Origen de la vida (1)

La teoría más aceptada actualmente para tratar de explicar el origen del Universo es la de la Gran Explosión o Big-Bang, enunciada por George Gamow, propone que toda la materia y la energía estuvieron en un tiempo en una esfera densa de neutrones y energía llamada hilem o ylem, la cual explotó dando lugar al Universo y a su expansión hace 15 mil millones de años. La temperatura de miles de millones de grados descendió a miles de grados, enfriándose la masa de neutrones, los cuales se convirtieron en protones y electrones asociándose a su vez para formar el átomo más simple: el Hidrógeno.

La formación de las Estrellas y los Elementos se inició con enormes y turbulentas nubes de gas Hidrógeno. La atracción de las masas de estas nubes hace que se concentren y adquieran una rotación lenta, por lo que se forma una densa bola de gas que adquiere una mayor velocidad de rotación. Los átomos de hidrógeno son atraídos hacia el centro de la bola produciendo calor; cuando la temperatura llega al millón de grados, nace la estrella.

En este momento, los átomos de hidrógeno pasan a un estado líquido denominado plasma en el cual todos los electrones y protones se mueven libremente chocando entre sí.

Ocasionalmente colisionan dos protones, con tal fuerza que uno de ellos se transforma en neutrón y ambas partículas se funden formando un solo núcleo atómico, el cual, al chocar con otro protón provoca la formación de un núcleo triple.

Este núcleo triple al chocar con otro núcleo triple provoca la liberación de dos protones individuales formándose un núcleo de cuatro partículas ó partícula alfa que corresponde al núcleo de Helio.

Al añadirse uno o más protones y neutrones en el núcleo (con sus correspondientes electrones girando alrededor del núcleo), se forma un nuevo elemento químico.

En el caso de una estrella como el Sol, el Hidrógeno se transforma en Helio, y durante 5 mil millones de años más, todo el hidrógeno transformado en Helio se acumulará en su centro; el Sol se enfriará y contraerá elevando su temperatura interna. En su núcleo se producirá la fusión de Helio para producir Carbón y finalmente explotará convirtiéndose en una Gigante Roja la cual destruirá a Mercurio, Venus y a la Tierra.

En estrellas mucho más masivas que el Sol, una vez que han formado Carbón, se enfrían y colapsan, y debido a la gran masa que poseen se ejerce una presión sobre su núcleo lo que eleva su temperatura iniciándose otras reacciones de fusión que dan origen a elementos químicos más complejos hasta llegar a formar Hierro. Cuando éste se acumula en el núcleo de la estrella, las reacciones termonucleares ya no pueden proseguir para formar elementos químicos más pesados y la energía se absorbe provocando el enfriamiento de la estrella, esta se colapsa y se contrae.

Al contraerse, alcanza temperaturas y densidades tan grandes, que los núcleos atómicos chocan unos con otros, lo que impide que la contracción siga y la estrella explota arrojando al espacio una gran cantidad de material en que van los elementos químicos formados en su interior; la estrella se transforma en una Supernova.

Durante las altas temperaturas que se generan en el colapso y la subsecuente explosión de la Supernova, muchos núcleos atómicos se rompen, liberando protones y neutrones, que al ser atrapados por otros núcleos, aumentan su número atómico formando elementos más pesados que el Hierro, hasta llegar al Uranio.

La fragmentación de una nube de material interestelar, en la que probablemente existía una gran cantidad de elementos y moléculas, dio por resultado la formación de nubes más pequeñas, cada una de las cuales se seguía contrayendo a su vez. Una de ellas, la llamada Nubulosa Solar, acumuló material en su centro, donde se formaría el Sol; en el resto se formaron pequeñas condensaciones a partir de granos de polvo, moléculas y átomos. La nube se comenzó a contraer formando un disco que giraba alrededor del Protosol.

Hace 4500 millones de años, el Sol empezó a emitir energía generada por los procesos termonucleares que ocurrían en su interior, empujando hacia las partes externas de la nebulosa el material más ligero.

Los planetas se formaron a partir de la condensación del material del disco que giraba alrededor del Sol; Mercurio, Venus, la Tierra y Marte se formaron en un medio pobre en Hidrógeno y Helio, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón, se formaron lejos a partir de un medio rico en gases como el Hidrógeno, Helio, Metano, Amoníaco y otros que hasta la fecha se conservan.

La atmósfera actual está formada por 21% de Oxígeno ( O2 ), 78% de Nitrógeno (N), y el 1% restante de Dióxido de Carbono (CO2) - 0.03%-, vapor de agua (H2O), y muy pequeñas cantidades de otros gases (argón, helio, metano, neón.)
Probablemente la Tierra Primitiva tuvo una atmósfera formada por Metano (CH4), Amoníaco (NH3), vapor de Agua (H2O), ácido cianhídrico (HCN), ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (H2S) e Hidrógeno (H); carecía de Oxígeno, lo cual le daba un fuerte carácter reductor. Se cree que estas sustancias relativamente sencillas se fueron combinando poco a poco para dar lugar a moléculas cada vez más complejas, las cuales se combinaron entre sí para dar lugar a sistemas o grupos organizados de moléculas que servían de "modelos" para que las sustancias químicas del medio se organizaran a su alrededor dando lugar a otros sistemas moleculares iguales al "modelo".

