¿Cómo comenzó la vida en la Tierra?

Esta pregunta sigue siendo el santo grial de las ciencias biológicas. Si bien tenemos varias teorías bien desarrolladas y pistas prometedoras, sigue siendo hasta hoy una pregunta abierta. Esta es una pregunta general que fácilmente podría consumir miles y miles de páginas para discutir, pero haré todo lo posible para proporcionar el resumen más sucinto que pueda. Aun así, ten cuidado; ¡inevitablemente será una respuesta larga!

Hay esencialmente dos escuelas de pensamiento sobre el tema: abiogénesis versus panspermia. El primero abarca un montón de teorías diferentes, mientras que el segundo, aunque posiblemente sea cierto, simplemente cambia la cuestión del origen de la vida a otro lugar.

La abiogénesis se refiere a la vida que evoluciona de la química. La tierra primitiva era muy diferente del planeta que tenemos hoy. Tenía una atmósfera reductora y una falta total de oxígeno. Sin embargo, había muchas moléculas orgánicas, agua líquida, un campo magnético que protege la tierra de la peligrosa radiación solar, tectónica de placas, una luna estabilizadora y varios otros factores que se cree que conducen al desarrollo de la vida.

En la década de 1950, dos científicos llamados Stanley Miller y Harold Urey produjeron un experimento que simulaba estas primeras condiciones en un aparato de vidrio. Corrieron la atmósfera artificial a través de esta red que también incluía agua y una chispa eléctrica para simular los rayos. Después de unos pocos días, comenzó a formarse un lodo marrón. Tras el análisis, se descubrió que el lodo contenía varios aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas y, por lo tanto, la vida. Este estudio histórico sigue siendo increíblemente importante para el día de hoy, ya que muestra lo fácil que es producir una química sorprendente con la menor cantidad de ingredientes. ¡Incluso la nube de gas primordial a partir de la cual se desarrolló nuestro sistema solar contenía grandes cantidades de moléculas complejas, orgánicas e inorgánicas!

La vida es esencialmente una reacción química autorreplicante que posee variabilidad y es hereditaria. Una vez que tenga estos ingredientes clave, la célula más simple puede convertirse potencialmente en la criatura más compleja durante eones innumerables. Sabemos que en algún momento, las moléculas orgánicas complejas finalmente produjeron algo como esto. Una vez que tiene incluso la célula viva más simple, queda sujeta a las leyes de la selección natural y puede convertirse en casi cualquier organismo imaginable durante el inmenso lapso de tiempo geológico (4.500 millones de años). ¡Una de las ramificaciones más interesantes de esto es que la vida en la tierra se desarrolló casi INMEDIATAMENTE tan pronto como pudo! La evidencia más temprana que tenemos sobre el comienzo de la vida en la Tierra es de hace casi 4 mil millones de años, después de un período de cometas extremadamente intensos y golpes de asteroides conocidos como El bombardeo pesado tardío. Este fue un período durante el cual Júpiter migró a través del sistema solar y perturbó gravitacionalmente los miles de millones o trillones de escombros rocosos sobrantes (vea el modelo Grand Tack), enviando gran parte a nuestro vecindario en el sistema solar interior. Entonces sabemos que la vida comenzó casi tan pronto como las condiciones lo permitieron. Esto parece aumentar dramáticamente las probabilidades de vida existentes en otras partes del universo.

Para producir una célula viva, necesita más que solo proteínas, por supuesto. Necesita una barrera protectora para aislarlo de su entorno, permitirle comunicarse con otras células y regular el paso de materiales hacia adentro y hacia afuera. Este es en realidad uno de los ingredientes más simples, ya que el aceite forma espontáneamente estas dos capas de lípidos cuando se coloca en agua. Forman estructuras conocidas como micelas, y tienen un extremo hidrofílico (que ama el agua) e hidrofóbico (que odia el agua). Estas micelas no solo son efectivamente idénticas a las membranas celulares, sino que en realidad se “dividen” por sí mismas en agua y parecen muy similares al comportamiento de las células.

El segundo ingrediente esencial es un material hereditario que es capaz de codificar todo sobre el organismo y transmitirlo con una fidelidad extremadamente alta. Hoy, por supuesto, ese material es el ácido desoxirribonucleico o el ADN, y se encuentra en todos los organismos vivos junto con el ARN, una molécula similar, pero con una sola hélice y la base nuclear de uracilo en lugar de timina como en el ADN. Una molécula tan compleja como el ADN (sin mencionar las enzimas y cofactores necesarios para que funcione) no podría haberse formado espontáneamente por casualidad; Las probabilidades de que esto ocurra serían astronómicas. El ADN mismo eventualmente evolucionó de un material genético anterior, menos eficiente.

La cuestión de la molécula original de la herencia es la base general de las diversas hipótesis de abiogénesis. Existen muchas teorías en competencia, una de las más populares es la “Hipótesis Mundial del ARN”. Como mencioné anteriormente, el ARN también puede codificar proteínas y es más primitivo en comparación con el ADN. Los ribosomas (orgánulos ubicuos que traducen el ADN en proteínas) están hechos de esta molécula y, sorprendentemente, el ARN realmente se autoensambla en ellos. Lo más probable es que hubiera otra molécula de herencia desconocida que era mucho más simple que el ADN o el ARN y, de hecho, más simple que cualquier cosa que vemos hoy, eventualmente reemplazada completamente por ADN, ya que es un mecanismo de codificación tan eficiente y un buen replicador.

Hay varias otras teorías que no involucran a las moléculas orgánicas en absoluto. Por ejemplo, la “Hipótesis del Mundo de Arcilla” afirma que en realidad era arcilla ordinaria la que se comportó de una manera que permitía una replicación de relativamente alta fidelidad; Suena extraño, pero la arcilla es un material único, altamente poroso con una superficie asombrosamente enorme. Puede haber servido como plantilla para la replicación. Otra teoría similar implica cristales minerales.

Así que ahora tenemos nuestra membrana celular: la cubierta de lípidos que no solo protege su contenido y realiza todas las funciones vitales que describí anteriormente, sino que también permite la interacción molecular compleja al proporcionar un disolvente (agua) en su pequeña cámara privada, aislándola del entorno externo y de ese modo protegerlo y fomentar una nueva química. Tenemos nuestro material genético (orgánico o inorgánico) que evolucionó a partir de una sustancia cruda con una alta tasa de error, pero que, sin embargo, fue lo suficientemente eficaz como para que actuara la selección natural. ¿Qué más se necesita para producir vida? Hay variación, que ocurre a través de la mutación aleatoria (y la reproducción sexual, pero que evolucionó mucho más tarde) y también a través de otros medios que no son relevantes para esta discusión, ya que no aparecieron hasta mucho después. Lo más importante que aún no hemos discutido es el METABOLISMO.

La vida requiere energía, simple y llanamente. Debe ser capaz de aprovechar esta energía para impulsar sus numerosas funciones biológicas. En casi todas las criaturas vivientes de hoy, esta energía proviene de una sola fuente: el sol. Las bacterias fotosintéticas como las cianobacterias (que fueron los primeros seres vivos que “aprendieron” cómo hacer esto) atrapan la luz solar en los fotosistemas que contienen clorofila, y sufren una serie compleja de reacciones químicas dependientes de la luz e independientes de la luz que finalmente almacenan esta energía como azúcar . Los herbívoros obtienen su energía al comer estos organismos (plantas especialmente) y, a su vez, los carnívoros se comen a los herbívoros. ¿Qué tiene que ver esto con tu pregunta, preguntas? Bueno, ¡recientemente descubrimos que el sol NO es la única fuente de energía para la vida! Esto fue un shock para todos los biólogos. En realidad, hay algunos organismos unicelulares conocidos como extremófilos que derivan su energía de compuestos ácidos y sulfurosos que brotan del agua salada hirviendo en el fondo del océano, con presiones lo suficientemente altas como para aplastar instantáneamente la vida de cualquier organismo no adaptado a estas condiciones. Estos forman la base de una comunidad increíblemente compleja de organismos multicelulares como los gusanos tubulares, ¡y todos completamente independientes de la luz solar!

Este descubrimiento fue un cambio de juego. Gracias a experimentos como Miller-Urey y otros, el paradigma de la vida que comienza en un pequeño y cálido estanque en algún lugar por una química cada vez más compleja no es el único origen posible de la vida. Hay una buena posibilidad de que las primeras células evolucionaron en estos respiraderos oceánicos, que se conocen como “fumadores negros”. Toneladas de materia orgánica e inorgánica se están acumulando constantemente desde el interior de la tierra, generando reacciones adicionales que pueden producir complejidad. Si la vida emergiera en piscinas poco profundas a lo largo de la costa, habría sido muy ayudado por el efecto concentrador de las mareas repetidas e inmensamente poderosas (que estaban a más de MIL PIES en la tierra primitiva, y se lavaron cientos de millas tierra adentro, gracias a un Luna mucho más cercana). Otra alternativa al “pequeño estanque cálido” y mi favorito personal, es que la vida en realidad comenzó en los bolsillos de … espera … ICE! Cuando el agua se congela, excluye la mayoría de las otras moléculas presentes dentro de ella y, por lo tanto, permanece como agua pura en forma sólida. Esto obliga a estas sustancias químicas a salir de la red cristalina y a pequeñas bolsas concentradas dentro del hielo. A medida que esto continúa ocurriendo dentro de un bloque de formación de hielo, estas moléculas se vuelven cada vez más concentradas, aumentando sustancialmente la probabilidad de reacciones cada vez más complejas.

