"Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida" - texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013 - en los mensajes: "5 teorías del origen de la vida", artículo publicado en Ojo Científico en mayo de 2013

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pedrocasca
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"Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida" - texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013 - en los mensajes: "5 teorías del origen de la vida", artículo publicado en Ojo Científico en mayo de 2013

Mensaje por pedrocasca el Dom Mayo 12, 2013 1:13 pm

Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida

texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013

Desde principios del siglo XX los investigadores han creído que los organismos unicelulares aparecieron en algún lugar del océano Pacífico. Sin embargo, nuevos datos refutan esta teoría básica. En palabras de los biofísicos Armén Mulkidjanián, colaborador de la Universidad de Osnabrück (Alemania) y profesor de la Universidad Lomonósov de Moscú, y Yevgueni Kunin, colaborador del Centro Nacional de Información Biotecnológica de EE UU, la vida pudo surgir en unos manantiales geotérmicos.

Armén, usted es el autor de una de las mayores sensaciones en la ciencia contemporánea: una teoría nueva sobre el origen de la vida. En esencia, echa abajo la base primordial. Y es que lo normal era considerar –y muchos científicos lo presentaban como algo real– que la vida se originó en el océano. Pero usted ha declarado que la vida pudo surgir en otros lugares, como por ejemplo, en manantiales minerales termales. ¿Podría darnos más detalles al respecto?

Los organismos actuales portan información no solo sobre sus antepasados, sino también sobre el mundo que rodeaba a esos antepasados.

Con el tiempo, el mundo ha ido cambiando, pero los organismos no siempre han conseguido sintonizar con él, de aquí provienen muchos “desajustes” entre la bioquímica de los organismos vivos y la química de su medio ambiente.

En particular, la composición química del líquido intracelular (citoplasma) no se parece en absoluto ni al agua salada ni al agua dulce. En el agua salada hay 40 veces más iones de sodio que de potasio, mientras que en el interior de las células es al revés: hay bastante más potasio que sodio.

Como esta abundancia de potasio en el interior de la célula es importante para el funcionamiento de muchos fermentos, así como para la síntesis del albumen, los organismos marinos pierden gran cantidad de energía en bombear al exterior los iones innecesarios, “permeables”, de sodio.

La composición química del citoplasma de las células animales fue definida en los años 20 del siglo pasado.

Ahora, conociendo el sorprendente dato de que la composición química del citoplasma es aproximadamente idéntico en todos los organismos –animales, vegetales y bacterias–, es lógico suponer que el citoplasma del antepasado común de todos los organismos celulares también fuera así.

Según las ideas actuales, este antepasado debía de tener membranas permeables para pequeñas moléculas e iones y, en consecuencia, encontrarse en equilibrio químico con su ambiente. Por eso, en colaboración con Andréi Bychkov, geoquímico de la Universidad Estatal Lomonósov, nos planteamos la pregunta de si actualmente existen en la Tierra lugares con una composición química semejante a la citoplasmática. Resultó que el condesado de vapor en los campos geotérmicos, donde emana vapor caliente pero no agua, la tiene.

Un manantial de vapor de campos geotérmicos es una solución salina muy caliente y rica en sustancias diferentes, que se origina al atravesar una capa de rocas de líquido geotérmico que ha sido calentado por el magma. Cuando esta solución entra en ebullición, se produce una división en fase líquida y gaseosa. Durante la primera se pierden los iones de cloro, mientras que en la gaseosa se conserva el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono. Las moléculas orgánicas, que en primer lugar no son muy solubles en el agua, prefieren quedarse en el vapor. Este fenómeno lo descubrió en los años 60 en Kamchatka el vulcanólogo soviético Averiev.

Las pozas originadas por este condensado de vapor contienen más potasio que sodio, y también grandes concentraciones de iones de metales de transición y de fosfato.

Volviendo a la pregunta de los “manantiales minerales termales”, me gustaría subrayar que el condensado de vapor no puede estar muy caliente. Se enfría rápidamente y normalmente es un poco más frío que el aire. Esto es importante, puesto que los primeros organismos, frágiles, no hubieran soportado temperaturas elevadas.

¿Qué pueden ofrecer a la ciencia contemporánea estas ideas puntualizadas sobre el origen de la vida? ¿Qué aplicación pueden tener en medicina, por ejemplo?

En este caso, nuestras investigaciones permiten aclarar la necesidad del intercambio de iones a través de las membranas celulares.

En un artículo publicado en PNAS, Mulkidjanián y sus colaboradores presentan pruebas de que en el vapor de campos geotérmicos se pierden preferentemente iones de potasio. De esta forma, en el vapor se combinan todas las piezas del mecano “haz la vida”. En la Tierra actual ya no hay tantos campos geotérmicos. Hoy día se están estudiando en Kamchatka, Japón, EE.UU. e Italia. En la joven Tierra debieron de ser más.

Al comprender las propiedades y las condiciones de la existencia de los primeros organismos celulares, ofrecemos una explicación de la naturaleza de la composición química del citoplasma. Y es que el problema del mantenimiento de esta composición no es menos importante para las personas que para los organismos marinos.

