El Origen de la Vida

Archbishop James Ussher of Ireland In the late 1600's, he calculated the age of the earth based on the geneologies from Adam and Eve listed in the biblical book of Genesis. According to Ussher's calculations, the earth was formed on October 22, 4004 B.C.

Eppur si muove Salviati (Dialogo sopra i due sistema del mondo, Galileo, 1638): Es mucho más probable que el movimiento diurno se deba a la Tierra sola que no al resto del Universo Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Charles Darwin On the Origin of Species by Means of Natural Selection (1859)

Los Elementos y Moléculas de la Vida Losada, Vargas, Florencio y De la Rosa (1998-9) Editorial Rueda, Madrid

Combustión de hidrógeno (T ca K) 4 1 H 1 ---> 2 He 4 Combustión de helio (T ca K) 2 2 He 4 ---> 4 Be He 4 ---> 6 C 12 6 C + 2 He 4 ---> 8 O 16 Combustión de carbono (T ca. 1,4 x 10 9 K) 2 6 C > 10 Ne He C > 11 Na H O > 14 Si He O > 16 S 32 Combustión de silicio (T ca. 1,8 x 10 9 K) 14 Si 28 + n 2 He 4 ---> elementos hasta 26 Fe 56 Síntesis de elementos químicos en el interior de las estrellas

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Polvo de estrellas Las estrellas son los crisoles donde se generan los elementos químicos por fusión nuclear Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

H O N C H 2 OH 2 NH 3 CH 4 2 O 2 N 2 CO 2 Bioelemento Atmósfera primitiva Atmósfera actual OH

Experimento de Miller, 1953 calor descarga eléctrica frío NH CH H H O Los Elementos y Moléculas de la Vida Losada, Vargas, Florencio y De la Rosa (1998-9) Editorial Rueda, Madrid

Los Elementos y Moléculas de la Vida Losada, Vargas, Florencio y De la Rosa (1998-9) Editorial Rueda, Madrid

ácido cianhídrico C N5 H N C C C NH N N H N 2 Adenina CH C H Los Elementos y Moléculas de la Vida Losada, Vargas, Florencio y De la Rosa (1998-9) Editorial Rueda, Madrid

Vida en la Tierra En una primera etapa, ciertos tipos de moléculas orgánicas se irían acumulando en las aguas oceánicas hasta formar una especie de “sopa primigenia” Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

El anillo tetrapirrólico Aspectos evolutivos Clorofilas y grupos hemínicos

CH H C 3 3 CH COOH NN NN Fe GRUPO HEMO Los Elementos y Moléculas de la Vida Losada, Vargas, Florencio y De la Rosa (1998-9) Editorial Rueda, Madrid

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HEMOGLOBINA (estructura cuaternaria) 11 22 22 11

Max Perutz, the Austrian-born Nobel laureate who unravelled the structure of haemoglobin News in Nature (2002) 415,

Evolutionary tree showing how the globin protein family arose, starting from the most primitive oxygen-binding proteins, leghemoglobins, in plants.

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luz energía biológica anhídrido carbónico nitrógeno atmosférico nitratos sulfatos fosfatos H 2 O + carbohidratos lípidos proteínas ácidos nucleicos + O 2 fotosíntesis respiración Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Antigüedad (millones de años) Formación de la Tierra (atmósfera primitiva) Formación del núcleo terrestre Sistemas oceánicos estables, primeras rocas sedimentarias Producción biológica de oxígeno Niveles de O >3% 2 Formación de los continentes actuales moléculas primitivas (CH 4, NH 3, H 2 O, H 2, SH 2, PH 3 ) moléculas orgánicas prebiológicas polímeros prebiológicos primeras células (heterotróficas, procarióticas) algas verde-azuladas (autotróficas, procarióticas) primeras células eucarióticas metazoos eucarióticos invertebrados peces reptiles y anfibios, plantas terrestres mamíferos y aves hombre evolución química y prebiológica evolución biológica o darwiniana

Bada & Lazcano (2002) Science 296, How did life emerge? Various steps thought to be involved in the origin of life on Earth. The shaded area represents the contribution from the metabolist theory to the overall scheme Organic from space

G.F. Joyce (2002) Nature 418, 214 The antiquity of RNA-based evolution Timeline of events pertaining to the early history of life on Earth, with approximate dates in billions of years before the present.

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 Sulfolobus acidocaldarius (pH 3, 80ºC) Yellowstone National Park, USA

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 Alkaline hotspring (pH 8-8.3) Yellowstone National Park, USA Synechococcus Thermocrinis Chloroflexus

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 Temperature limits for life

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 pH limits for life

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 Cyanidium caldarium (pH ~3, 50ºC) Yellowstone National Park, USA

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 The BioPan halophile experiment: Expose to space environment in Earth’s orbit Dunaliella Synechococcus Haloarcula in a NaCl crystal

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092 Thermus aquaticus, the organism from which Taq polymerase was obtained. Yellowstone National Park, USA

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092

Life in extreme environments Rothschild &Mancinelli (2001) Nature 409, 1092

Materia, energía y vida Las criaturas vendrían a ser como pequeños torbellinos de orden dentro del desorden torrencial del Universo Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Los orígenes del hombre

Vida primitiva El instinto animal

CráneoDescubrimiento del fuego

El uso de instrumentos

De los pictogramas a la escritura

Jeroglíficos Alfabeto árabeEscritura china Hebreo Cuneiforme

La evolución de la escritura

Caballero itálicoBanquete romano De la guera a la civilización

Las religiones en el mundo actual

1. Complejidad y alto grado de organización 2. Función específica, como por ejemplo: Ácidos nucleicos Información genética y Catálisis Proteínas Estructura y Catálisis Lípidos Estructura y Reserva energética Carbohidratos Estructura y Reserva energética 3. Extracción y transformación de materia y energía del entorno 4. Reproducción Características diferenciadoras de los seres vivos

¿Cuándo empieza la vida? Samuel Butler: A hen is nothing more than an egg’s way of making another egg Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Niveles de organización biológica

Nos arrogamos demasiada importancia a nosotros mismos si suponemos que cuidar de nosotros es el trabajo principal de Dios, más allá del cual no se extiende ni su sabiduría ni su poder Galileo Galilei ( ) Diálogo sobre dos nuevas ciencias Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Lavine et al. (2002) Science 295, 995 “I could stay young and chipper and I'd lock it with a zipper, if I only had a heart”, sang the Tin Man to his companions in the 1939 movie The Wizard of Oz. There is hope yet for the Tin Man. Spurred on by a severe shortage of donor organs for transplantation, bioengineers, cell biologists, and clinicians are combining their talents to design off-the-shelf replacement parts for the human body.

Lavine et al. (2002) Science 295, 995 The bionic cat

La película de la vida ¿Evolucionará la especie humana hasta dar origen a nuevos seres más inteligentes y complejos? Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

El paso hacia el Hombre Clair E. Folsone (El origen de la vida, 1985): Quizá lleguemos a ser una especie de ingeniosos monos que han diseñado computadores aún más ingeniosos para realizar el trabajo real del Universo Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Progreso e inadaptación social Arnold J. Toynbee: Existe una incapacidad de nuestro desa- rollo emocional para marchar al paso de nuestro desarrollo intelectual Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA

Modernización y desarrollo Vivir rodeado de pobreza e ignorancia es tener que aprender que la miseria es consecuencia de una serie de fuerzas que escapan al propio control Las Fronteras del Conocimiento Miguel A. de la Rosa (1996) Addison Wesley, Wilmington, Delaware, USA