RESUMEN: comience aquí si no tiene ganas de leer una respuesta tan larga. (Todavía largo)

Ahora, como pueden ver, todavía ignoramos exactamente cómo surgió la primera protocelda, a pesar de que tenemos algunas ideas bastante buenas. En resumen, las moléculas orgánicas complejas continuaron interactuando entre sí en un entorno relativamente estable y en escalas de tiempo verdaderamente inimaginables. Finalmente, una molécula autorreplicante surgió en algún lugar de la tierra. Una o más de estas moléculas se encerraron en un residuo aceitoso que le dio protección y permitió que ocurrieran muchas más reacciones químicas dentro de él, acelerando en gran medida su evolución. La protocelda pudo copiarse a sí misma a través de un primer material aún desconocido. Como este proceso no es perfecto, la protocelda transmitió un cierto grado de variación a su “descendencia”. Ahora tiene condiciones absolutamente ideales para que ocurra la selección natural darwiniana, ¡y ocurre, ciertamente lo hizo! Esta célula se conoce comúnmente como LUCA (último ancestro común universal). Con el tiempo, otras moléculas con mucha mayor fidelidad y características apropiadas evolucionaron y reemplazaron por completo a esa molécula inicial. La selección natural formó las primeras células procariotas verdaderas (del tipo que poseen las bacterias y otros organismos primitivos; no tiene núcleo y pocos orgánulos primitivos, así como paredes celulares que contienen una proteína conocida como peptidoglicano) y esta forma de vida gobernó la tierra durante miles de millones de años, sobreviviendo a las glaciaciones mundiales (Snowball Earth) y los cinco principales eventos de extinción masiva. Siguieron siendo la única vida en la tierra durante la mayor parte de la historia de la tierra. Incluso hoy, la vida multicelular compleja ha existido por solo quinientos millones de años más o menos (ver Explosión del Cámbrico).

A través de la selección natural, algunas bacterias “descubrieron” cómo almacenar eficientemente la energía del sol, y nació la fotosíntesis. Trillones tras trillones de bacterias fotosintéticas (cianobacterias) comenzaron a hacer esto en los océanos y costas del mundo formando estructuras similares a rocas llamadas estromatolitos. Sin embargo, solo hubo un problema grave con esto: el producto de desecho primario de la fotosíntesis es el oxígeno elemental, un veneno volátil y extremadamente mortal. Durante los siguientes dos mil millones de años, las cianobacterias habían liberado tanto oxígeno a la atmósfera que cambió por completo su composición química. La mayoría de las otras vidas primitivas murieron en este punto.

Finalmente, a través de la selección, algunos organismos se volvieron tolerantes al oxígeno, sobrevivieron, se reprodujeron y finalmente produjeron criaturas que no solo soportaron la presencia de tanto oxígeno, sino que en realidad “encontraron” una forma de poder usarlo para generar energía. Este fue un momento decisivo en el origen de la vida en la tierra, ya que esto hizo posible la célula eucariota, del tipo que nosotros, las plantas, los animales y casi todos los demás organismos (salvo las bacterias y las arqueas) poseemos hasta el día de hoy. La célula eucariota a su vez permitió los primeros organismos multicelulares; la tierra ya no estaba destinada a albergar nada más que vida unicelular y microscópica. La célula eucariota (es decir, verdaderamente nucleada) contiene un núcleo completo, dentro del cual se encuentra nuestro ADN, que está agrupado en cromosomas e histonas asociadas. También contiene muchos organelos complejos, como las mitocondrias (derivadas de una antigua célula bacteriana procariota) que son las “potencias” de la célula, donde el metabolismo se produce a través de la reducción de oxígeno para producir trifosfato de adenosina (ATP). Existen otras estructuras de importancia crítica, como los lisosomas, los ribosomas, el aparato de Golgi, la pared celular rígida en el caso de las plantas y muchas otras que evolucionaron con el tiempo. Las células vegetales también consumieron un procariota antiguo a través de la endocitosis para integrar cloroplastos, estructuras que contienen clorofila y permiten la fotosíntesis.

Como esta es la respuesta de Quora más larga que he escrito, abordaré la Panspermia muy rápidamente, ya que técnicamente no es realmente una teoría de origen, sino que cambia la cuestión del origen de la vida en otro lugar. Simplemente se refiere a la idea de que la vida microscópica, como las bacterias, puede excavar en las rocas y los escombros que arrojan alrededor del sistema solar, chocando inevitablemente con los planetas en algún momento en el futuro. Si alguna célula almacenada sobrevive a la entrada y al impacto (y se han realizado algunos experimentos que muestran que ciertas bacterias resistentes pueden ser capaces de sobrevivir a las duras condiciones del espacio incluso durante varios años), estas células pueden ser la fuente de vida en la Tierra y los antepasados ​​de todos y cada uno de nosotros. Sí, ¡en realidad podemos ser descendientes de marcianos! Si alguno de estos meteoritos golpea un planeta con condiciones hospitalarias, la vida se puede sembrar en ese mundo. Se sabe desde hace tiempo que los meteoritos de Marte caen en la tierra, y lo mismo ocurre con las rocas terrestres a Marte. Esto no está sucediendo AHORA, por supuesto, pero cuando un objeto masivo golpea un planeta, parte de la eyección se lanza al espacio. En resumen, la panspermia afirma que la vida es sembrada por tales asteroides a medida que se transportan por todo el universo. Es una teoría interesante y bien puede ser cierta, sin embargo, como ya he dicho un par de veces, esto NO describe el ORIGEN real de la primera celda. También hay una teoría relacionada conocida como Panspermia Suave que postula que los químicos e INGREDIENTES orgánicos para la vida (pero no la vida misma) llegaron a la tierra de la misma manera.

Podría escribir varias páginas más sobre este tema, pero tendré que terminarlo aquí. Creo que cubrí la mayoría de los puntos esenciales, pero si tiene más preguntas específicas, ¡me complacería responderlas!

Algunas personas en Quora parecen estar un poco obsesionadas con la fusión.

Mi respuesta fue originalmente para la pregunta:

¿Cómo evolucionó la primera célula individual?

En todas partes que he leído sobre evolución dice que toda la vida evolucionó a partir de una sola célula, pero ¿cómo funciona esto y cómo es posible? ¿Y cómo evolucionaron en criaturas con órganos reproductivos en el mismo período de tiempo corto y se aparearon?

No puedo responder exactamente cómo evolucionó la vida en células individuales y luego en organismos multicelulares, pero puedo hablar sobre su línea de tiempo:

La Tierra se formó hace unos 4.54 mil millones de años. Los micro fósiles más antiguos que hemos encontrado indican que la vida unicelular había evolucionado hace al menos 3.600 millones de años. Algunos de los primeros fósiles que hemos encontrado son de cianobacterias (también conocidas como “algas verdeazuladas”) que formaron rocas llamadas “estromatolitos” al secretar minerales disueltos y depositarlos en esteras coloniales. Las cianobacterias todavía están formando estromatolitos hoy, en lugares como Shark Bay en Australia Occidental:

Entonces, la vida unicelular existió en este planeta comenzando alrededor de mil millones de años después de la formación de la Tierra, hace unos 3.600 millones de años. La vida unicelular comenzó a reproducirse sexualmente hace 1.200 millones de años. Esto significa que hubo 2.400.000.000 de años (al menos) entre la formación de la vida unicelular y la introducción de la reproducción sexual (2.400 millones de años de solo mitosis asexual). La verdadera vida multicelular solo aparece en el registro fósil 200 millones de años después de eso, y los animales simples tardaron otros 400 millones de años (lo que nos lleva a unos 600 millones de años)

Para poner esto en perspectiva humana, esto significa que durante aproximadamente el 75-80% del tiempo que la vida ha estado en este planeta, la “vida” fue solo una célula. Los dinosaurios existieron durante 160 millones de años, solo el 0,04% de ese total, los humanos el 0,00005% de ese total (~ 200,000 años).

Cronología de la historia evolutiva de la vida.

APÉNDICE:

Recientemente (febrero-agosto de 2015) hice una excursión por todo el sendero de los Apalaches. Cuando lo hice, dividí la edad de la Tierra (4.54 mil millones de años) por la distancia del Sendero (2189.2 millas, en 2015). Springer Mountain Georgia hasta Mt Katadhin Maine se convirtió en mi cronograma de vida en la Tierra.

La vida unicelular aparece por primera vez en Tennessee, la reproducción sexual aparece en Nueva Jersey y la vida multicelular aparece en Nueva Hampshire. Los humanos biológicamente modernos aparecen a unos 500 pies del final del Sendero, y mi vida es de las últimas 1/1 / 3 pulgadas.

El proceso de formación de una célula viva a partir de materiales orgánicos se conoce como abiogénesis. Los fósiles de bacterias más antiguos datan de hace aproximadamente 3.400 millones de años.

¿Como paso?
Hay un montón de hipótesis que intentan explicar cómo podrían haber surgido las células vivas.

Sopa Primordial – Formación de biomoléculas simples

Esta hipótesis dice que las condiciones de la Tierra primitiva eran MUY diferentes de lo que son hoy. Las temperaturas intensas, la radiación, los rayos, la atmósfera reductora, etc., facilitaron las reacciones que dieron lugar a los componentes bioquímicos de las células, lo que condujo a la formación de células.
Esta hipótesis está parcialmente respaldada por los experimentos de Urey-Miller de la década de 1950. Simularon esta atmósfera y ambiente en un reactor en su laboratorio, y descubrieron después de algunas semanas que aminoácidos, lípidos, etc., básicamente las formas más simples de biomoléculas se habían formado en la mezcla. Así que ahora estábamos un paso más cerca de tener nuestra respuesta.

Hipótesis proteinoide: formación de biomoléculas complejas

Sidney Fox, un científico en la década de 1960, realizó un experimento en el que horneó mezclas de aminoácidos en la lava y luego empapó esta es agua, para simular los aminoácidos que la lava transporta al mar. Lo que observó fue que las cadenas y glóbulos de proteínas unidas se formaron espontáneamente en la superficie de la lava. Así que ahora sabíamos cómo podrían haber surgido las biomoléculas complejas y las estructuras físicas de las células.

Esto es tanto como nuestro conocimiento es en este momento en lo que respecta a la evidencia directa de la abiogénesis.

Modelo para la abiogénesis

1) Formación de biomoléculas simples a partir de materia inorgánica.
2) Formación de moléculas complejas a partir de estas simples.
3) Formación de células a partir de las biomoléculas complejas.

