El Origen de la Vida sobre la Tierra ¿Cómo surgió la Vida en nuestro Planeta?

El universo comenzó con una gran explosión … ¿18 000 Mill. Años? “Las cenizas” de esa explosión, son los elementos de la tabla periódica, los mismos ingredientes con los cuales está compuesta la vida

Hipótesis de la nebulosa primitiva Hace 5000 mill. años La naturaleza ordenada de nuestro sistema solar hace creer, que todos sus componentes se formaron esencialmente al mismo tiempo, y de la misma materia primordial

Las transformaciones termonucleares han hecho posible la aparición de elementos esenciales, “ayer y hoy” Explosión de la supernova, la SN 1987 A, observada en la Gran Nube de Magallanes

Agua, amoniaco, formaldehído, cianuro de hidrógeno Cometa Hale-Boop, 1995 Agua, amoniaco, formaldehído, cianuro de hidrógeno

Tierra Primitiva Hace aprox Tierra Primitiva Hace aprox. 4600 millones de años la Tierra era un lugar sin vida

El oxígeno se combinó con hidrógeno para formar agua, con carbono para formar bióxido de carbono, o con elementos más pesados para formar minerales.

Luego de millones de años, la tierra se enfrió lo suficiente para permitir la existencia de agua líquida. En la superficie, el agua disolvió muchos minerales y formó un océano salado. Los rayos de las tormentas, el calor de los volcanes y la intensa luz ultravioleta procedente del sol derramaban energía en los jóvenes mares.

La atmósfera y el clima primitivos gobernaron la evolución prebiótica Con base composición química de rocas de esa época, se cree que la atmósfera primitiva contenía: CH4 NH3 H2O CO2 Dióxido de carbono Metano Amoniaco Hidrógeno Nitrógeno Ácido clorhídrico Sulfuro de hidrógeno Vapor de agua PRACTICAMENTE NO HABÍA OXÍGENO LIBRE

“La vida es el resultado de un proceso evolutivo de progresiva complejificación de la materia” A. Oparin, 1930 Síntesis de moléculas prebióticas – aminoácidos (glicina, alanina, ácido aspártico y glutámico), purinas y pirimidinas - en una atmósfera experimental, S. Miller, 1950

El origen de la vida es un eslabón entre los períodos de evolución química y de evolución biológica La célula es el nivel de organización en el cual puede decirse de manera irrefutable, que la vida aparece como una nueva propiedad incipiente

Origen de las moléculas orgánicas Sistemas precelulares Coacervados: Proteínas + Carbohidratos + pH + temperatura, en un medio acuoso. Gotitas de biomoléculas, pero orden aleatorio. Microesferas de Fox: Mezclas de Aminoácidos + temperatura Gotitas de biomoléculas, pero los aminoácidos se unen en orden aleatorio.

Liposomas: Vesículas lípidos (grasa), que pueden encerrar biomoléculas en su interior Termodinámicamente estables. Forman espontáneamente bicapas como en la membrana celular.

Replicación en la Tierra prebiótica Papel del ARN jj Ribozima de un protista

La evolución protobiológica: el camino hacia el mundo unicelular Los coacervados o microesferas lograron encapsular moléculas – agua, proteínas, azúcares y ácidos nucleicos-.

Hace 3500 mill. años aparecieron los procariotas La descripción de un procariota podría acercarse a la de un coacervado Estromatolito  3600 millones de años (Precámbricos)

Procariotas fotosintéticos Cuando las primeras células aparecieron en la tierra, la atmósfera no tenía oxígeno Procariotas fotosintéticos

Primeras células procariotas Material genético NO estaba separado del resto de la célula y encerrado en un núcleo envuelto en una membrana. Obtenían nutrimentos y energía probablemente absorbiendo moléculas orgánicas de su entorno. Su metabolismo era anaerobio

Características de los primeros seres Vivos Similar a bacterias y cianobacterias actuales. Unicelulares y procariotas (sin núcleo definido y sin organelas) Heterótrofos: Se alimentaban de otros organismos. Anaerobios: Sin presencia de oxígeno en su metabolismo. Bentónicos: Fondos marinos, protección rayos UV. Poco desarrollo de tejidos.

Fotosíntesis Algunas bacterias fotosintéticas usan energía solar para sintetizar moléculas complejas de alta energía a partir de moléculas más simples. Las primeras fuentes de H fue el sulfuro de hidrógeno, y luego cuando éste se agotó, comenzaron a usar agua.

Papel de la Fotosíntesis Produce O2 libre atmosférico. Al principio O2 reaccionó con moléculas de la atmósfera y la corteza terrestre (Fe). Cuando todo el Fe accesible se herrumbró, el O2 libre aumentó (hace 2200 millones de años- cianobacterias). Los niveles de O2 atmosférico alcanzaron un nivel estable hace 1500 millones de años, y se mantiene casi constante hasta ahora.

El metabolismo aeróbico surgió en respuesta a la crisis de oxígeno La acumulación de oxígeno en la atmósfera exterminó probablemente muchos organismos y fomentó la evolución de aquellos organismos capaces de contrarrestar su toxicidad y aprovecharlo en su metabolismo.

¿Cómo surgen los organismos Eucariotas? Se cree que depredadores procariotas, incapaces de llevar a cabo ni la fotosíntesis ni el metabolismo aeróbico establecen relaciones con sus presas. Hace alrededor de 1700 millones de años, se engendró la primera célula eucariótica.

Endosimbiotas Los cloroplastos proveían alimento y las mitocondrias la producción de energía. La ameba Pelomyxa palustris carece de mitocondrias, pero alberga una población permanente de bacterias aerobias que desempeñan un papel muy similar. Algunos corales, almejas, y un Paramecium albergan una colección permanente de algas.

Las eucariotas, son mil veces de mayor tamaño que las procariotas La mitocondria y el cloroplasto tienen su propio ADN y ribosomas Hace 2000 millones de años

¿Cómo surgió la multicelularidad? Las células individuales pueden tener ciertos inconvenientes sobretodo el los procesos de transporte de oxígeno y nutrientes y la eliminación de materiales de desecho a través de la membrana celular. ¿Qué ventajas tienes la multicelularidad? ¿Qué desventajas tienes la multicelularidad?

Características de los Eucariotas Poseen núcleo definido y rodeado de una membrana nuclear. Organelas especializadas en diferentes funciones. Comprende células animales y vegetales. Tienden a ser pluricelulares.

CONSTRUCCIÓN DE UN ÁRBOL FILOGENÉTICO A PARTIR DE RNA RIBOSOMAL

Los 3 dominios del mundo viviente Procariontes muy antiguos BACTERIA ARCHAEA EUKARYA