- En què consisteix?
- L'origen de la vida: teories
- Teoria de la generació espontània
- Refutació de la generació espontània
- Contribucions de Pasteur
- Panspermia
- teoria quimiosintètica
- Experiment de Miller i Urey
- Formació de polímers
- Conciliació dels resultats de Miller i de Pasteur
- Món d'ARN
- Concepcions actuals de l'origen de la vida
- Termes biogènesi i abiogénesis
- referències
La abiogènesi fa referència a la sèrie de processos i passos que van originar les primeres formes de vida a la terra, partint de blocs monomèrics inerts, que amb el pas el temps van aconseguir augmentar la seva complexitat. A la llum d'aquesta teoria, la vida va sorgir a partir de molècules no vives, sota les condicions apropiades.
És probable que després que l'abiogénesis produís sistemes simples de vida, l'evolució biològica actués per donar origen a totes les complexes formes de vida que hi ha avui dia.
Font: pixabay.com
Alguns investigadors consideren que els processos de abiogénesis van haver de passar a l'mínim un cop a la història de la terra per donar origen a l'organisme hipotètic LUCA o últim avantpassat comú universal (de les sigles en anglès, last universal common Ancestor), fa uns 4000000000 d'anys.
Es suggereix que LUCA va haver de posseir un codi genètic basat en la molècula d'ADN, que amb els seus quatre bases agrupades en triplets, codificaven per als 20 tipus d'aminoàcids que formen les proteïnes. Els investigadors que intenten entendre l'origen de la vida estudien els processos de abiogénesis que van donar lloc a LUCA.
La resposta a aquesta interrogant ha estat àmpliament qüestionada i sol estar coberta d'una boira de misteri i incertesa. Per això, centenars de biòlegs han proposat una sèrie de teories que involucren des del sorgiment d'una sopa primordial fins explicacions relacionades amb la xenobiología i astrobiologia.
En què consisteix?
La teoria de abiogénesis es fonamenta en un procés químic pel qual les formes de vida més simples van emergir a partir de precursors sense vida.
S'assumeix que el procés de abiogénesis va ocórrer de manera contínua, en contrast amb la visió de l'aparició abruptament en un esdeveniment de sort. Així, aquesta teoria assumeix l'existència d'un continu entre la matèria no viva i els primers sistemes vius.
Així mateix, se suggereixen una sèrie d'escenaris variats on va poder ocórrer l'inici de la vida a partir de molècules inorgàniques. Generalment aquests ambients són extrems i diferents a les condicions actuals de la terra.
Aquestes suposades condicions prebiòtiques solen ser reproduïdes en el laboratori per tal d'intentar generar molècules orgàniques, com el famós experiment de Miller i Urey.
L'origen de la vida: teories
L'origen de la vida ha estat un dels tòpics més controvertits per científics i filòsofs des de l'època d'Aristòtil. Segons aquest important pensador, la matèria en descomposició podia ser transformada en animals amb vida gràcies a l'acció espontània de la natura.
La abiogènesi a la llum de la pensada aristotèlic pot resumir-se en la seva famosa frase omne vivum ex viu, que vol dir "tota vida procedeix de vida".
Seguidament, un nombre força elevat de models, teories i especulacions han tractat de dilucidar les condicions i els processos que van portar a l'origen de la vida.
A continuació es descriuran les teories més destacades, tant des del punt de vista històric com a científic, que han buscat explicar l'origen dels primers sistemes vivents:
Teoria de la generació espontània
A principis de segle XVII es postulava que les formes de vida podien emergir a partir d'elements sense vida. La teoria de la generació espontània va ser àmpliament acceptada pels pensadors de l'època ja que comptava amb el suport de l'església catòlica. Així, els éssers vius podien germinar tant dels seus progenitors com de matèria no viva.
Dins dels exemples més famosos usats per donar suport a aquesta teoria està l'aparició de cucs i altres insectes en carn descomposta, granotes que apareixien de el fang i ratolins que sorgien a partir de roba bruta i suor.
De fet, existien receptes que prometien la creació d'animals vius. Per exemple, per poder crear ratolins a partir de matèria no visqui calia combinar grans de blat amb roba bruta en un ambient fosc i amb el transcurs dels dies apareixen els rosegadors vius.
Els defensors d'aquesta barreja argumentaven que la suor humà en les peces de vestir i la fermentació de l'blat eren els agents que dirigien la formació de la vida.
Refutació de la generació espontània
Al segle XVII es van començar a notar falles i buits en els enunciats de la teoria de la generació espontània. No va ser fins 1668 que el físic italià Francesco Redi va idear un disseny experimental adequat per rebutjar-la.