Hay quienes plantean la hipótesis de otro paso entre 2 y 3, que es la formación de protoceldas, es decir, estructuras similares a células que pueden reproducirse pero que no tienen herencia como las células.

Así que hasta la fecha tenemos evidencia directa de los primeros dos pasos, pero no del tercer paso.

Sin embargo, aquí hay un pequeño adelanto para su cerebro, si la formación espontánea de biomoléculas simples y su combinación en otras complejas puede tener lugar en el lapso de unos pocos días / semanas, ¡imagine lo que podría suceder durante millones de años!

El origen de la vida se considera un evento único en la historia del universo. Creemos que nuestro universo tiene aproximadamente 13.8 a 14 mil millones de años. La teoría del Big Bang intenta explicar el origen del universo.

Hace aproximadamente 4,5 millones de años se formó la Tierra, no había atmósfera en la Tierra primitiva. Se liberó vapor de agua, metano, dióxido de carbono y amoníaco de la masa fundida que cubría la superficie de la Tierra. Los rayos UV del sol descompusieron el agua en hidrógeno y oxígeno y el hidrógeno más ligero escapó. Oxígeno combinado con amoníaco para dar lugar a nitrógeno y agua. Del mismo modo, se combinó con metano para formar dióxido de carbono y agua. Al enfriarse, el vapor de agua cayó como lluvia, para llenar las zonas de depresión y formar océanos primitivos. La vida apareció hace aproximadamente 500 millones de años después de la formación de la Tierra.

El ozono se forma en la atmósfera cuando la radiación ultravioleta (UV) energética disocia las moléculas de oxígeno en átomos de oxígeno separados. Los átomos de oxígeno libres pueden recombinarse para formar moléculas de oxígeno, pero si un átomo de oxígeno libre choca con una molécula de oxígeno, se une y forma ozono. Las moléculas de ozono también se pueden descomponer por radiación ultravioleta en un átomo libre y una molécula de oxígeno. El ozono se crea y destruye continuamente en la atmósfera por la radiación UV que proviene del sol. El ozono que está presente en la estratosfera es útil para la vida porque evita que los rayos UV de alta energía lleguen a la superficie de la Tierra.

Había volcanes con rayos de radiación cósmica que proporcionaban energía. Usando la fuente de energía del sol, volcanes, aligerando los gases primitivos combinados para formar moléculas orgánicas, probablemente aminoácidos, ácidos grasos, monosacáridos, ATP, ADP, se formaron bases nitrogenadas.

La polimerización de estas moléculas conduce a la formación de otras sustancias orgánicas complejas, incluidos los ácidos nucleicos. El antiguo mar se conoce como “sopa caliente diluida”, que fue el lugar donde se originó la vida por primera vez.

No tenemos idea de cómo surgió la primera cápsula metabólica replicante de la vida. En este hilo de respuestas, el profesor Richard Muller enfatiza este punto. La respuesta de Richard Muller a ¿Cómo comenzó la vida en la Tierra?

Las primeras formas de vida no celulares podrían haberse originado hace 3 mil millones de años. Podrían haber sido moléculas gigantes. Las primeras células evolucionaron en esta tierra hace casi 2000 millones de años. Eran procariotas heterotrópicas y anaeróbicas. Todas las formas de vida se encontraron solo en el agua.

Los estromatolitos son los fósiles más antiguos que tienen entre 3.400 y 3.500 millones de años.

Los protenoides fueron evolucionados. Las mutaciones y la evolución condujeron gradualmente a la formación de autótrofos como las cianobacterias. Las mitocondrias y los cloroplastos se originaron como simbiontes procariotas en una célula eucariota.

De esta manera, la hipótesis de Oparin explica sistemáticamente el origen de la vida. Fue verificado por el “experimento de Urey-Miller”.

Idearon un aparato llamado aparato de descarga de chispa. Este aparato simulaba la condición primitiva de la Tierra. El vapor de agua de metano y amoníaco se toma en un matraz de 5 litros. La energía se suministró introduciendo electrodos de tungsteno y pasando descargas eléctricas a 800 ℃. La evaporación continua y la condensación del agua se organizaron hirviendo agua en un matraz de fondo redondo y proporcionando un condensador debajo de la cámara de chispas. Una trampa en forma de U simulaba el mar primitivo. El experimento se realizó durante una semana. Más tarde, se analizaron los productos presentes en la trampa en forma de U y se descubrió que en ella estaban presentes sustancias orgánicas simples como aminoácidos, ácidos alifáticos. Así, el experimento de Urey-Miller proporcionó una prueba experimental de la hipótesis del oparin o la teoría de la evolución química.

Una representación esquemática del experimento de Urey-Miller.

Los aminoácidos fueron de hecho los productos sorpresa del experimento de Urey-Miller.

Hay una serie de hipótesis en competencia, ninguna con evidencia suficiente para ser considerada como verdaderamente concluyente. Sin embargo, también existe una fuerte evidencia de vías naturales que las reacciones químicas podrían haber tomado para formar material orgánico.

El programa PBS ‘Revelando los orígenes de la vida’ (febrero de 2011) fue bastante bueno (he vuelto a leer la transcripción para ayudar a mi respuesta).

Esencialmente, el desafío es pensar cómo la química se convirtió en biología. Uno de los
El mejor candidato para un replicador anterior es el ARN (toda la vida ahora está codificada a través del ADN, pero el ARN aún desempeña una función vital en las células)

Toda la vida provino de un organismo unicelular, hace miles de millones de años. A
Al parecer, la raíz del árbol de la vida es la química: elementos simples como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno. Pero, ¿cómo se cocinaron juntos en las moléculas complejas de la vida?

Toda criatura moderna usa ADN. para cocinar estos productos químicos en la vida orgánica. Pero también tenemos ARN en nuestras células, que también tiene un código genético, como el ADN, pero escrito en productos químicos conocidos como A, C, G y U (en lugar de los ADN A, C, G y T). Se utilizan para ayudar a construir las proteínas que forman las células de nuestros cuerpos: piel, cabello, células cerebrales, el corazón.

Entonces, ¿cuál es la receta para el ARN? Está hecho de tres partes: un azúcar, un fosfato y una sola letra del código genético, una base. Cada una de estas partes está compuesta de químicos simples que existieron en la Tierra primitiva.

Esencialmente, a través de la evaporación simple, puede crear un híbrido del azúcar y la mitad de la base. En la tierra primitiva, esta mezcla intermedia se habría formado por evaporación, había llegado a la atmósfera y caído como lluvia (o nieve).

Luego, reuniéndose con los productos químicos restantes en un estanque cálido, podrían
se unen para formar un bloque de construcción completo de ARN. Los científicos realmente recrearon estos pasos en el laboratorio y produjeron un bloque de construcción de ARN con la letra base C. Al iluminar la luz solar en estas bases C, puede crear otra letra base, U. Esto demuestra vías naturales bastante simples para crear espontáneamente dos de los cuatro letras base de ARN.

Si bien esta no es una teoría completa (de ninguna manera) de cómo surgió la vida de
interacciones químicas, demuestra que obtener dos de las letras base de ARN es perfectamente posible solo por reacciones químicas espontáneas.

Una vez que el ARN se había formado en la Tierra primitiva, parecería que todas las apuestas están canceladas en lo que respecta a la vida y que la evolución por selección natural entraría en acción y (junto con otras presiones, como la selección sexual) haría el resto.

Este es uno de los mayores misterios sin resolver de la ciencia; cómo surgió la vida de la materia inanimada.

• Sabemos que lo hizo porque … aquí estamos.
• Simplemente no sabemos exactamente cómo sucedió.
• Sin embargo, muchos de los pasos, que deben haber sido parte del proceso, son conocidos.

Abiogénesis es un excelente artículo de Wikipedia que describe muchas de las teorías actuales sobre el origen de la vida. Estos son algunos de los contenidos:

La abiogénesis (/ˌeɪbaɪ.ɵˈdʒɛnɨsɪs/ ay -by-oh- jen -ə-siss [1]), o biopoiesis , [2] es el proceso natural de la vida que surge de la materia no viva, como los compuestos orgánicos simples. [3 ] [4] [5] [6]

• Se cree que ocurrió entre 3.8 y 4.000 millones de años atrás, y se estudia a través de una combinación de experimentos de laboratorio y extrapolación de la información genética de los organismos modernos con el fin de hacer conjeturas razonables sobre las reacciones químicas previas a la vida que pueden haber dado lugar a un sistema vivo. [7]
• El estudio de la abiogénesis implica tres tipos principales de consideraciones: la geofísica, la química y la biológica [8], con enfoques más recientes que intentan una síntesis de los tres. Muchos enfoques investigan cómo surgieron las moléculas autorreplicantes, o sus componentes. En general, se acepta que la vida actual en la Tierra desciende de un mundo de ARN, [9] aunque la vida basada en ARN puede no haber sido la primera vida en existir. [10] [11]
  De acuerdo con la hipótesis de la panspermia, la vida microscópica, distribuida por meteoritos, asteroides y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar, puede existir en todo el universo. [17] Se especula que la bioquímica de la vida puede haber comenzado poco después del Big Bang, hace 13.800 millones de años, durante una época habitable en la que la edad del Universo era de solo 10-17 millones de años. [18] [19]
  No obstante, la Tierra es el único lugar en el universo que alberga vida. [20] [21] La edad de la Tierra es de aproximadamente 4.540 millones de años. [22] [23] [24] La evidencia indiscutible más temprana de la vida en la Tierra data de al menos 3.500 millones de años, [25] [26] [27] durante la Era Eoarqueana después de que una corteza geológica comenzó a solidificarse después del Eón Hades fundido anterior. Se encuentran fósiles de esterillas microbianas en arenisca de 3.48 mil millones de años descubiertos en Australia occidental. [28] [29] [30] Otra evidencia física temprana de una sustancia biogénica es el grafito en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años descubiertas en el oeste de Groenlandia. [31] Se estima que más del 99 por ciento de todas las especies, que suman más de cinco mil millones de especies, [32] que alguna vez vivieron en la Tierra están extintas. [33] [34] Las estimaciones sobre el número de especies actuales de la Tierra oscilan entre 10 millones y 14 millones, [35] de los cuales aproximadamente 1,2 millones han sido documentados y más del 86 por ciento aún no han sido descritos. [36]
• El experimento de Miller-Urey y otros experimentos similares demostraron que la mayoría de los aminoácidos, químicos básicos de la vida, pueden sintetizarse a partir de compuestos inorgánicos en condiciones que son similares a las de la Tierra primitiva. Se han investigado varios mecanismos, incluidos los rayos y la radiación.
• Otros enfoques (hipótesis del “metabolismo primero”) se centran en comprender cómo la catálisis en sistemas químicos en la Tierra primitiva podría haber proporcionado las moléculas precursoras necesarias para la autorreplicación. [12]
• Se han encontrado moléculas orgánicas complejas en el sistema solar y en el espacio interestelar, y estas moléculas pueden haber proporcionado material de partida para el desarrollo de la vida en la Tierra. [13] [14] [15] [16]

