Teorías sobre el Origen de la Vida

Generación Espontánea

Esta teoría afirmaba que los seres vivos podían surgir de la nada. Experimentos como el de Redi con la carne y las moscas, y los de Spallanzani, pusieron en duda esta teoría. Finalmente, Pasteur la refutó definitivamente.

Tras la refutación de la generación espontánea, Hooke y Leeuwenhoek, utilizando microscopios, observaron los microorganismos responsables de la descomposición de la carne. Este descubrimiento dio lugar a la teoría celular, que establece que toda célula proviene de otra célula preexistente.

Oparin intentó explicar el origen de la primera célula. Propuso que la atmósfera primitiva era reductora (sin oxígeno y rica en moléculas inorgánicas como CH4, H2, H2S, CO2). Según su teoría, las descargas eléctricas proporcionaron la energía necesaria para que estas moléculas inorgánicas reaccionaran y formaran moléculas orgánicas. Estas moléculas orgánicas, a su vez, se rodearon de una membrana que las aisló del medio, formando un coacervado que, con el tiempo, evolucionaría hasta convertirse en una célula. Sin embargo, Oparin no pudo demostrar su teoría.

Stanley Miller llevó a cabo un experimento que respaldó la teoría de Oparin. Colocó agua, metano, amoníaco e hidrógeno en un matraz cerrado y los sometió a descargas eléctricas. Tras una semana, observó la formación de aminoácidos, que son moléculas orgánicas, demostrando así la viabilidad de la teoría de Oparin.

Panspermia

Esta teoría propone que la vida en la Tierra se originó en otros planetas y llegó a través de asteroides. En la actualidad, se han encontrado restos de asteroides con moléculas orgánicas, lo que respalda esta teoría. Sin embargo, la panspermia no explica cómo se originó la vida en esos otros planetas.

Teoría de las Fuentes Hidrotermales

Esta teoría, una de las más aceptadas actualmente, sugiere que la vida se originó en las fuentes hidrotermales volcánicas submarinas. Estas fuentes liberan magma que contiene bacterias termófilas, las cuales tienen un metabolismo quimiosintético, obteniendo su energía a partir de procesos químicos propios.

Teoría del ARN

Esta teoría propone que el ARN fue el precursor del ADN. Se basa en la capacidad del ARN para actuar tanto como portador de información genética como catalizador en la síntesis de proteínas. Se piensa que, en las primeras etapas de la vida, el ARN cumplía ambas funciones, y que posteriormente el ADN asumió el papel de almacenamiento de información genética.

Teoría de la Evolución

Teoría Fijista

Propuesta por Linneo, esta teoría sostenía que las especies eran inmutables y habían existido siempre de la misma forma. Sin embargo, el descubrimiento de fósiles de especies extintas puso en duda esta teoría.

Teoría Catastrofista

Desarrollada por Cuvier, esta teoría explicaba la extinción de especies y la aparición de otras nuevas a través de catástrofes naturales. Estas catástrofes habrían eliminado algunas especies y creado las condiciones para la aparición de otras.

Teoría Evolucionista

Lamarck y Darwin fueron los principales proponentes de esta teoría, que afirma que las especies cambian con el tiempo. Lamarck creía que los organismos podían adquirir características durante su vida y transmitirlas a su descendencia. Su ejemplo clásico es el de la jirafa: al estirar el cuello para alcanzar las hojas altas, este se alargaba, y esta característica se transmitía a sus crías. Darwin, por otro lado, propuso la teoría de la selección natural, que establece que los individuos mejor adaptados a su entorno tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse, transmitiendo sus características a las siguientes generaciones.

El neodarwinismo integra la teoría de la selección natural de Darwin con los descubrimientos de la genética, incluyendo las mutaciones y el ADN como mecanismos de variación.

Pruebas de la Evolución

Pruebas Clásicas

• Pruebas morfológicas: Se basan en la anatomía comparada. Los órganos homólogos son aquellos que tienen un origen evolutivo común pero han evolucionado para adaptarse a diferentes funciones (evolución divergente). Los órganos análogos tienen diferente origen evolutivo pero desempeñan la misma función (evolución convergente).
• Pruebas paleontológicas: El estudio de los fósiles demuestra la gran diversidad de especies que han existido a lo largo de la historia de la Tierra, incluyendo muchas que ya no existen.
• Pruebas embriológicas: Los embriones de diferentes especies presentan similitudes notables en sus primeras etapas de desarrollo, lo que sugiere un ancestro común.
• Pruebas taxonómicas: La clasificación de los seres vivos en grupos según sus características comunes revela que en cada grupo hay especies más primitivas y otras más evolucionadas, lo que sugiere una progresión evolutiva.

Pruebas Modernas

• Pruebas bioquímicas: Moléculas como el ATP están presentes en todos los seres vivos, independientemente de su complejidad, lo que indica un origen común.
• Pruebas genéticas: El análisis del ADN revela que el 90% del genoma de los seres vivos es coincidente, lo que demuestra un parentesco evolutivo.
• Pruebas inmunológicas: Los anticuerpos de los vertebrados son muy similares, lo que sugiere un ancestro común.

Características de los Primates

• Libertad de las extremidades anteriores, con un dedo pulgar oponible al resto, lo que les permite agarrar objetos con precisión.
• Alimentación variada, lo que les permite adaptarse a diferentes ecosistemas.
• Número limitado de crías y gran dependencia de la madre para el desarrollo de su comportamiento social.
• Visión frontal y estereoscópica, lo que les proporciona una percepción tridimensional del entorno.

