Teoría Quimio-sintética y del protobionte

Teoría Quimio-sintética y del protobionte
María J. Rojas
Alexa Castillo
Teoría propuesta por:
Alexander Oparin y John Haldane.
Teoría quimio sintética y del protobionte:
Se refiere a la evolución química y física de la materia. Esta teoría
ha sido la más aceptada por los científicos del mundo. Se estima
que la tierra tiene alrededor de 5mil millones de años, en un
principio su temperatura era muy alta pero poco a poco se fue
enfriando y comenzaron a formarse los grandes océanos
primitivos, la atmosfera de la tierra era muy diferente a la actual
estaba compuesta por: vapor de agua, metano, amoniaco, CO2,
hidrógeno. Otra característica era que no poseía oxígeno,
tampoco poseía capa de ozono por lo que los rayos UV y los
infrarrojos llegaban a la tierra directamente. En la tierra primigenia
habían muchas erupciones volcánicas así como tormentas
eléctricas y caída de meteoritos.
Las moléculas simples pudieron formarse de manera espontanea por todos
los factores que existieron, como lo propusieron Haldane y Oparin su
hipótesis fue puesta a prueba por los científicos Miller y Urey, quienes
diseñaron un aparato cerrado que simulaba las condiciones de la tierra
primigenia.
En la tierra primitiva se formaron las moléculas (materiales básicos para la
construcción de un organismo).
Existen dos modelos de cómo se pudieron formar los precursores
orgánicos:
Hipótesis de la sopa prebiótica:
Oparin imaginó que las moléculas orgánicas se acumularían en los mares poco
profundos para formar un “mar de sopa orgánica” , las moléculas pequeñas se
combinaban para formar moléculas más grandes (polímeros), quizás se formaron
polímeros en roca o arcilla en lugar de en los mares.
La hipótesis del mundo hierro-azufre:
Se dice que todo lo anterior sucedió pero en grietas en el fondo marino, dónde salía
agua caliente, monóxido de carbono y minerales, en condiciones anaeróbicas, en
respiraderos hidrotérmicos.
Prueba por Miller y Urey:
Las primeras células:
Después de la formación de los primeros polímeros no se sabe bien si pudieron
formarse de manera espontanea en estructuras más complejas con una
membrana exterior, para ello los científicos han sintetizado protobiontes
(precesores de las células) , asemejan células vivientes en muchas formas para
así dar pistas de cómo fue ese “gran salto” y pasaron a ser células vivientes.
Conforme las pre células siguen evolucionando su
organización aumenta, finalmente para sobrevivir
el protobionte debe crecer y reproducirse una de
sus partes más significativas fue la evolución de
la reproducción molecular.
La reproducción molecular fue un paso crucial en el origen de las células:
En las células vivientes actuales la información genética se almacena en el ADN,
pero las primeras células no lo poseían, por lo que se cree que el ARN estuvo
antes que el ADN y que del ARN surgió el ADN. El ARN se puede auto replicar:
el ARN tiene propiedades catalizadoras, el ARN enzimático se llama ribozima, esto
puede que sea cierto ya que fue factible a la hora de probarlo con evolución in vitro
o evolución dirigida. (imagen).
De ahí fue más fácil la incorporación de ADN de doble hélice que es más estable
que la hebra única de ARN.
ADN/ARN/proteínas. El ADN se convirtió en la molécula de almacenamiento de
información genética, el ARN siguió con la síntesis de proteínas de ahí sus
funciones actuales.
Evolución in vitro o dirigida:
La evolución biológica comenzó con las primeras células:
Nadie sabe dónde o cuándo aparecieron las primeras células sobre la
tierra, si fueron bacterias, esto debido a que no existen registros fósiles
que lo demuestren. Los microfósiles son restos antiguos de vida
microscópica, existen lugares en el mundo dónde hay microfósiles .
Las células más tempranas fueron procariotas.
Los estromatolitos son evidencia fósil de células tempranas:
Las primeras células tal vez fueron heterótrofas:
Quizás las primeras células no sintetizaban las moléculas orgánicas que
necesitaban y las obtenían del ambiente, seguramente las primeras células
fueron anaeróbicas. Pero algunas cosas cambiaron y sólo ciertos organismos
lograron sobrevivir, quizás hubieron mutaciones que permitieron a algunas
células obtener energía de la luz solar, para elaborar ATP. La fotosíntesis
necesita energía lumínica como de electrones para reducir el CO2 y formar
glucosa. Los primeros autótrofos fotosintéticos en obtener electrones del
hidrogeno al separar el agua, fueron las cianobacterias, luego los niveles del
oxigeno aumentaron en el océano y la atmosfera.
Los aeróbicos aparecieron después de que el oxigeno aumentó en la
tierra:
Las cianobacterias produjeron suficiente oxigeno para comenzar a
cambiar la composición de la atmosfera, el aumento de oxigeno
atmosférico afectó profundamente la vida, el oxigeno envenenó a los
seres anaeróbicos y muchos murieron otros evolucionaron a seres
aeróbicos, esta respiración se unió al proceso anaeróbico de glucolisis
ya existente. Gracias a la evolución de organismos aeróbicos estos
ganan mayor energía, por lo tanto son más competitivos. Su evolucion
estabilizó los niveles de oxígeno y CO2 en la biosfera. Los organismos
fotosintéticos utilizaron CO2 como fuente de carbono para sintetizar
composiciones orgánicas, esta materia prima se habría agotado en la
atmosfera por lo que empezó a reciclarse en la biosfera. La respiración
aeróbica trajo de vuelta al carbono al ambiente físico como CO2, así el
ciclo del carbono continuó de manera normal.
Otra consecuencia importante de la respiración aeróbica fue la formación de
ozono (el oxigeno molecular reaccionó). Así fue como una capa de ozono cubrió
la tierra y evito la impactación de los rayos UV e infrarrojos, así los organismos
tuvieron más libertad de movimiento entre lo acuático y la tierra.
Las células eucariotas descendieron de células procariotas:
Como ya se sabe las células procariotas carecen de envolturas nucleares
(mitocondria, cloroplastos). De acuerdo a la endosimbiósis en serie las
mitocondrias y cloroplastos pudieron originarse a partir de relaciones
simbióticas mutuamente ventajosas entre dos organismos procariotas.
Los cloroplastos evolucionaron a partir de bacterias fotosintéticas
(cianobacterias) y las mitocondrias a partir de bacterias aeróbicas, por ende las
primeras células eucariotas fueron ensamblajes de procariotas. ¿Cómo las
bacterias llegaron a ser endosimbiontes? Las células huésped pudieron ingerir
estas, pero no digerirlas, por lo que al vivir una junto con la otra se acoplaron
hasta “unir” sus funciones. Al punto de no poder vivir una sin la otra. Aunque
existen varias evidencias de esto, aún no se explica por completo la evolución
de las células eucariotas a partir de células procariotas.
Endosimbiósis en serie:
Cianobacterias: Primeras en realizar
procesos fotosintéticos.
Gracias. 

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