• 1 Condiciones geofísicas tempranas

• 1.1 La evidencia biológica más temprana para la vida en la Tierra

• 2.1 Generación espontánea
• 2.2 El origen de los términos biogénesis y abiogénesis
• 2.3 Pasteur y Darwin
• 2.4 Hipótesis de “sopa primordial”
• 2.5 Microesferas proteinoides

• 4.1 Síntesis química
• 4.2 Autocatálisis
• 4.3 Homoquiralidad

• 5.1 Protoceldas
• 5.2 mundo de ARN
• 5.3 Síntesis y replicación de ARN
• 5.4 Mundo pre-ARN

• 6.1 Mundo de azufre de hierro
• 6.2 Hipótesis del mundo Zn
• 6.3 Hipótesis de venteo de aguas profundas
• 6.4 Termosíntesis

• 7.1 Hipótesis de arcilla
• 7.2 Modelo de “biosfera muy caliente” de Gold
• 7.3 Panspermia
• 7.4 Moléculas orgánicas extraterrestres
• 7.5 Mundo lipídico
• 7.6 Polifosfatos
• 7.7 Hipótesis mundial de HAP
• 7.8 Hipótesis de playa radiactiva
• 7.9 Disipación termodinámica
• 7.10 Génesis múltiple

Fuente: Abiogénesis.

La historia de la formación de la primera célula es la historia del comienzo de la vida. El origen de la vida se considera un evento único en la historia del universo. El universo es vasto. Relativamente hablando, la tierra misma es casi solo una mota. El universo tiene casi 20 mil millones de años. La teoría del Big Bang intenta explicar el origen del universo. Habla de una gran explosión singular inimaginable en términos físicos. El universo se expandió y, por lo tanto, la temperatura bajó. Se suponía que la Tierra se habría formado hace unos 4.500 millones de años. No había atmósfera en la tierra primitiva. Cómo se originó la vida y cómo surgió la primera célula son cuestiones de especulación, ya que estos eventos no son reproducibles en el laboratorio.

La vida apareció alrededor de 750 millones de años después de la formación de la tierra, es decir, casi 3.800 millones de años atrás. Varias teorías surgieron sobre el origen de la vida. Los primeros pensadores griegos pensaban que las unidades de vida llamadas ‘esporas’ fueron transferidas a diferentes planetas, incluida la Tierra. Durante mucho tiempo, también se creía que la vida surgía de la materia en descomposición y descomposición. Esta era la teoría de la generación espontánea . Louis Pasteur, mediante una cuidadosa experimentación, demostró que la vida proviene solo de la vida preexistente. La teoría de la generación espontánea fue descartada de una vez por todas. Sin embargo, esto no explica cómo surgió la primera forma de vida en la tierra.

Oparin de Rusia y Haldane de Inglaterra propusieron que la primera forma de vida podría provenir de moléculas orgánicas no vivas preexistentes (por ejemplo, ARN, proteínas, etc.) y que la formación de la vida fue precedida por la evolución química, es decir, la formación de diversas moléculas orgánicas a partir de constituyentes inorgánicos En 1953, SLMiller , un científico estadounidense creó condiciones similares en una escala de laboratorio. Creó descargas eléctricas en un matraz cerrado que contenía CH4, NH3 y H2, y vapor de agua a 800 grados Celsius. Observó la formación de aminoácidos. En experimentos similares, otros observaron la formación de azúcares, bases nitrogenadas, pigmentos y grasas. Con esta evidencia limitada, la primera parte de la teoría conjeturada, es decir, la evolución química fue más o menos aceptada.

Fuente de la imagen : formación espontánea de moléculas orgánicas

El siguiente paso en la evolución fue la formación de macromoléculas. Se ha demostrado que los bloques de construcción monoméricos de macromoléculas se polimerizan espontáneamente en condiciones prebióticas plausibles. Calentar mezclas secas de aminoácidos, por ejemplo, da como resultado su polimerización para formar polipéptidos. Pero la característica crítica de la macromolécula a partir de la cual evolucionó la vida debe haber sido la capacidad de replicarse. Solo una macromolécula capaz de dirigir la síntesis de nuevas copias de sí misma habría sido capaz de reproducirse y evolucionar más.

De las dos clases principales de macromoléculas informativas en las células actuales (ácidos nucleicos y proteínas), solo los ácidos nucleicos son capaces de dirigir su propia autorreplicación. Los ácidos nucleicos pueden servir como plantillas para su propia síntesis como resultado del emparejamiento de bases específicas entre nucleótidos complementarios. Un paso crítico en la comprensión de la evolución molecular se alcanzó a principios de la década de 1980, cuando se descubrió en los laboratorios de Sid Altman y Tom Cech que el ARN es capaz de catalizar una serie de reacciones químicas, incluida la polimerización de nucleótidos. Por lo tanto, el ARN es excepcionalmente capaz tanto de servir como plantilla para catalizar su propia replicación. En consecuencia, generalmente se cree que el ARN fue el sistema genético inicial, y se cree que una etapa temprana de la evolución química se basó en moléculas de ARN autorreplicantes, un período de evolución conocido como el mundo del ARN . Las interacciones ordenadas entre el ARN y los aminoácidos evolucionaron hasta convertirse en el código genético actual, y el ADN finalmente reemplazó al ARN como material genético.

Se presume que la primera célula surgió por el recinto de ARN autorreplicante en una membrana compuesta de fosfolípidos . Los fosfolípidos son los componentes básicos de todas las membranas biológicas actuales, incluidas las membranas plasmáticas de las células procariotas y eucariotas. La característica clave de los fosfolípidos que forman las membranas es que son moléculas anfipáticas, lo que significa que una porción de la molécula es soluble en agua y otra no. Los fosfolípidos tienen largas cadenas de hidrocarburos insolubles en agua (hidrófobas) unidas a grupos de cabeza solubles en agua (hidrófilos) que contienen fosfato. Cuando se colocan en agua, los fosfolípidos se agregan espontáneamente en una bicapa con sus grupos de cabeza que contienen fosfato en el exterior en contacto con el agua y sus colas de hidrocarburos en el interior en contacto entre sí. Tal bicapa de fosfolípidos forma una barrera estable entre dos compartimentos acuosos, por ejemplo, separando el interior de la célula de su entorno externo.

Fuente de la imagen: Recinto de ARN autorreplicante en una membrana de fosfolípidos

El siguiente paso fue la evolución de los procesos metabólicos.

Debido a que las células se originaron en un mar de moléculas orgánicas, pudieron obtener alimentos y energía directamente de su entorno. Pero tal situación es autolimitante, por lo que las células necesitaban desarrollar sus propios mecanismos para generar energía y sintetizar las moléculas necesarias para su replicación.

La multicelularidad evolucionó hace 2 mil millones de años. Algunas células dejaron de ir por caminos separados después de la replicación y evolucionaron para tener funciones especializadas.

La siguiente escala nos sugiere un tiempo aproximado en el que los principales eventos de evolución de las células podrían haber ocurrido.

fuente de la imagen: escala de tiempo de evolución

Referencias
1. Cooper GM. La célula: un enfoque molecular. 2da edicion. Sunderland (MA): Asociados de Sinauer; 2000. El origen y la evolución de las células. Disponible en: El origen y la evolución de las células.

2. Evolución 101: de la sopa a las células

Hay al menos tres tipos de hipótesis que intentan explicar el origen de la vida en la Tierra.

1. La primera y más antigua de estas hipótesis sugiere que la vida fue creada por un ser supremo o una fuerza espiritual. La mayoría de las culturas y religiones tienen sus propias explicaciones de la creación que se transmiten de generación en generación. Debido a que estas ideas no pueden ser probadas ni refutadas, las consideramos fuera de los límites de la ciencia. Por esa razón, no serán perseguidos aquí y se deja que cada individuo decida.
2. El segundo conjunto de hipótesis sugiere que la vida comenzó en otra parte del universo y llegó a la Tierra por casualidad, como el choque de un cometa o meteorito.
3. La tercera, y la hipótesis más común en la comunidad científica, es que la vida comenzó hace aproximadamente 3.500 millones de años como resultado de una secuencia compleja de reacciones químicas que tuvieron lugar espontáneamente en la atmósfera de la Tierra, y se llama Abiogénesis . En la década de 1950, dos bioquímicos realizaron un experimento que demostró que ciertas moléculas de la vida (aminoácidos) podrían formarse espontáneamente cuando las condiciones de la atmósfera temprana de la Tierra se recrearon en el laboratorio. Se supone que con el tiempo, estas moléculas interactuaron entre sí y finalmente condujeron a la forma de vida más temprana.

El estudio de la abiogénesis involucra tres tipos principales de consideraciones: la geofísica, la química y la biológica, con enfoques más recientes que intentan una síntesis de los tres.

Muchos enfoques investigan cómo surgieron las moléculas autorreplicantes, o sus componentes. En general, se acepta que la vida actual en la Tierra desciende de un mundo de ARN, aunque la vida basada en ARN puede no haber sido la primera vida en existir.