La composición química de la sangre y de la linfa (parte del plasma sanguíneo) es parecida al agua marina.

Puesto que nuestras células se encuentran rodeadas bien de sangre, bien de linfa, pierden aproximadamente un tercio de la energía a la que tienen acceso en bombear fuera los iones de sodio y en inyectar hacia dentro los iones de potasio.

Es útil que todos sepan esto, así comprenderán por qué hay que consumir menos sal y por qué son tan beneficiosas las frutas y las verduras ricas en potasio: es la forma de “hacerle el trabajo” a las bombas de iones de nuestras células.

Análogamente, para las células también es importante la conservación de otros elementos químicos. Por ejemplo, investigaciones recientes han demostrado que la alta mortalidad infantil en determinadas regiones de África Central está relacionada no tanto con la carencia de alimentos cuanto con el bajo nivel de cinc en el suelo y, en consecuencia, en la escasa comida local. Así que podrían salvarse miles de vidas simplemente dando a los niños pastillas de cinc, nada caras.

Y, por último, ¿en qué momento está la ciencia actual respecto a las interpretaciones del “origen de la vida”? ¿Qué nuevas ideas han salido a la luz? ¿Obtendremos la respuesta definitiva a esta pregunta?

Precisamente estos últimos años han sucedido muchas cosas interesantes. Las investigaciones experimentales en el campo del “origen de la vida” suelen reducirse a intentos de obtener la formación espontánea de moléculas importantes para la vida, como pueden ser los nucleótidos y los péptidos, partiendo de “ladrillos pequeños” más sencillos.

Hasta hace bien poco los científicos realizaban sus ensayos en agua marina o en sistemas análogos, basándose en la idea de que la vida se originó en el océano (de lo que, por cierto, no hay ninguna prueba).

En vista de que este enfoque no ha dado especial resultado, algunos grupos de químicos se pusieron a resolver el problema inverso, y más exactamente а seleccionar un medio en el que pueden aparecer espontáneamente moléculas biológicas.

Se logró encontrar ese medio: una solución acuosa concentrada de formamida. Al calentarla o irradiarla con rayos ultravioletas aparecían moléculas biológicas e incluso sus polímeros.

La molécula de la formamida es muy sencilla, contiene un átomo de carbono, uno de nitrógeno, otro de oxígeno y tres de hidrógeno, es decir, los elementos de los que se componen los organismos vivos.

Resultó que la formamida tiene una particularidad que podría garantizar su acumulación en grandes cantidades en la antigua Tierra. La temperatura de ebullición de la formamida es de 200 grados Celsius. Es decir, en cualquier sistema donde haya tenido lugar una evaporación, la formamida, si existía originalmente, debería de haberse acumulado. Está claro que en el océano la formamida no hubiera podido acumularse bajo ninguna condición. Por eso el origen de la vida en el océano es muy dudoso.

Para nosotros es importante que el vapor geotérmico contenga combinaciones capaces de originar formamida. Esto significa que el medio de formación de las primeras biomoléculas reconstruido por los químicos se corresponde con las condiciones de los campos geotérmicos antiguos.

La evaporación del condesado geotérmico tuvo que ir acompañado de la formación de formamida, así como de una acumulación de fosfato y de compuestos orgánicos en las superficies de los minerales. Por eso es bastante lógico suponer que la vida surgió precisamente aquí, y después también los primeros organismos celulares. Así que estamos siguiendo con gran interés las investigaciones en este campo.


Última edición por pedrocasca el Dom Mayo 12, 2013 1:17 pm, editado 1 vez

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Re: "Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida" - texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013 - en los mensajes: "5 teorías del origen de la vida", artículo publicado en Ojo Científico en mayo de 2013

Mensaje por pedrocasca el Dom Mayo 12, 2013 1:17 pm

5 teorías del origen de la vida***

publicado en Ojo Científico, mayo de 2013

En el año 1924 el bioquímico ruso Aleksandr Ivanovich Oparin propuso la teoría sobre el orígen de la vida más aceptada hasta al momento. Oparin hipotetizó sobre el origen de la vida en la Tierra a partir de la evolución química y gradual de moléculas basadas en carbono, hipótesis que llamó el caldo primordial y que aún hoy es considera la hipótesis más correcta y válida capaz de explicar el origen de la vida en nuestro planeta.

Gracias a estas teorías, podemos decir que la vida en la Tierra comenzó hace más de 3 millones de años, evolucionando desde el más pequeño microbio a las complejas y variadas especies que hoy habitamos el planeta. Lo que aún no sabemos es cómo surgió la vida, cómo aparecieron esos primeros microbios, de dónde o en dónde.

No obstante, desde la abiogénesis, otras tantas teorías, suposiciones e hipótesis se han planteado acerca de una cuestión tan compleja y persistente como lo ha sido el génesis de la vida terrestre para la comunidad científica, desde tiempos inmemoriales. Y es que todos alguna vez nos lo hemos preguntado ¿cómo surgió la vida en la Tierra? Te invito a conocer brevemente estas 5 teorías del origen de la vida.

