Características Esenciales de los Seres Vivos

Un ser vivo es un sistema material complejo con la capacidad inherente de realizar las funciones vitales. La teoría celular, pilar fundamental de la biología desde el siglo XIX, establece que la célula es la unidad básica y fundamental de todo ser vivo. Esta unidad es una estructura organizada, divisible en partes más simples, y la mínima entidad capaz de llevar a cabo las funciones vitales.

Las moléculas esenciales para la vida se basan en la química del carbono, formando cadenas de enlaces covalentes. Sus componentes más elementales son los monómeros (como la glucosa, los aminoácidos o los polisacáridos, que son asociaciones simples de carbono), los cuales se unen para construir estructuras más complejas denominadas polímeros (polisacáridos, proteínas, lípidos, etc.).

Para la configuración de una célula, se requiere un código genético molecular y un ambiente de formación estable (condiciones de subsistencia). Por lo tanto, al estudiar el origen de la vida, la pregunta primordial es cómo se ensamblaron estas piezas fundamentales.

Funciones Vitales: Pilares de la Existencia

• Nutrición: Conjunto de procesos mediante los cuales los seres vivos obtienen materia y energía para su crecimiento (aumento de materia – masa, volumen), desarrollo (diferenciación y especialización celular), sustitución, renovación y reparación de tejidos.

  1. Autótrofa: Adquisición de materia inorgánica para sintetizar materia orgánica utilizando una fuente de energía externa. Ejemplos notables son la fotosíntesis y la quimiosíntesis.

  2. Heterótrofa: Obtención de materia orgánica preexistente en el medio, elaborada por otros seres vivos. El metabolismo transforma esta materia en componentes propios y los reorganiza. Por ejemplo, las proteínas deben descomponerse para luego reorganizarse de acuerdo con el código genético característico.

• Relación: Conjunto de procesos que permiten a un ser vivo interactuar con su entorno. A través de la percepción, el organismo recibe información de estímulos o cambios en el medio, como variaciones de temperatura o la presencia de sustancias químicas. Esta información es captada y procesada gracias a su sensibilidad, que opera dentro de unos umbrales mínimos y máximos. Posteriormente, la excitabilidad del organismo le permite emitir una respuesta. Estos procesos de interacción son cruciales para la adaptación al medio, que puede implicar cambios estructurales o morfológicos que aumentan las oportunidades de supervivencia del organismo. La adaptación influye directamente en los mecanismos de percepción y respuesta.

• Reproducción: Capacidad fundamental de un organismo vivo para generar descendencia semejante. Esta descendencia hereda el código genético del progenitor, el cual determina su organización, rasgos y el funcionamiento de sus estructuras.

  1. Asexual: Se produce a partir de la división celular de un único progenitor, sin intervención de gametos, ya sea por duplicación o esporulación. Ejemplos representativos son las bacterias y los hongos.

  2. Sexual: Involucra la participación de gametos, células especializadas con la mitad del número de cromosomas. Este tipo de reproducción ofrece la ventaja de una mayor diversidad genética, lo que incrementa la capacidad de adaptación a un medio cambiante. Ejemplos de organismos que se reproducen sexualmente son las plantas con flores, los animales y el ser humano.

Diferenciación entre Materia Viva, Inerte y Muerta

La célula es la unidad mínima capaz de realizar las funciones vitales. Por lo tanto, los organismos compuestos por células constituyen la materia viva.

La materia inerte se distingue de la materia viva por no haber alcanzado los niveles estructurales necesarios para llevar a cabo las funciones vitales.

Por otro lado, la materia muerta se origina a partir de la materia viva que, en su momento, fue capaz de realizar las funciones vitales, pero que ha perdido sus estructuras complejas debido a procesos de degradación. Estas estructuras se descomponen y se desintegran progresivamente. Este proceso puede ser acelerado por agentes externos, llegando incluso a convertir la materia orgánica en materia inorgánica.

La definición precisa de un organismo vivo presenta desafíos, especialmente en casos como injertos y trasplantes, donde las células pueden no seguir una unidad genética única. Además, la teoría celular se ve cuestionada por la existencia de organismos como los nanomicrobios.

Dado que la teoría celular postula que toda célula proviene de una célula preexistente, surge la interrogante sobre el origen de la primera célula. Para abordar esta cuestión, se exploran dos vías principales de estudio: la hipótesis de que la vida surgió en la Tierra y la teoría de un origen extraterrestre, proveniente del espacio.

Formación de la Vida: Perspectiva Terrestre

Se estima que las primeras células se formaron hace aproximadamente 3800 millones de años, durante el eón Hadeico.

Condiciones Ambientales Prebiológicas

• La atmósfera primaria, anterior a la formación de la magnetosfera, probablemente se disipó debido al viento solar durante las convulsiones iniciales del Sol. Se cree que estaba compuesta principalmente por gases ligeros como el hidrógeno y el helio.

• La segunda atmósfera se originó a partir de la actividad volcánica, que liberó vapor de agua, dióxido de carbono, metano, nitrógeno, amoníaco, entre otros gases. El oxígeno, al ser más reactivo, se combinó para formar agua y óxidos a medida que la corteza terrestre se consolidaba. Esta atmósfera se caracteriza por ser reductora debido a la ausencia de oxígeno libre, una condición esencial para la estabilidad de las futuras moléculas orgánicas, ya que el oxígeno las habría oxidado, rompiendo los enlaces de los monómeros en los polímeros. Inicialmente, no existía protección contra la oxidación (a diferencia de la actualidad, donde las membranas celulares cumplen esta función). Los gases de esta segunda atmósfera sirvieron como materia prima para el surgimiento de la vida.

• En ausencia de una capa de ozono, los rayos ultravioleta (UVA) y la radiación cósmica, junto con la actividad eléctrica de las tormentas terrestres, podrían haber proporcionado la energía necesaria para la formación de los primeros enlaces de las moléculas orgánicas. Según la hipótesis de Haldane, estos compuestos orgánicos se acumularon en los océanos, formando un «caldo primitivo«. En este caldo, según Oparin, habrían aparecido las primeras estructuras biológicas o coacervados, que posteriormente evolucionarían. Existe evidencia que sugiere que la vida surgió en aguas poco profundas, protegidas de la radiación cósmica; en ambientes expuestos, la radiación habría alterado las estructuras celulares.

• La temperatura en la Tierra se mantuvo relativamente estable desde la consolidación de la corteza hasta la actualidad (con variaciones climáticas y estacionales dentro de ciertos márgenes), lo que permitió la existencia de agua líquida, esencial para la actividad metabólica y para la estabilidad de compuestos como las proteínas y los ácidos nucleicos, fundamentales para los seres vivos. La presencia de la atmósfera fue crucial para mantener esta estabilidad térmica; de lo contrario, el agua se habría evaporado.

• La gravedad desempeñó un papel fundamental en la retención de la atmósfera, la actividad geológica y, por ende, en la formación de la magnetosfera. Una gravedad excesiva habría ejercido una presión excesiva sobre las estructuras, lo que habría provocado su colapso.