El experimento de Miller-Urey y otros experimentos similares demostraron que la mayoría de los aminoácidos, químicos básicos de la vida, pueden sintetizarse a partir de compuestos inorgánicos en condiciones que son similares a las de la Tierra primitiva. Se han investigado varios mecanismos de síntesis de moléculas orgánicas, incluidos los rayos y la radiación. Otros enfoques se centran en comprender cómo la catálisis en sistemas químicos en la Tierra primitiva podría haber proporcionado las moléculas precursoras necesarias para la autorreplicación.

Se han encontrado moléculas orgánicas complejas en el Sistema Solar y en el espacio interestelar, y estas moléculas pueden haber proporcionado material de partida para el desarrollo de la vida en la Tierra.

La hipótesis de Panspermia sugiere que la vida microscópica fue distribuida por meteroides, asteroides y otros cuerpos pequeños del Sistema Solar y que la vida puede existir en todo el Universo.

Se especula que la bioquímica de la vida puede haber comenzado poco después del Big Bang, hace 13.800 millones de años, durante una época habitable en la que la edad del universo era de solo 10-17 millones de años.

La hipótesis de Panspermia responde a la pregunta de dónde viene la vida, no cómo surgió la vida; solo postula el origen de la vida en un lugar fuera de la Tierra.

Sin embargo, la Tierra es el único lugar en el Universo conocido por albergar vida.

El primer ser vivo sigue vivo dentro de ti, y nos puede decir cómo empezó todo, encuentra Bob Holmes

Hace unos 4 mil millones de años, en algún lugar de la masa de minerales inertes y moléculas que formaban nuestro planeta húmedo y rocoso, los muertos cobraron vida. Esta fue la transformación química más importante que haya tenido lugar en la Tierra. No solo dio origen a todos los seres vivos que alguna vez existieron, sino que también alteró la química de los océanos, la tierra y la atmósfera de arriba. Si no hubiera sucedido, no habría mármol azul.

Ese primer paso químico hacia la vida puede estar mucho más cerca de lo que pensábamos. Enterrada dentro de cada célula de cada organismo del planeta, desde las bacterias hasta los percebes y los británicos, hay una versión viva y funcional de la vida más temprana en la Tierra, una máquina del tiempo que nos permite quitar esos 4 mil millones de años de historia y descubrir cómo todo empezó. “Podemos dejar de mentir sobre el origen de la vida”, dice Loren Williams, bioquímico del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta. “Podemos verlo”. Lo que él y sus colegas están descubriendo es cambiar nuestra visión de los orígenes de la vida.

Hasta ahora, la mayoría de los esfuerzos por comprender cómo comenzó la vida han atacado el problema de abajo hacia arriba. En general, comienzan con una sopa experimental de moléculas primordiales y tratan de recrear los componentes básicos de los genes o hacer que desarrollen funciones clave, como la autorreplicación. A pesar de algunos resultados prometedores, estos enfoques pueden, en el mejor de los casos, mostrar un camino plausible que la vida podría haber seguido. Nunca pueden revelar lo que realmente sucedió.

El nuevo enfoque comienza con la vida moderna y funciona al revés. Formados por una maraña de proteínas y un pariente de ADN llamado ARN, los ribosomas son máquinas moleculares que se encuentran dentro de cada célula viva. Solo hacen una cosa y lo hacen bien: leen el código genético contenido en el ADN y lo usan para construir proteínas. En esencia, son robots celulares que construyen las cosas que hacen que nuestras células funcionen.

Su tarea es tan crucial para la vida que funciona de la misma manera en todos los organismos: sus ribosomas difieren de los de una bacteria humilde solo en la ornamentación en su superficie externa. Ese tipo de uniformidad sugiere que se remontan a cuando comenzó la vida. A medida que la evolución progresaba, las nuevas especies añadían pedacitos adicionales de ARN a sus ribosomas. Las adiciones dejaron huellas identificables, del mismo modo que una rama que brota de un árbol deja una marca visible en la madera. “Incluso si la rama se ha ido, puedes mirar la madera y decir que algo creció aquí”, dice Williams. Quite estas ramas germinadas y quedará con un núcleo común: la parte del ribosoma que era funcional en el momento del último ancestro común universal (LUCA) del que desciende toda la vida conocida (ver Antes del big bang de la vida).

Antes del big bang de la vida

Opciones de figura

De esta manera, al comparar el ARN ribosómico de los organismos vivos, Williams y su equipo han podido transportar el ribosoma de regreso al tiempo de LUCA, y más allá. Luego, una vez que supieron reconocer las “huellas digitales de inserción” en la decoración moderna del ribosoma, el equipo observó qué ARN ya habría estado presente en el ribosoma de LUCA. Encontraron rastros similares de inserciones, apuntando a adiciones antiguas que deben haber tenido lugar incluso antes de LUCA. Cada vez que encontraban una adición, la cortaban, podaban ramas cada vez más en el pasado para reconstruir versiones más primitivas y más primitivas del ribosoma, desde sus inicios.

Williams y sus colegas encontraron que la parte más antigua del ribosoma es un tramo de ARN que incluye la región que se parece a la cuna que hoy une los aminoácidos para formar cadenas similares a proteínas. Otros equipos han utilizado diferentes métodos para identificar las primeras partes del ribosoma, como simplemente pelar las capas, como una cebolla, para revelar el núcleo. Están de acuerdo en que esta cuna es la parte más antigua. “Este es probablemente el mejor modelo que tenemos de la historia del ribosoma”, dice George Fox, un biólogo evolutivo de la Universidad de Houston, Texas.

Este sistema puede no haber estado realmente vivo, pero estaba comenzando en el camino hacia la vida

Despojado de todos sus refinamientos posteriores, este ribosoma rudimentario no tenía la precisión que alcanzaría en el momento de LUCA. Carecía de las regiones que leen el código genético, por lo que no podría haber producido proteínas específicas. En su lugar, debe haber unido aminoácidos y, probablemente, cualquier otra molécula que encaje en su cuna, de forma involuntaria en cadenas cortas y aleatorias a través de una reacción química simple que apunta a un origen terrestre de la vida (ver “Un pequeño estanque seco”) . Como resultado, los ribosomas tempranos habrían hecho una mezcla de diferentes moléculas, dice Williams. “Los llamamos fabricantes de salchichas moleculares”. Otros investigadores han encontrado evidencia de apoyo: en las condiciones adecuadas, incluso los ribosomas modernos pueden ser engañados para unir moléculas que no sean aminoácidos.

Un pequeño estanque seco

Los investigadores han debatido durante mucho tiempo si la vida se originó en un pequeño y cálido estanque, como especuló Darwin, o en algún otro hábitat como respiraderos hidrotermales submarinos, aguas termales terrestres o incluso sedimentos de arcilla.

El ribosoma puede ofrecer una pista para este rompecabezas. Su parte más antigua hace un trabajo duro al vincular moléculas pequeñas en cadenas más largas. Lo logra a través de una reacción de deshidratación, en la cual el enlace se sella mediante la liberación de una molécula de agua. Debido a que esto ocurre más fácilmente en condiciones secas, sugiere que el ribosoma temprano no ejerció su comercio en el océano, dice Nicholas Hud en el Instituto de Tecnología de Georgia.

El lugar más probable sería alrededor de los bordes de un estanque temporal, donde las condiciones alternarían entre húmedo, favoreciendo la mezcla de ingredientes, y seco, lo que favorecería cadenas más largas.

En la Tierra primordial, a medida que se producían fragmentos aleatorios del fabricante de salchichas, algunos habrían tomado una forma que los ayudó a adherirse al ARN ribosómico. Esto los habría estabilizado un poco. “Esas secuencias que forman estructuras más estables durarán más, por lo que tendremos que acumularlas”, dice Nicholas Hud, bioquímico de Georgia Tech que colabora con Williams. Gradualmente, estas acumulaciones construyeron el ribosoma en una estructura cada vez más grande. “Esa es una forma de evolución, y no he dicho nada sobre genes o información. Yo lo llamaría evolución química “, dice Hud.

Este lío de fragmentos de ARN y proteínas que evolucionan conjuntamente no alcanza lo que la mayoría de los investigadores llamarían realmente vivo. Puede que las moléculas ni siquiera hayan sido reconociblemente ARN o proteína, sino un rango de protomoléculas similares que se autoensamblaron más fácilmente. Pero todo el sistema estaba comenzando un camino hacia la vida, a medida que la evolución química avanzaba a través de la aleatoriedad y seleccionaba los componentes que más se unían entre sí.

Aunque algunos detalles siguen siendo confusos, Williams no tiene dudas sobre una característica de esta etapa temprana: no hubo código genético ni una replicación precisa de un genoma hasta justo antes de que evolucionara la vida real. En las células modernas, las instrucciones de la biblioteca central de ADN en el núcleo se envían a los ribosomas a través del ARN mensajero. El ribosoma une estas transcripciones de ARNm y las lee tres letras a la vez, y cada triplete codifica un aminoácido. El aminoácido especificado, a su vez, es escoltado al ribosoma por un ARN de transferencia, que tiene una secuencia correspondiente al triplete.

El ARN de transferencia y el ARNm son ejecutores esenciales del código genético. Sin embargo, en todas las reconstrucciones de la historia previa a LUCA, las partes del ribosoma que son responsables de unirlas aparecen relativamente tarde. Incluso entonces, conjeturas de Williams, la función inicial de ARNm y ARNt era poco probable que fuera algo tan sofisticado como la codificación de tripletes. En cambio, probablemente surgieron como pequeños fragmentos de ARN que ayudaron a colocar aminoácidos aleatorios en la orientación correcta para unirse a la molécula de proteína en crecimiento.

Hoy, el plano contenido en el código genético permite que el ribosoma haga copias exactas de la misma proteína una y otra vez. Pero en este punto de la prehistoria de la vida, el proto-ribosoma no tenía forma de leer un genoma y, por lo tanto, no tenía uso para uno. En lugar de copias exactas, habría creado una serie de nuevas moléculas, con las que ayudaron a estabilizar el sistema.