En els seus experiments controlats, Redi va col·locar en recipients estèrils trossos de carn tallats finament i embolicats en mussolina. Aquests flascons estaven degudament tapats amb gasa, així res podia entrar en contacte amb la carn. A més, l'experiment explicada amb una altra sèrie de flascons que no estaven tapats.
Amb el pas dels dies, es van observar cucs només en els flascons que estaven descoberts, ja que les mosques podien entrar lliurement i dipositar els ouets. En el cas dels flascons tapats, els ous es van situar directament a la gasa.
De la mateixa manera, l'investigador Lazzaro Spallanzani va desenvolupar una sèrie d'experiments per rebutjar les premisses de la generació espontània. Per a això, va elaborar una sèrie de vins que va sotmetre a ebullició perllongada per destruir qualsevol microorganisme que habitarà allà.
No obstant això, els defensors de la generació espontània van al·legar que la quantitat de calor a la qual van ser exposats els vins va ser excessiu i va destruir la "força vital".
Contribucions de Pasteur
Posteriorment, l'any 1864 el biòleg i químic francès Louis Pasteur es va proposar acabar amb els postulats de la generació espontània.
Per complir amb aquest objectiu, Pasteur va fabricar recipients de vidre coneguts com "matrassos amb colls de cigne", ja que eren llargs i corbats a les puntes, impedint així l'ingrés de qualsevol microorganisme.
En aquests recipients Pasteur va bullir una sèrie de vins que romanien estèrils. Quan es trencava el coll d'algun d'ells, es contaminava i els microorganismes proliferaven en poc temps.
L'evidència proveïda per Pasteur va ser irrefutable, aconseguint esfondrar una teoria que va durar vigent més de 2.500 anys.
Panspermia
A principis dels anys 1900, el químic suec Svante Arrhenius va escriure un llibre titulat "La creació dels mons" en què suggeria que la vida va arribar des de l'espai per mitjà d'espores resistents a condicions extremes.
Lògicament, la teoria de la panspèrmia va estar envoltada de molta controvèrsia, a més que no aportava realment una explicació a l'origen de la vida.
teoria quimiosintètica
A l'examinar els experiments de Pasteur, una de les conclusions indirectes de les seves evidències és que els microorganismes només es desenvolupen a partir d'altres, és a dir, la vida pot procedir només de la vida. A aquest fenomen se li va denominar "biogènesi".
Seguint aquesta perspectiva, sorgirien les teories de l'evolució químiques, liderades pel rus Alexander Oparin i l'anglès John DS Haldane.
Aquesta visió, també anomenada teoria quimiosintètica d'Oparin-Haldane, proposa que en un ambient prebiòtic la terra posseïa una atmosfera que no té oxigen i alta en vapor d'aigua, metà, amoníac, diòxid de carboni i e hidrogen, per la qual cosa era altament reductora.
En aquest ambient existien diferents forces com descàrregues elèctriques, radiació solar i radioactivitat. Aquestes forces van actuar sobre compostos inorgànics, donant origen a molècules més grans, creant molècules orgàniques conegudes com a compostos prebiòtics.
Experiment de Miller i Urey
A mitjans dels anys 50, els investigadors Stanley L. Miller i Harold C. Urey van aconseguir crear un enginyós sistema que simulava les suposades condicions ancestrals de l'atmosfera a la terra seguint la teoria d'Oparin-Haldane.
Stanley i Urey van comprovar que sota aquestes condicions "primitives", els compostos inorgànics simples poden originar molècules orgàniques complexes, indispensables per a la vida, com aminoàcids, àcids grassos, urea, entre d'altres.
Formació de polímers
Tot i que els experiments esmentats prèviament suggereixen una manera plausible pel qual es van originar les biomolècules que formen part dels sistemes vius, no suggereixen cap explicació de el procés de polimerització i d'increment de la complexitat.
Hi ha diversos models que pretenen dilucidar aquesta interrogant. El primer involucra les superfícies minerals sòlides, on l'àrea superficial elevada i els silicats van poder actuar com a catalitzadors de les molècules de carboni.
En les profunditats oceàniques, les xemeneies hidrotermals són font apropiada de catalitzadors, com el ferro i el níquel. Segons experiments en els laboratoris, aquests metalls participen les reaccions de polimerització.
Finalment, a les fosses dels oceans existeixen els estanys calents, que per processos d'evaporació van poder afavorir la concentració dels monòmers, propiciant la formació de molècules més complexes. En aquest supòsit es basa la hipòtesi de la "sopa primordial".