Características del Ser Humano

• Postura bípeda erguida, con la columna vertebral en forma de S.
• Alargamiento de las piernas y acortamiento de los brazos, lo que aumenta la eficiencia en la locomoción bípeda y la manipulación de objetos.
• Mayor desarrollo craneal, lo que se relaciona con un cerebro más grande y complejo.
• Mayor desarrollo del comportamiento social, con una compleja organización social y cultural.

El Origen del Ser Humano

En África, grupos de primates fueron los antecesores de los homínidos. Los cambios climáticos obligaron a estos primates a modificar sus hábitos y adaptarse a nuevos entornos. Hace 4 millones de años, ya existían seres bípedos como el Australopithecus. Hace 2.3 millones de años, apareció en África Oriental el Homo habilis, el primer fabricante de herramientas. Más tarde, surgió el Homo ergaster, un homínido viajero que salió de África y llegó a China e Indonesia. Durante su viaje, el Homo ergaster evolucionó al Homo erectus, un homínido alto, carnívoro, que dominaba el fuego y era el más parecido al hombre actual hasta ese momento. Los últimos homínidos fueron el Homo neanderthalensis y el Homo sapiens, que apareció hace 200.000 años en Europa. Tras la desaparición del Homo neanderthalensis, el Homo sapiens heredó la Tierra.

Herramientas de Biotecnología

Las herramientas para manipular el ADN incluyen:

• Enzimas de restricción: Cortan el ADN en secuencias específicas.
• ADN ligasa: Une fragmentos de ADN que han sido cortados por enzimas de restricción.
• Plásmidos: Pequeñas moléculas circulares de ADN que se utilizan como vectores en ingeniería genética. Se encuentran en el interior de las bacterias.
• Transformación: Método para introducir plásmidos en el interior de una bacteria.

Ejemplo:

1. Se combina el ADN de un plásmido bacteriano con el ADN de una célula pancreática sana.
2. Se introduce el ADN recombinante en una bacteria.
3. El ADN recombinante se transcribe dentro de la bacteria, produciendo insulina humana.
4. El cultivo de estas bacterias permite obtener grandes cantidades de insulina para tratar la diabetes.

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)

La PCR permite amplificar rápidamente muestras de ADN, obteniendo una gran cantidad a partir de una muestra pequeña. Para ello, se necesitan:

• Cebadores: Secuencias cortas de ADN que inician la reacción.
• Taq polimerasa: Enzima que sintetiza ADN a partir de la muestra.
• Desoxirribonucleótidos: Moléculas que forman parte del ADN sintetizado.

El proceso de PCR consta de tres pasos principales:

1. Desnaturalización: Se calienta la muestra a 95°C para separar las hebras del ADN.
2. Hibridación: Se reduce la temperatura a 55°C para que los cebadores se unan a sus cadenas complementarias del ADN.
3. Extensión: La Taq polimerasa sintetiza ADN a partir del ADN de la muestra a una temperatura de 72°C.

Este ciclo se repite unas 30 veces, tras lo cual se obtiene una muestra de ADN idéntica a la inicial pero en mayor cantidad. La muestra se conserva a 4°C.

Aplicaciones de la PCR:

• Diagnóstico de enfermedades infecciosas y hereditarias.
• Identificación y análisis de ADN.
• Secuenciación de ADN.
• Estudios relacionados con la evolución.

Células Madre

Las células madre son células no diferenciadas que pueden convertirse en otros tipos de células, como células de la piel, células cardíacas, etc.

Seres Vivos Clonados

Las células adultas pueden convertirse de nuevo en células madre progenitoras, lo que permite crear copias de cualquier ser vivo. Estas copias se denominan clones. El genoma de los clones es idéntico al de su progenitor. En la actualidad, la clonación de animales produce individuos que viven menos y son más propensos a ciertas enfermedades. La genómica está investigando las causas de estos problemas.

Ejemplo:

1. Se toma una oveja (la madre) y otra oveja donante.
2. Se extrae el óvulo de la oveja donante y se elimina su núcleo.
3. Se fusiona el óvulo sin núcleo con una célula de la oveja madre.
4. Se obtiene un óvulo con el núcleo de la oveja madre.
5. Se implanta el embrión en una tercera oveja.
6. La oveja que nace es un clon de la oveja madre, ya que tiene su mismo ADN.

Organismos Transgénicos

Los organismos transgénicos son organismos modificados genéticamente que portan un gen extraño (transgen). Se han obtenido bacterias superdegradadoras, bacterias productoras de plásticos biodegradables y plantas resistentes a insectos plaga.

Epigenética

La epigenética estudia las características de un individuo que no están determinadas por la secuencia de nucleótidos del ADN. Se centra en los mecanismos que regulan la expresión de los genes sin alterar la secuencia del ADN.

Genoma

El genoma de un organismo es el conjunto de toda su información genética. En el ADN, podemos distinguir:

• Exones: Porciones de ADN dentro de un gen que codifican proteínas.
• Intrones: Porciones de ADN dentro de un gen que no se emplean en la síntesis de proteínas.
• ADN basura: ADN que no pertenece a ningún gen.

La mayor parte del genoma es ADN basura.

Código Genético

El código genético es el conjunto de instrucciones que sirven para fabricar proteínas a partir de las secuencias de nucleótidos del ADN. Este código determina que cada grupo de tres nucleótidos (codón) codifica un aminoácido. Los genes almacenan la información hereditaria y fabrican las proteínas, que a su vez llevan a cabo las funciones en los seres vivos.