En 1921, Alexander I. Oparin, bioquímico ruso, propuso que los primeros compuestos orgánicos se formaron abióticamente sobre la superficie del planeta (abiótico = en ausencia de vida o producido sin la intervención de los seres vivos); y que los seres vivos se desarrollaron a partir de dichas sustancias orgánicas que les precedieron. Oparin también propuso que la atmósfera primitiva no contenía oxígeno, sino hidrógeno, metano, y amoníaco, los cuales reaccionaron entre sí gracias a la energía de la radiación solar, de la actividad eléctrica de la atmósfera y de fuentes de calor como los volcanes, dando como resultado la formación de compuestos orgánicos de alto peso molecular llamados Coacervados (que constituirían una especie de puente entre los compuestos orgánicos y las células), que disueltos en los océanos primitivos dieron origen a los primeros seres vivos.

En 1952, el químico Stanley L. Miller, bajo la dirección del Dr. Harol C. Urey, construyó un aparato formado por esferas y tubos de vidrio en el cual hacía circular una muestra de una hipotética atmósfera primitiva: una mezcla de vapor de agua, hidrógeno, amoníaco, y metano. Miller sabía que estas sustancias reaccionaban entre sí muy lentamente, a no ser que se dispusiera de algún tipo de energía para estimular la actividad química. La electricidad podía ser una fuente de tal energía, que en los tiempos históricos primitivos, debió ser en forma de rayos. En este aparato utilizó una chispa eléctrica para simular la descarga atmosférica, como se supone que eran las que existieron; los gases circulaban a través de la cámara de la chispa, pasando después por una cámara donde se condensaban simulando así la lluvia que debería haber caído sobre los mares durante una tormenta eléctrica.

Después de una semana se analizó la "primitiva agua de mar", y se encontró una multitud de sustancias orgánicas, todas ellas existentes en la naturaleza como constituyentes de los organismos.

Dentro de estas sustancias importantes, se encontraron aminoácidos, moléculas que son las unidades estructurales de las proteínas (constituyentes de los seres vivos).

Protobionte: (Protos= primero, Bios= vida, Ontos= ser) Es un término propuesto por Oparin para denominar a las estructuras precelulares que se diferenciaban entre sí por su grado de organización interna, por el tipo de sustancias que los conformaban y por su estabilidad, teniendo en común el ser sistemas abiertos, capaces de intercambiar materia y energía con el medio ambiente creciendo y fragmentándose a menudo en otros sistemas similares.

Eubiontes: (eu=bien, Bios=vida, ontos=ser) Son los primeros seres vivos que existieron y que evolucionaron de los protobiontes más complejos. Los eubiontes fueron capaces de transmitir la información sobre su estructura interna y sobre su grado de organización funcional a sus descendientes.

El ser Heterótrofos (heteros=diferente, trofo=alimento), es decir, no fabricaban su propio alimento, sino que lo tomaban ya elaborado de diferentes lugares, ya que existía una gran cantidad de materia orgánica disuelta en los mares primitivos, y que se había formado de manera abiótica.

Esto trajo como consecuencia: 1º: el empobrecimiento del "caldo primitivo" con lo cual ya no pudo darse un nuevo comienzo de vida, puesto que faltaron las moléculas necesarias para el comienzo de ella.

2º: no hubo condiciones para la configuración de moléculas complejas, ya que todas las moléculas medianamente grandes que hubieran podido fomentar una evolución ya habían sido asimiladas.

La vida puso seguir existiendo gracias a la aparición (en el curso de la evolución biológica) de los seres Autótrofos (Auto=por sí mismo, trofos=alimento) , seres que sintetizaban en su interior la molécula llamada "porfirina", (la cual también se puedo haber sintetizado de manera abiótica) y que tiene la propiedad de absorber la luz visible con lo que se desarrolla el proceso de Fotosíntesis en el que se producen compuestos orgánicos de los que se obtiene energía. Los heterótrofos pudieron cubrir sus necesidades de energía y de elementos básicos para su reproducción engullendo a autótrofos y a otros heterótrofos, descomponiéndolos en elementos moleculares para poder conservar la propia vida.

Los primeros organismos fotosintéticos probablemente utilizaban (para reducir el CO2) el Hidrógeno presente en compuestos como el ácido sulfhídrico o sulfuro de hidrógeno (H2S) o bien tomándolo del Hidrógeno molecular presente en la atmósfera reductora.

A partir de los primeros organismos fotosintéticos que habían aparecido, pronto evolucionaron formas más complejas que utilizaban, como donadora de hidrógeno necesario para los procesos de reducción, la molécula de AGUA (H2O), sintetizando materias alimenticias a partir de sustancias inorgánicas, que implica, además, la liberación de Oxígeno. Este proceso requiere igualmente de energía solar.

Como resultado de los procesos fotosintéticos que ocurrían en los organismos que contenían Clorofila (molécula que absorbe y libera la energía luminosa en la fase del rompimiento de la molécula de agua durante la fotosíntesis), hace unos tres mil millones de años, se empezó a acumular muy lentamente el oxígeno libre en la atmósfera, transformándola de reductora a oxidante. Esto, además hizo posible la existencia de organismos vivos que pudieran respirar el oxígeno; además, el oxígeno (O2) y el ozono (O3) impidieron la penetración de los rayos Ultravioleta (UV) del sol, por lo que la vida produjo por si misma un escudo o "pantalla" que permite el paso de la luz solar tan necesaria por ser rica en Energía, y que impide el paso de la parte destructora de esa luz.