El origen de la vida, ese tema tan extenso, profundo y llamativo que muchas personas se dedican a investigar. Existen varias teorías sobre este origen, que abarcan desde los campos religiosos y filosóficos, hasta los científicos, pero en esta ocasión Procrastina Fácil te dará los detalles acerca de la teoría quimiosintética, hablaremos de quienes la postularon y de que trata. ¡Comencemos!
¿Qué es la teoría quimiosintética?
Esta teoría que también recibe el nombre de teoría biosintética o teoría físicoquímica del origen de la vida, postula que con las condiciones atmosféricas imperantes durante los primeros años de la historia de nuestro planeta, la vida surgió por medio de la síntesis de moléculas, es decir, que la agrupación de moléculas fueron formando conjuntos que progresivamente resultaban más complejos. Estos agregados moleculares dieron origen a las primeras células, células que en si son muy diferentes a las células que conocemos hoy en día, ya que son mucho más complejas. En ese entonces, estas células primitivas poseían solo un segmento de ARN. De esta manera esta teoría hace oposición a la teoría de la generación espontánea, y a las teorías religiosas sobre el génesis de la vida.
¿Quién la propuso?
Esta teoría fue desarrollada y propuesta por los científicos Aleksandr I. Oparin, biólogo y bioquímico ruso, y John B. S. Haldane, fisiólogo y biólogo inglés, quienes a pesar de no haber trabajado en conjunto llegaron a la formulación de una misma hipótesis casi de manera simultánea entre 1924 y 1928.
Hay que hacer también mención de otros científicos como Stanley L. Miller y Harold Clayton Urey, ya que a pesar de no ser ellos los que desarrollaron la teoría, si fueron capaces de demostrarla y comprobarla científicamente por medios de experimentos.
Fundamentos de la teoría quimiosintética
Parte de la Teoría del Big Bang en la se plantea que la tierra se originó hace más de 5.000 millones de años, por medio de una nube de gas de hidrógeno. Posterior a esto surgieron el sol y el resto de los planetas que conforman el sistema solar.
Inicialmente la temperatura de la tierra era extremadamente alta, pero con el pasar de los años fue disminuyendo hasta enfriarse, de allí comenzaron a originarse los océanos y una corteza sólida. Para ese entonces, la atmósfera era completamente diferente a la actual, prevalecía el vapor de agua, el amoniaco, el metano, el dióxido de carbono, el hidrógeno y el carbono. De esta manera se establece que la atmósfera primitiva tenía características que propiciaran las reacciones reductoras, con una alta concentración de hidrogeno, ya que de haber existido una atmósfera con tendencias oxidativas, es decir, las condiciones del planeta no incluían oxígeno, los componentes del caldo nutritivo se habrían degradado.
De manera contraria a lo que sucede en nuestros días, en este periodo inicial no existía la capa de ozono, por lo que todo tipo de radiaciones llegaba a la superficie de la tierra, incluyendo los rayos ultravioletas y los infrarrojos. Además, debido a las frecuentes erupciones volcánicas, relámpagos y rayos había mucha energía.
Dado el escenario, es posible que los primeros compuestos orgánicos de estos océanos primitivos se desarrollaron y destruyeron un sinfín de veces hasta encontrar la manera de evolucionar. Entre estos compuestos se encontraban carbohidratos, lípidos y muchos otros. Durante muchos millones de años estas sustancias se combinaron entre sí, dando origen a sustancias más complejas que se limitaban por membranas.
También parte esta teoría de los estudios que inició en 1864 el científico francés Luis Pasteur, quien demostró en sus experimentos que lo vivo procede de lo vivo.
Esta teoría considera como ya se mencionó, que al principio el planeta tenía una atmósfera carente de oxígeno libre, sin embargo, era rica en otros componentes, principalmente hidrógeno (H) en altas concentraciones, por lo que era reductora, adicionalmente a esto contenía otros compuestos químicos básicos como lo son el ácido cianhídrico (HCN), metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y otros componentes.