5. Teoría de fuente hidrotermal

La teoría de los respiradores o de ventilación de aguas profundas, comúnmente se conoce como la teoría de fuente hidrotermal y sugiere que la vida podría haber comenzado a partir de aberturas submarinas o respiradores hidrotermales debajo del mar, desprendiendo moléculas ricas en hidrógeno que fueron clave para el surgimiento de la vida en la Tierra. Los calientes rincones rocosos de este tipo de formaciones habrían de tener grandes concentraciones de este tipo de moléculas y proporcionar los catalizadores minerales necesarios para las reacciones críticas. De hecho, en la actualidad, este tipo de formaciones submarinas, ricas en energía química y térmica, mantienen con vida a ecosistemas completos bajo agua.

4. Teoría glacial

La teoría glacial sugiere que hace unos 3.7 millones de millones de años atrás, la Tierra entera estaba cubierta de hielo, ya que la superficie de los océanos se habían congelado a consecuencia de la luminosidad del Sol, prácticamente un tercio menor de lo que es ahora. Esa amplia capa de hielo, seguramente de varios cientos de metros de espesor, sirvió para proteger a los más frágiles compuestos orgánicos de la luz ultravioleta, así como también de cualquier otra amenaza exterior. Ese resguardo, oscuro y frío, también habría ayudado a que las moléculas resistieran más y tuvieran más posibilidades de desarrollar reacciones eficaces importantes para la aparición de la vida.

3. Hipótesis del mundo de ARN

Sabemos que el ADN necesita de proteínas para formarse y del mismo modo, para que las proteínas se formen se necesita ADN, entonces, ¿cómo se formó una por primera vez sin la otra? Por un lado se menciona que puede que el ARN sea capaz de almacenar información de la misma forma en la que lo hace el ADN, además de funcionar como enzima para las proteínas. Por ende, el ARN sería capaz de ayudar en la creación tanto de ADN como de proteínas y entonces, como indica la hipótesis del mundo de ARN, ser responsable del surgimiento de la vida terrestre. Con el tiempo, el ADN y las proteínas dejaron de necesitar del ARN, volviéndose más eficientes. Sin embargo, aún hoy, el ARN continúa siendo de grandísima importancia para muchos organismos. Ahora bien, seguimos con una gran pregunta: ¿de dónde salió el ARN?

2. Teoría de los principios simples

En contraposición a la hipótesis del mundo de ARN que acabamos de ver, la teoría de los principios simples señala que la vida en la Tierra comenzó a desarrollarse de formas simples y no tan complejas como las del ARN. Así, la vida habría surgido a partir de moléculas mucho más pequeñas que interactuaban entre ellas mediante ciclos de reacción. Según la teoría, estas moléculas habrían de encontrarse en pequeñas y simples cápsulas semejantes a membranas celulares que con el paso del tiempo fueron volviéndose cada vez más complejas.

1. Teoría de la panspermia

La teoría de la panspermia es una de las más interesantes acerca del origen de la vida en nuestro planeta. De hecho, esta teoría propone que la vida no se originó en la Tierra, sino en cualquier otra parte del vasto universo. Está más que probado que las bacterias son capaces de sobrevivir en el espacio exterior, en condiciones sorprendentes y durante largos períodos de tiempo, la teoría de la panspermia supone que de esta manera, rocas, cometas, asteroides o cualquier otro tipo de residuo que haya llegado a la Tierra, millones de millones de años atrás, trajo la vida a nuestro planeta. Se sabe que desde Marte, enormes fragmentos de roca llegaron a la Tierra en varias oportunidades y los científicos han sugerido que desde allí podrían haber llegado varias formas de vida. De todas maneras, nuevamente nos enfrentamos a la cuestión, sólo que desde otra manera, de cierto modo se está transfiriendo nuestra interrogante a otro lugar.

Bien, muy interesante, ¿no lo crees?. ¿Qué otras teorías científicas sobre el origen de la vida conoces tú?. ¿Cuál crees que es la más certera?.


***no es que el artículo utilice un lenguaje acertadamente científico (debería aludir a hipótesis y no a teorías), pero debemos considerarlo como divulgación de interés.

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Re: "Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida" - texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013 - en los mensajes: "5 teorías del origen de la vida", artículo publicado en Ojo Científico en mayo de 2013

Mensaje por PequeñoBurgués el Dom Mayo 12, 2013 1:57 pm

Hay algunas más, por ejemplo una de las más aceptadas es la teoría del "mundo del thioester" en el interior de los humeros blancos oceánicos, que no son tan calientes como as fuentes hidrotermales negras o de las capas internas de la corteza.

Saludos.


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Re: "Un nuevo enfoque sobre el origen de la vida" - texto de Rusia Hoy publicado en mayo de 2013 - en los mensajes: "5 teorías del origen de la vida", artículo publicado en Ojo Científico en mayo de 2013

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