de las proteínas. Sus primeros trabajos demostraron que bajo condiciones similares, a las de la Tierra primitiva, los aminoácidos podrían formar espontáneamente pequeños péptidos y los trabajos posteriores revelaron que estos aminoácidos y pequeños péptidos pueden formar membranas esféricas cerradas llamadas microesferas o microesférulas. Fox definió estas formaciones como protocélulas, esferas de proteínas que pueden crecer y reproducirse, como un paso intermedio en el origen de la vida.

Ahora debemos retomar las ideas que Oparin proponía consistentes en que las proteínas, disueltas en agua, forman coloides que agrupados por fuerzas electrostáticas dieron lugar a los coacervados protobiontes que pudieron coexistir con otras proteínas enzimáticas y polisacáridos en solución e incluso incluidas en su interior.Aquí nos encontramos los principales problemas, que la hipótesis de la quimiosintésis protobiontica deja sin resolver, primero, ¿puede llamarse reproducción a la rotura de los coacervados por efectos de la tensión superficial? , segundo, ¿como se formaron los ácidos nucleicos ? y , tercero y mas importante, ¿como se introduce el material genético en los protobiontes y toma el control de forma que la composición de la futura membrana se corresponda a una secuencia dirigida por el material genético recién llegado, a su interior, obligando a que la membrana primitiva, se desentienda de las fuerzas electrostáticas, que la formaron, así como de la composición de la solución nutritiva, exterior, mediante un proceso selectivo regido por el material recién llegado?

La hipótesis de los coacervados no presenta respuesta, hasta ahora, a las dos últimas preguntas. En cambio ha desarrollado una respuesta al tema de la reproducción. Partiendo de la idea de que la mayor parte de los coacervados primitivos no puede reproducirse, y que tras su rotura sólo dan lugar a restos de polímeros, se ha propuesto que algunos coacervados pudieron desarrollar un mecanismo de autoreplicacion. Este mecanismo consistiría en una estructura que en su cara interna, si el envoltorio fuese exterior, o en su cara externa si el envoltorio fuese interior formaría un molde químico específico a las superficies internas o externas de la membrana del coacervado. Este molde una vez desaparecido el coacervado atraería compuestos que pueda enlazar, recreando así el coacervado original.

Si esta parte , sobre la reproducción, de la hipótesis quimiosintética del origen de la vida en los primeros momentos pudiese confirmarse y si pudiese demostrarse que el molde químico pudiese incorporar, en su composición, moléculas de ácidos nucleicos de producción local o foránea, con capacidad de autoreplicarse y desdoblarse (actual núcleo celular) así como replicar la membrana (actuales ribosomas) tendríamos un camino abierto, una mayor aproximación, al origen de la vida tal como la conocemos actualmente."

 

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