Conciliació dels resultats de Miller i de Pasteur
Seguint l'ordre d'idea discutit en els apartats anteriors tenim que els experiments de Pasteur van comprovar que la vida no sorgeix de materials inerts, mentre que l'evidència de Miller i Urey indiquen que si passa, però a nivell molecular.
Per poder conciliar els dos resultats cal tenir en ment que la composició de l'atmosfera de la terra avui en dia és totalment diferència a l'atmosfera prebiòtica.
L'oxigen present en l'atmosfera actual operaria com un "destructor" de les molècules en formació. També cal considerar que les fonts d'energia que suposadament van impulsar la formació de molècules orgàniques ja no hi són presents amb la freqüència i intensitat de l'ambient prebiòtic.
Totes les formes de vida presents a la terra estan compostes per un conjunt de blocs estructurals i biomolècules de grans dimensions, es digui proteïnes, àcids nucleics i lípids. Amb ells es poden "armar" la base de la vida actual: les cèl·lules.
En la cèl·lula es perpetua la vida, i en aquest principi es basi Pasteur per afirmar que tot ésser viu ha de provenir d'un altre preexistent.
Món d'ARN
El paper de la autocatálisis durant l'abiogénesis és crucial, per això una de les hipòtesis més famoses sobre l'origen de la vida és la de l'món d'ARN, que postula un inici a partir de molècules de cadena simple amb la capacitat de auto-replicació.
Aquesta noció de l'ARN suggereix que els primers biocatalitzadors no van ser molècules de naturalesa proteica sinó molècules d'ARN - o un polímer similar a aquest - amb la capacitat de realitzar catàlisi.
Aquesta suposició està basada en la propietat de l'ARN de sintetitzar fragments curts usant un temperat que dirigeix el procés, a més de promoure la formació de pèptids, èsters i enllaços glicosídics.
Segons aquesta teoria, l'ARN ancestral es va associar amb alguns cofactors com metalls, pirimidines i aminoàcids. Amb l'avanç i l'increment de la complexitat en el metabolisme, sorgeix la capacitat per sintetitzar polipèptids.
En el transcurs de l'evolució l'ARN va ser reemplaçat per una molècula més estable químicament: l'ADN.
Concepcions actuals de l'origen de la vida
Actualment es sospita que la vida es va originar en un escenari extrem: zones oceàniques properes a xemeneies volcàniques on les temperatures poden arribar als 250 ° C i la pressió atmosfèrica supera les 300 atmosferes.
Aquesta sospita sorgeix per la diversitat de formes de vida trobades en aquestes regions hostils ia aquest principi se li coneix com "teoria de l'món calent".
Aquests ambients han estat colonitzats per arqueobacteris, organismes capaços de créixer, desenvolupar-se i reproduir-se en ambients extrems, probablement molt similars a les condicions prebiòtiques (entre elles baixes concentracions d'oxigen i alts nivells de CO 2).
L'estabilitat tèrmica d'aquests ambients, la protecció que brinden davant canvis bruscos i el flux constant de gasos són alguns dels atributs positius que converteixen els fons marins ia les xemeneies volcàniques com ambients adequats per a l'origen de la vida.
Termes biogènesi i abiogénesis
L'any 1974, el reconegut investigador Carl Sagan va publicar un article aclarint l'ús dels termes biogènesi i abiogènesi. Segons Sagan, tots dos termes han estat usats erròniament en articles relacionats amb explicacions a l'origen de les primeres formes vives.
Entre aquests errors està usar el terme biogènesi com el seu propi antònim. És a dir, biogènesi és usat per descriure l'origen de la vida partint d'altres formes vivents, mentre que abiogènesi fa referència a l'origen de la vida a partir de matèria no viva.
En aquest sentit, una ruta bioquímica contemporània és considerada biogènica i una via metabòlica prebiológica és abiogénica. Per això cal prestar especial atenció a l'ús d'ambdós termes.
referències
- Bergman, J. (2000). Why abiogenesis is impossible. Creation Research Society Quarterly, 36 (4).
- Pross, A., & Pascal, R. (2013). The origin of life: what we know, what we can know and what we will never know. Open Biology, 3 (3), 120190.
- Sadava, D., & Purves, WH (2009). Vida: la ciència de la biologia. Ed. Mèdica Panamericana.
- Sagan, C. (1974). On the terms 'Biogenesis' and 'abiogenesis'. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 5 (3), 529-529.
- Schmidt, M. (2010). Xenobiology: a new form of life as the ultimate biosafety tool. Bioessays, 32 (4), 322-331.
- Serafino, L. (2016). Abiogenesis es a Theoretical challenge: Some reflections. Jour nal of Theoretical biology, 402, 18-20.