Todo esto lleva a la formación del caldo nutritivo, también conocido como sopa primogénita, que consistía en la aglomeración de un líquido muy nutritivo que se encontraba formado por todos estos componentes de la atmosfera primitiva. La teoría quimiosintética establece que como consecuencia del enfriamiento de la atmosfera, se produjo una condensación del vapor de agua proveniente de la constante actividad volcánica, este vapor de agua arrastró consigo todos estos componentes atmosféricos, formando el caldo nutritivo, el cual se acumularía en depresiones que hoy conocemos como océanos, sitio en el que permanecieron por largos periodos de tiempo sin riesgo de descomposición.
Luego aparecieron estructuras más complejas, en este proceso fue vital la acción de diversas fuentes de energía, como las tormentas eléctricas, radiaciones solares y erupciones volcánicas. El resultado de todas estas reacciones, fueron componentes complejos como azúcares, ácidos grasos, proteínas, polisacáridos, y aminoácidos. Con el paso del tiempo la evolución dio origen a unas estructuras que Oparin llamó coacervados, de esta forma llamó Oparin a lo que se conoce como protobiontes, estas estructuras biológicas eran cada vez más resistentes y avanzadas.
Con el pasar de los años, obtuvieron características propias de los seres vivos, con funciones limitadas a la nutrición y excreción, fue así como se volvieron más estables y se convirtieron en estructuras vivientes. De este modo, comenzó a propagarse lo que ocasionó que se creara el ácido nucleico, el cual posee toda la información genética.
Etapas de la teoría quimiosintética
Se considera que la teoría quimiosintética consta de las siguientes 3 etapas:
- Primera etapa: En esta etapa se dio la formación de las sustancias más sencillas y simples como los carbohidratos, ácidos grasos, aminoácidos y bases nitrogenadas.
- Segunda etapa: En esta etapa se lograron formar sustancias orgánicas complejas como los polisacáridos, proteínas y los ácidos.
- Tercera etapa: Aquí aparecieron las primeras formas de vida, los coacervados, que poseían todo tipo de sustancias como proteínas, nitratos, lípidos, hidratos de carbono, los ácidos nucleicos y el nitrato de potasio.
Aporte de Stanley Miller y Harold Urey
Si bien los postulados de la teoría quimiosintética fueron sentados en el año 1924 por Oparin y Haldane, en el año 1953 Stanley L. Miller y Harold C. Urey, destacados químicos, hicieron pruebas donde intentaron reproducir en un laboratorio las condiciones sugeridas por Oparin y Haldane en su teoría. El propósito de esta prueba fue la demostración de que la síntesis de compuestos orgánicos era espontánea, y que había ocurrido a partir de las moléculas sencillas que se encontraban en la primera atmósfera.
Para ello crearon un aparato, el cual se conformaba de numerosos recipientes entrelazados para así reproducir las condiciones atmosféricas de la tierra, estos científicos colocaron en los recipientes agua, metano, amoníaco e hidrógeno, sometiendo la mezcla de estos componentes a múltiples descargas eléctricas mediante dos electrodos, sintetizando varios ácidos orgánicos.
Estos electrodos produjeron descargas eléctricas que generaban chispas similares a las originadas por los relámpagos. Por su parte, el agua que simulaba los océanos primitivos fue llevada al punto de ebullición. En ella se introdujeron una multitud de moléculas inorgánicas a partir de las cuales debían formarse seres vivos simples y sencillos.
Esta prueba tuvo una duración de poco más de una semana, al término de la cual los científicos identificaron que en el agua y en las paredes de los recipientes se habían acumulado algunas sustancias. El primer indicador de las reacciones ocurridas, fue que se observó un cambio en el color del agua que al inicio era transparente, y que luego de una semana esta adquirió un tono rosa, que posteriormente pasaría a ser marrón. Al analizar los resultados, Miller y Urey se dieron cuenta de que se trataban de varios compuestos orgánicos, entre ellos cuatro aminoácidos diferentes, los cuales intervienen en la formación de las proteínas, con lo cual lograron comprobar que a partir de los compuestos inorgánicos se formaban compuestos orgánicos.
De esta manera demostraron que la evolución pre biológica, tal como la plantearon Oparin y Haldane, era posible. A partir de ese momento, se han realizado experimentos parecidos a los de Miller y Urey, pero variando las cantidades y tipos de gases, en algunos de ellos se han empleado diversas fuentes de energía como los rayos infrarrojos y ultravioletas. La mayoría de estos experimentos obtuvieron gran diversidad de compuestos orgánicos que forman parte de los seres vivos.