Poco a poco, este proceso habría seleccionado ARNm y ARNt que eran mejores y más precisos en sus trabajos, lo que finalmente conduciría a moléculas que introdujeron aminoácidos específicos en momentos específicos: el código genético que hoy se encuentra en todos los seres vivos. Por fin, la evolución darwiniana había llegado, y el sistema finalmente alcanzó el punto en el que realmente puede llamarse vivo. La mayoría de los biólogos evolucionistas están de acuerdo en que el ARN habría llevado primero el código genético. El ADN, una molécula más estable, llegó más tarde (ver “Antes del comienzo”).

Acurrucamiento molecular

Uno de los procesos clave que el ARN y las proteínas tuvieron que desarrollar a medida que se volvieron más refinados fue el plegamiento: todas las proteínas modernas se contorsionan en intrincadas formas tridimensionales sin las cuales no funcionan. Cómo surgió esto es un poco un misterio. El plegamiento es una propiedad extremadamente rara, y hay más cadenas de proteínas potenciales que átomos en el universo. Por lo tanto, es inconcebible que la evolución haya explorado todas las proteínas posibles para encontrar las pocas que se pliegan, dice Andrei Lupas, del Instituto Max Planck de Biología del Desarrollo en Alemania.

La evolución química ofrece una solución a este problema. Para que una proteína se pliegue bien, una parte tiene que acurrucarse firmemente contra otra sin intervenir las moléculas de agua. Esa es también la característica que habría ayudado a los fragmentos de protoproteína a unirse y estabilizar el proto-ARN. A medida que estas moléculas evolucionaron conjuntamente, habrían seleccionado fragmentos de proteínas que estaban predispuestos a plegarse bien, dice Lupas.

El ribosoma aún conserva un registro de este proceso. Las proteínas asociadas con la parte más antigua del ribosoma muestran poco o ningún plegamiento complejo. Pasando a partes sucesivamente más recientes del ribosoma, los investigadores observaron que las proteínas se plegaban primero en láminas simples y luego en formas cada vez más precisas e intrincadas. Al mismo tiempo, las porciones de ARN del ribosoma también estaban desarrollando un plegamiento más apretado y más estable. “La idea de que la proteína y el ARN co-evolucionaron está mapeada allí mismo. Podemos verlo ”, dice Williams. Su escenario ofrece una segunda forma de salir de la paradoja de la “gallina y el huevo” de la vida temprana. También representa una desviación importante de la hipótesis dominante del “mundo del ARN” (ver “Agrietado: la gallina y el huevo”).

Agrietado: el pollo y el huevo

La vida tal como la conocemos hoy plantea un problema de huevo y gallina: el ADN no puede replicarse sin proteínas para hacer el trabajo, pero las proteínas no pueden existir sin ADN para explicar su estructura.

Ese dilema es una gran razón por la cual los investigadores favorecen la idea de que la vida comenzó no con el ADN sino con el ARN, que no solo puede almacenar información, sino que también se pliega en formas complejas que lo ayudan a actuar como catalizador. Una molécula de ARN que puede catalizar su propia replicación resolvería perfectamente el problema del huevo y la gallina combinando información y catálisis en una sola molécula. En este escenario del “mundo del ARN”, el ARN autorreplicante más tarde externalizó su papel catalítico a las proteínas, que son más versátiles, y pasó su trabajo de almacenamiento de información al ADN, que es más estable.

Loren Williams y sus colegas de Georgia Tech ofrecen una solución diferente. Ni las proteínas ni los ácidos nucleicos llegaron primero, dicen. En cambio, ambos evolucionaron juntos desde el principio.

La noción completa de un mundo de ARN le parece falsa a Williams porque requiere vida para abandonar un sistema basado en ARN que funciona y reinventarse en ADN y proteínas, en lugar de retocar para refinar los procesos existentes. “Simplemente no creo que la evolución haga ese tipo de cosas”, dice. “Significaría que la evolución no es un manipulador, es un ingeniero”. La alternativa, que el ARN y las proteínas co-evolucionaron, es más plausible, dice.

No todos están de acuerdo. “Ese es el informe minoritario”, dice Niles Lehman, un bioquímico evolutivo de la Universidad Estatal de Portland en Oregon. “Pero creo que es una minoría creciente”.

Incluso los críticos de Williams agradecen sus ideas. “Creo que Loren está defendiendo una revisión radical de la forma en que vemos la vida temprana”, dice Niles Lehman de la Universidad Estatal de Portland en Oregón. “Incluso si no está de acuerdo con todos los detalles, nos ayuda a repensar los modelos de cómo comenzó la vida, y esa es una contribución valiosa”.

Williams dice que acaba de comenzar. Su equipo está tratando de recrear las etapas de la evolución ribosómica en el laboratorio, para que puedan evaluar lo que cada uno puede hacer. Hasta ahora, han construido el primer núcleo proto-ribosómico y están comenzando a ponerlo a prueba.

“El ribosoma es un regalo de la naturaleza para nosotros”, dice. “Es una pequeña cápsula del tiempo, y la acabamos de abrir y estamos empezando a mirar hacia adentro”.

New Scientist Volumen 236, número 3150, 4 de noviembre de 2017, páginas 28–31

Hay 2 posibles teorías sobre el comienzo de la vida.
1. La vida estaba impregnada en la tierra de una fuente externa (Panspermia)
2. La vida se formó en la tierra (abiogénesis)

El experimento de Miller-Urey fue el primer intento de determinar el papel de la abiogénesis en la formación de la vida en la tierra. La existencia humana requiere 20 aminoácidos esenciales de los cuales 9 no pueden ser producidos por el cuerpo. La vida temprana puede haber obtenido todos estos 20 ácidos del entorno mismo, ya que no había ningún proceso de fabricación de ácidos en ese momento. El experimento tenía como objetivo verificar si estos 20 aminoácidos podrían haberse formado naturalmente en la Tierra hace 3.500 millones de años.

El experimento utilizó agua (H2O), metano (CH4), amoníaco (NH3) e hidrógeno (H2). Todos los productos químicos se sellaron dentro de un conjunto estéril de matraces de vidrio y matraces conectados en un bucle, con un matraz medio lleno de agua líquida y otro matraz que contenía un par de electrodos. El agua líquida se calentó para inducir la evaporación, se dispararon chispas entre los electrodos para simular un rayo a través de la atmósfera y el vapor de agua, y luego la atmósfera se enfrió nuevamente para que el agua pudiera condensarse y gotear nuevamente en el primer matraz en un ciclo continuo. un día, la mezcla se había vuelto de color rosa , [9] y al final de dos semanas de operación continua, Miller y Urey observaron que tanto como 10-15% del carbono dentro del sistema ahora estaba en forma de orgánico compuestos . El dos por ciento del carbono tenía formedaminoácidos que se usan para producir proteínas en las células vivas, con la glicina como la más abundante. También se formaron azúcares. [10] Los ácidos nucleicos no se formaron dentro de la reacción. El 18% de las moléculas de metano se convirtieron en biomoléculas. El resto se convirtió en hidrocarburos como el betún.

El experimento encontró que 11 de los 20 aminoácidos se habían formado en el contenedor. Experimentos posteriores que incluyen N2, H2S, CO2 y SO2 de erupciones volcánicas en las mezclas anteriores produjeron aminoácidos más diversos.

La panspermia sugiere que la vida se formó en otro lugar y luego fue transportada a la tierra a través de asteroides y cometas.
Hay teorías que afirman que la Tierra primitiva no tenía los ingredientes necesarios como el boro y los fosfatos para la formación de ARN. Marte es abundante en estos dos elementos y la presencia de agua en sus capas de hielo hace de Marte un ambiente más benévolo para la formación de vida que la Tierra primitiva.
Por lo tanto, surge la posibilidad de que un asteroide deshonesto haya chocado contra Marte hace 3.500 millones de años, y las formas de vida se hayan adentrado en los fragmentos formados en esa colisión para llegar a la Tierra.

Por ahora, todo es solo una teoría porque no tenemos pruebas concluyentes. También existe la posibilidad de que ambas teorías anteriores hayan funcionado simultáneamente para crear vida en la Tierra.

Su pregunta es una que es una frontera actual de la ciencia. La respuesta a esta pregunta aún no se conoce con certeza, aunque hay ciertas teorías que explican el origen de la vida. Como hay 2 partes en su pregunta. Déjame abordarlos uno por uno.

Cómo:

La explicación actual predominante de esta pregunta es un proceso llamado Abiogénesis. Explica cómo evolucionó la vida de una sopa primordial inicial de química compleja. El experimento de Miller-Urey intentó crear vida en un laboratorio, cuyos resultados son fascinantes. Siga los enlaces anteriores para leer sobre esto.

Uno de los grandes misterios de la vida es que todavía no está claro cuándo y cómo la química se convirtió por primera vez en biología. La única condición necesaria para que exista Vida es la presencia de un solvente (en nuestro caso, agua) sin el cual los químicos no interactuarán entre sí.

Una teoría alternativa a la Abiogénesis es que la vida en realidad fue transportada desde Marte . Durante los primeros años de la Tierra, era prácticamente una galería de tiro que acumulaba partículas del sistema solar. También está bien establecido que Marte tenía agua hace millones de años. Podría haber un probable bombardeo de roca desde Marte a la tierra que llevó la vida bacteriana de Marte a la tierra. Algunas bacterias prosperan en condiciones extremas y no tendrían problemas para atravesar la distancia de Marte a la Tierra,

Dónde:

Es imposible predecir la ubicación exacta donde comienza la vida. La única certeza es que comenzó en el agua, que tiene condiciones ideales para que comience la vida.

