El Comienzo del Universo y la Vida en la Tierra

El universo se originó hace aproximadamente 13.7 ± 0.2 mil millones de años, según la Teoría del Big Bang. La Tierra, por otro lado, tiene una edad estimada de 4540 ± 1% millones de años, con las rocas más antiguas registradas datando de hace 4100 millones de años. Se estima que la vida comenzó hace unos 3500 millones de años.

Hitos en la Historia Biológica

En una escala de tiempo de 24 horas, la vida aparece relativamente temprano, antes de las 6 de la mañana. Los primeros seres pluricelulares surgen en la tarde, y el género Homo, al cual pertenecemos, aparece apenas 30 segundos antes de la medianoche.

La Hipótesis de Oparin sobre el Origen de la Vida

En 1922, el bioquímico ruso Alexandr Ivánovich Oparin (1894-1980) propuso una hipótesis revolucionaria: la vida fue precedida por un período de evolución química, donde se formaban y acumulaban moléculas complejas. Oparin postuló que la atmósfera primitiva era reductora, con muy poco oxígeno. Los elementos primarios de la materia viva (H, O, C y N), que constituyen el 95% de la materia viva, estaban presentes en la atmósfera y los mares primitivos.

La energía necesaria para desintegrar las moléculas de estos gases y reintegrarlas en moléculas más complejas provenía de diversas fuentes: la radioactividad del interior de la Tierra, las erupciones volcánicas, la energía calórica, la energía eléctrica de rayos y tormentas, y la radiación ultravioleta del sol.

En estas condiciones, las moléculas orgánicas podían formarse y concentrarse en una «sopa» primitiva en mares y lagos. La ausencia de oxígeno permitía que estas moléculas persistieran. Al concentrarse, las fuerzas químicas, las mismas que actúan sobre las moléculas orgánicas hoy en día, habrían actuado sobre ellas.

Estos agregados plurimoleculares, que Oparin llamó coacervados, fueron capaces de intercambiar materia y energía con el ambiente. Dentro de estas estructuras coloidales, se habría desarrollado un metabolismo sencillo (la suma de todas las transformaciones físicas y químicas que ocurren dentro de una célula o un organismo), el punto de partida de todo el mundo viviente.

Comprobación Experimental de la Hipótesis de Oparin

Stanley L. Miller (1930-2007) realizó experimentos que demostraron que la energía existente en la Tierra primitiva pudo haber convertido las moléculas simples en compuestos orgánicos complejos. Aunque estos experimentos no prueban que los compuestos orgánicos se formaron de esa manera en la Tierra primitiva, sí demuestran que era posible.

El Papel del RNA y el DNA en la Evolución

Se necesitaba un «manual de instrucciones» rudimentario que pudiera ser copiado y transmitido de generación en generación. Se cree que el RNA fue el primer polímero en realizar estas tareas, y que posteriormente fue reemplazado por el DNA y las proteínas.

Lenguaje del RNA

Se hipotetiza que, debido a errores de copia en su duplicación, apareció una inmensa variedad de RNA. Más tarde, estas moléculas pasaron a controlar la síntesis de proteínas. En una etapa posterior, las proteínas habrían reemplazado al RNA en la función de acelerar las reacciones químicas.

Mediante un proceso aún no esclarecido, la función de almacenar la información genética habría sido transferida del RNA al DNA, que es menos susceptible a la degradación química y más estable. Posteriormente, estas moléculas autorreplicantes se habrían introducido dentro de compartimentos.

Heterótrofos y Autótrofos: La Necesidad de Obtener Energía

La reproducción, el crecimiento y el mantenimiento requieren energía. Los organismos heterótrofos dependen de una fuente externa de moléculas orgánicas para obtener energía y elementos estructurales. Los autótrofos, en cambio, no necesitan moléculas orgánicas como fuente de energía ni estructural, ya que sintetizan sus propias moléculas, ya sea a través de la fotosíntesis o la quimiosíntesis.

La Teoría Celular: Un Fundamento de la Biología

Un principio fundamental de la biología es que todos los seres vivos están constituidos por una o más células similares, lo que implica un origen común.

En 1665, el científico inglés Robert Hooke descubrió que el corcho y otros tejidos vegetales estaban formados por pequeñas «celdas», a las que denominó células. Inicialmente, se pensó que las células solo existían en plantas y hongos.

Entre los descubrimientos de Hooke y mediados del siglo XIX, el avance en la comprensión de la célula fue lento, en parte debido a la amplia aceptación de la teoría de la «generación espontánea».

En 1858, Rudolf Virchow amplió la teoría celular de Schwann y Schleiden, estableciendo que las células son la unidad fundamental de la vida y que solo se forman a partir de otras células («omnis cellula ex cellula»).

Postulados de la Teoría Celular

• Todos los organismos están formados por una o más células.
• Las reacciones químicas de los seres vivos, incluyendo los procesos de obtención de energía y las reacciones de biosíntesis, tienen lugar en el interior de las células.
• Las células provienen de otras células.
• Las células contienen la información hereditaria de los seres que forman, y esta información pasa de las células madre a las células hijas.