Si su pregunta fuera, ¿dónde se originaron los humanos, la respuesta es que todos somos africanos, el resultado de años de años de evidencia arqueológica ha llevado a esta conclusión. 🙂
http://curiosity.discovery.com/q …

Nuestro planeta tiene casi 4.500 millones de años. Y muchos estudios e investigaciones sugieren que la primera forma de vida surgió hace casi 3.800 millones de años. Pero cómo surgió todavía es un misterio. Quiero decir, aunque hay muchas teorías presentadas, no hay una sola teoría totalmente aprobada.

Es correcto suponer que la primera forma de vida debe haberse originado cuando la atmósfera del planeta se había estabilizado. Para que exista u se origine cualquier forma de vida, el paso básico es la formación de ADN. El material genético común con todas las formas de vida en la tierra. Aunque la teoría del “Mundo del ARN” es bastante popular, parece ser defectuosa. El ARN es una forma simplificada de ADN. El ARN es a la vez un virus y un catalizador. Podría haber tenido la capacidad de replicarse y contener la información genética. ¿Por qué esto ¿La teoría podría ser defectuosa? Porque el ARN es inestable para uno. Y es demasiado complejo para haberse originado prebióticamente. Y la capacidad catalítica es un fenómeno muy raro.

Y un estudio reciente sugiere que el origen podría haber tenido ayuda del extraterrestre. La teoría sugiere el origen de un ADN en lugar de un ARN. El estudio afirma que la tierra tenía el cianuro de hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno y los rayos UV necesarios para la formación del ADN. Se especula que un meteorito extraterrestre podría haber reaccionado con el nitrógeno en la atmósfera para formar cianuro de hidrógeno.

Deberías leer el experimento Miller-Urey y obtendrás la respuesta.

Alguna idea breve se da a continuación. Puedes leerlo de NCERT u otros libros de biología.

Según los biólogos:

La mayoría de los aminoácidos, (son “los componentes básicos de la vida”), se pueden formar a través de reacciones químicas naturales no relacionadas con la vida, como se demostró en el experimento Miller-Urey y experimentos similares, que implicaron simular algunas de las condiciones de la Tierra primitiva, en Un laboratorio científico.
En todos los seres vivos, estos aminoácidos están organizados en proteínas, y la construcción de estas proteínas está mediada por ácidos nucleicos. ¿Cuál de estas moléculas orgánicas surgió por primera vez y cómo formaron la primera vida en la Tierra?

Básicamente, la vida provino de materia no viva como el nitrógeno y sus compuestos con oxígeno y otros gases. El agua también jugó un papel muy importante para ello.

Los aminoácidos son el material básico para crear vida, forman todo tipo de proteínas, están presentes en nuestro ADN, etc.

Y estos aminoácidos son el derivado de los compuestos de nitrocarbono.

Si quieres más puedes leer este artículo

http://en.wikipedia.org/wiki/Abiogenesis

No hay una respuesta definitiva para esta pregunta. Hay dos escenarios posibles para la vida en la tierra:
1. Fue creado aquí mismo.
2. Fue creado en algún lugar del Universo y traído aquí en un meteorito.

En cuanto a cómo se creó la primera célula del universo, nadie sabe realmente la respuesta exacta.
Me gusta pensar de esta manera:
Podemos estar de acuerdo en que la forma de vida primaria era básicamente un proceso químico simple ya que todas las formas de vida son esencialmente procesos químicos.
Asuma los químicos A, B, C y D de tal manera que
A + B -> 2C – (1)
C + D -> A – (2)
A -> 2D + B – (3)

Ahora las ecuaciones anteriores parecen bastante simples, pero se pueden interpretar así:
La ecuación 1 sugiere que A consume B y excreta C. Tenga en cuenta que para este modelo, es esencial que se produzcan dos moléculas de C.
La ecuación 2 sugiere que C reacciona con D y devuelve A.
Si suponemos que las cantidades de B y D son recursos abundantes, estas ecuaciones representarán esencialmente el ciclo de reproducción de A.
A come B y crea 2 moléculas de C. Esas dos moléculas de C se combinan con dos moléculas de D para dar 2 moléculas de A, aumentando efectivamente la población de A en 1.
Ahora, si observa la tercera ecuación, A se descompone en dos moléculas de D y una molécula de B, lo que significa la muerte de A y la recreación de las moléculas de recursos. (Se puede alcanzar esta ecuación sumando (1) y (2))

Para que este modelo funcione, tendremos que hacer una suposición final de que la ecuación 3 avanza muy lentamente en comparación con las ecuaciones 1 y 2, lo que le dará a la población de A la oportunidad de crecer.

Ahora, es imposible descubrir cuáles podrían haber sido esas moléculas, pero definitivamente habrían sido algunas moléculas orgánicas complicadas.
Dados millones de años y variaciones de temperatura y presión, ligeras modificaciones aquí y allá podrían incorporarse fácilmente. Estas “mutaciones”, si puedo, eventualmente conducirán a un “organismo” completamente diferente. Múltiples millones de años por delante y miles de esas mutaciones más adelante, tendrás un procariota.

Por supuesto, esta no es una teoría verificada. Así es como creo que puede haber sucedido.

El origen de la vida en la Tierra tuvo lugar hace unos 3.700 millones de años, y las huellas más antiguas encontradas en fósiles datan de hace 3.400 millones de años. Muchos científicos dieron diferentes teorías sobre el origen de la vida. Pero estas teorías se basan principalmente en las siguientes dos observaciones:

• El experimento de Miller Urey que muestra condiciones en la tierra premitiva favoreció reacciones químicas que sintetizaron aminoácidos y otros compuestos orgánicos a partir de precursores inorgánicos.
• Los fosfolípidos formaron espontáneamente bicapas lipídicas, la estructura básica del memberano celular.

Varias teorías sobre el origen de la vida dadas en diferentes puntos del tiempo son:

1. Evolución científica: esta teoría se basa en la teoría del Big Bang de la creación del universo, que fue el comienzo de la formación de la materia, lo que eventualmente condujo a la creación de planetas, pangea y vida en la Tierra a medida que evolucionaba durante millones de años de forma natural. entorno de productos químicos y elementos habilitadores.
2. Creación especial: según esta teoría, todas las diferentes formas de vida que existen en la tierra hoy han sido creadas por Dios.
3. Biogénesis: esta teoría se basa en la creencia de que los seres vivos solo pueden provenir de otros seres vivos, egspider pone huevos que se convierten en arañas.
4. Abiogénesis: también conocida como generación espontánea, es un estudio de cómo la vida en la tierra podría haberse originado a partir de materia inanimada.
5. Evolución química: A / esto, el origen de la vida en la Tierra es el resultado de un proceso lento y gradual de evolución química que probablemente ocurrió hace unos 3.800 millones de años.
6. Teoría del catastrofismo: esta es una modificación en la teoría de la creación especial. Afirma que, ha habido varias creaciones de la vida de Dios, cada una precedida por una catástrofe resultante de algún tipo de disturbios geológicos.
7. Incubación inorgánica: establece que, en lugar de formar un bloque de vida que se forma primero y luego forma una estructura celular, los investigadores dicen que la célula vino primero y luego se llena con una molécula viva.
8. Teoría endosimbiótica: sugiere que múltiples formas de bacterias entraron en relaciones simbióticas para formar la célula eucariota.
9. Panspermia: según esta teoría, la vida en la Tierra puede haberse originado a partir de meteoritos que diseminan moléculas orgánicas o vida simple que evolucionó por primera vez en otro lugar.
10. Cosmogonía: la cosmogonía es cualquier teoría sobre la existencia o el origen del universo o cómo surgió la realidad.

Espero que esto ayude.

Por casualidad.

La Tierra está ubicada justo en la “zona de Ricitos de Oro” en su órbita hacia el sol, lo que le permitió a la Tierra tener la temperatura perfecta para que el agua permanezca líquida y la vida prospere.

Hay teorías que sugieren que millones de años de bombardeo de cometas proporcionaron los minerales necesarios para que se forme agua y las bacterias que luego evolucionarían en seres sensibles.

Agregue el hecho de que la tierra tiene el tamaño y la masa perfectos para la gravedad para seguir atrayendo moléculas gaseosas para desarrollar una atmósfera que permita que la vida en la tierra respire, esté protegida de los fuertes rayos UV y atrape el calor proveniente del sol. evitar que la tierra sea un páramo frío.

Con todas estas teorías y hechos en mente, todo lo que se puede decir es que la vida fue prácticamente el resultado de un accidente. Todas las colisiones y la formación de la estructura de la tierra no tenían sentido en la gran escala del universo, pero fueron estos factores los que permitieron que ocurriera la vida.

La vida es un aspecto tan sorprendente, ya que es un concepto que se encuentra en cada momento de nuestra vida, todavía no entendemos el significado completo.

Esta es la Tierra en una de sus primeras etapas de desarrollo. Nada visto que pueda sostener la vida. Imagine durante millones y miles de millones de años que esto formaría la tierra en la que nos encontramos ahora.

La respuesta de Joel V Benjamin ya cita ampliamente del artículo de Wikipedia sobre “Abiogénesis”, que fue el comentario más general que pude encontrar. Solo agregaré algunas observaciones generales.

Lo más importante es la distinción entre abiogénesis, la aparición de sistemas vivos a partir de materia no viva, y la evolución.

Todavía no existe una “teoría” robusta, pero algunas nociones generalmente aceptadas. La creación espontánea de compuestos ‘orgánicos’, los componentes esenciales de los sistemas vivos, se ha demostrado ampliamente, al igual que la creación espontánea de vesículas. Lo que aún no está del todo claro es el orden necesario de los eventos, ni precisamente qué ambiente (s), de algunos candidatos en particular, es probable que hayan estado involucrados.

En mi opinión, esas líneas de razonamiento que sacan el origen de la vida del planeta (otro cuerpo terrestre o espacio profundo) están fuera de lugar, e, incluso si finalmente es cierto, no deberían disuadir en lo más mínimo las exploraciones de las posibilidades terrestres.

El entorno más prometedor, según mi reciente lectura de la literatura, es el de los sistemas de ventilación hidrotermal alcalina, como el campo hidrotermal de la ciudad perdida. Este tipo de ambiente químico es más prometedor que los respiraderos hidrotermales calientes en un par de aspectos. El rango de temperaturas que ofrecen no es tan extremo y, en consecuencia, mucho más cercano al que tienen lugar ahora la mayoría de los procesos biológicos. En segundo lugar, estos entornos son mucho más duraderos que los respiraderos calientes impulsados ​​geotérmicamente y, por lo tanto, brindan más oportunidades para que surjan combinaciones improbables de factores.

Saludos,

Hay, a veces, una curiosa asimetría entre la simplicidad de una pregunta y la complejidad que conlleva responder a esas preguntas. Esta es una pregunta así y no creo que CUALQUIER respuesta pueda hacerle justicia en este momento, pero haré un humilde intento de darle una idea de lo que se sabe y lo que no se sabe, y qué tipos de respuestas se están dando. investigado Entonces, esta respuesta, aunque necesariamente incompleta, también es extremadamente larga y técnica.

El estudio científico de esta pregunta cae bajo el paraguas de ‘Abiogenesis’. Lo que NO es el estudio moderno de abiogénesis es la generación espontánea simple (aunque esta posibilidad fue explorada en el pasado, fue refutada). Ningún científico biológico moderno cree que la vida compleja y orgánica surge, completamente formada, de la suciedad orgánica. El ‘pequeño estanque cálido’ es una metáfora, no una teoría literal (y, como lo muestro a continuación, algunas de las reacciones químicas específicas que conlleva argumentar por períodos de frío helado).

También es importante tener en cuenta que la ciencia no pretende tener todas las respuestas, sino que comprende que se trata de un área de investigación activa que, si bien nos ha proporcionado muchas respuestas, todavía hay muchas preguntas por explorar. Creo que también es importante no insertar respuestas simuladas en lugar del conocimiento real. Cuando no sabemos algo, se ha demostrado repetidamente que es una locura asumir que alguna respuesta es correcta. Por lo tanto, siempre debemos observar la fuerza de la evidencia empírica que respalda alguna afirmación, conclusión o teoría.

Lo que la ciencia ha podido reconstruir, aunque no está completo, es una serie convincente de eventos y soluciones a problemas químicos específicos (como la formación del azúcar ribosa, que era una preocupación específica y muy real hasta una ruta de síntesis de baja energía fue observado).

Al pensar en este problema, tenga en cuenta que la escala de tiempo original entre la habitabilidad y la emergencia fue de ~ 0.7 mil millones de años, en un laboratorio del tamaño de toda la Tierra (posiblemente todo el sistema solar, ya que se encuentran muchos componentes orgánicos comunes en la vida). espacio) mientras que el estudio moderno (armado con herramientas suficientes) de esta vasta y compleja cuestión tiene solo unas pocas décadas. Hay mucho camino por recorrer, por lo que tenemos que ponernos al día para comprender las vías más probables que la Tierra primitiva podría haber tomado para crear la primera “vida” orgánica (es decir, alguna estructura química capaz de autorreplicarse) , mutación y sometido a presiones de selección).

Hay varios científicos que han hecho importantes contribuciones al estudio de la abiogénesis y haría bien en encontrar su trabajo, leerlo y estudiar los temas necesarios para comprenderlo (las bibliotecas universitarias más importantes pueden ser de gran ayuda en este esfuerzo). Estos serían (entre MUCHOS otros): M Reza Ghadiri, Jack Szostak, Joan Oró i Florensa, Stanley L. Miller, Harlod C. Urey, Jeffrey Bada, Antonio Lazcano (POR FAVOR, siéntase libre de agregar otros que he extrañado en los comentarios) .

Entonces, ¿qué evidencia tenemos para apoyar una abiogénesis natural?

Aquí hay un video con una descripción general de alto nivel de algunas de estas ideas:

Y este artículo es una revisión más técnica y publicada por J. Bada: Cómo comenzó la vida en la Tierra: un informe de estado

El sistema genético basado en ADN y ARN que tenemos hoy es exactamente en lo que han evolucionado las cosas, no debemos suponer que están obligados a iniciar el proceso inicialmente. Lo que los científicos de hoy en general creen que sucedió fue que hubo un proceso de arranque que condujo a esa primera hebra de material ‘genético’ autorreplicante, esto posiblemente fue una vida basada en ARN, pero existe la posibilidad de que una “sopa” aún más simple de péptidos cadenas (proteínas) podrían haber sido la rutina inicial.

Las cadenas peptídicas son simplemente cadenas de aminoácidos (también conocidas como proteínas). Estas cadenas formadas naturalmente pueden realizar funciones, pueden “almacenar información”, cambian con el tiempo y pueden reproducirse (por ejemplo, ver investigación sobre priones). Esas son todas las cosas necesarias para que los procesos “evolutivos” funcionen con el tiempo.

(1) En primer lugar, el experimento de Jeffrey Bada mostró una vez más que una gran cantidad de química orgánica y aminoácidos se generan de forma natural en el medio ambiente de la Tierra primitiva. También está el experimento posterior de Miller sobre química orgánica en condiciones heladas (por lo que podría ser que se requiera un reflujo entre condiciones más cálidas y más frías). El experimento original de Miller-Urey fue criticado válidamente por una mezcla de partida imprecisa, pero las versiones posteriores de ese experimento habían corregido esos problemas.

Vea la revista Discover: ¿La vida evolucionó en hielo? http://discovermagazine.com/2008 …

(2) Ahora también conocemos una gran cantidad de fuentes exógenas de precursores orgánicos (PDI, meteoritos, asteroides, cometas)

Vea el meteorito repleto de ‘millones’ de compuestos orgánicos | http://news.discovery.com/space/ …
Meteorito de Murchison: se identificaron 14,000 compuestos específicos, incluidos 70 aminoácidos, … punta del iceberg

(3) Esta sopa puede incluir cadenas más cortas de ácidos grasos (creadas en respiraderos geotérmicos en las paredes de arcilla) que, bajo ciertas condiciones de pH, se forman naturalmente en vesículas protectoras, estas vesículas también se pueden dividir en condiciones mecánicas Y tienden a combinarse con vesículas más pequeñas en más grandes, de modo que los contenidos también se fusionen, pero tienden a crecer tanto antes de sufrir una división mecánica.

Ver Auto-reproducción autopoiética de vesículas de ácidos grasos | http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1 …,
Genetics Times: Investigadores crean un modelo de protocelula capaz de copiar ADN | http://www.geneticstimes.com/res …

(4) A diferencia de las paredes celulares modernas, estas vesículas primitivas son porosas, lo que permite la construcción de bloques, que se combinan con otros componentes y luego son demasiado grandes para escapar

Ver el trabajo del Dr. Jack Szostak | http://genetics.mgh.harvard.edu/ …

(5) Finalmente, algunas de las cadenas peptídicas resultan beneficiosas para las estructuras de vesículas de ácidos grasos.

Ver el trabajo del Dr. Jack Szostak | http://genetics.mgh.harvard.edu/ …

(6) Sabemos que algunas cadenas peptídicas se autorreplican; al configurar incluso una cadena peptídica simple que puede autorreplicarse, preparamos el escenario para que los procesos evolutivos funcionen con el tiempo. Y sabemos que algunas cadenas de ARN individuales también se han encontrado capaces de replicarse.

Ver un péptido autorreplicante | http://cba.mit.edu/events/03.11… . , Autorreplicación de péptidos mediante ligadura dirigida por plantilla | http://onlinelibrary.wiley.com/d …

(7) También sabemos que el virus Qb puede reproducirse sin una célula si el entorno químico está disponible.

Ver El quinto milagro de Paul Davies (extracto: http://www.asa3.org/archive/asa/ …)

(8) Finalmente, estamos ahora en la etapa en la que podemos comenzar a construir vida compleja desde cero directamente en el laboratorio:

Ver Síntesis química del ADNc de poliovirus: generación de virus infecciosos en ausencia de plantilla natural | http://www.sciencemag.org/cgi/co …

Por supuesto, hay muchas preguntas abiertas, nadie lo niega, pero son solo preguntas y no hay absolutamente ninguna indicación de que ninguno de estos problemas sea intratable (incluida la ribosa y la quiralidad). Pruebe Google Scholar: abiogénesis ribosa | http://scholar.google.com/schola …

¿Cómo se llega al ARN sin los mecanismos actuales para crearlo?

Ese es ahora al menos un problema a medio resolver, según la investigación del Dr. Sutherland:
Los químicos formaron naturalmente un compuesto que es mitad azúcar y mitad base. Cuando se agregan otra mitad de azúcar y otra mitad de base, emerge el nucleótido de ARN llamado fosfato de ribocitidina. Se crea un segundo nucleótido si la luz ultravioleta brilla sobre la mezcla. El Dr. Sutherland dijo que aún no había encontrado formas naturales de generar los otros dos tipos de nucleótidos que se encuentran en las moléculas de ARN, pero se pensaba que la síntesis de los dos primeros era más difícil de lograr. Si los cuatro nucleótidos se formaran naturalmente, se unirían fácilmente para formar una molécula de ARN con una columna vertebral de grupos alternados de azúcar y fosfato.

E incluso eso puede haber venido del espacio: nuevos estudios sobre la luz del meteorito de Murchison arrojan luz sobre el mundo pre-ARN | http://onlinelibrary.wiley.com/d …

Recursos Adicionales

Reconstruyendo la emergencia de la vida celular a través de la síntesis de protoceldas modelo | http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubm …

Científicos cerca de reconstruir la primera célula viva | http://www.scientificamerican.co …

Bada y Lazcano, el origen de la vida | http://www.scribd.com/doc/386970 …

Lista de publicaciones de Szostak : http://genetics.mgh.harvard.edu/ …

Explorando el nuevo mundo de ARN (Thomas R. Cech) | http://nobelprize.org/nobel_priz …

Síntesis de ribonucleótidos de pirimidina activados en condiciones prebióticamente plausibles | http://nodens.ceab.csic.es/peopl… | (Artículo popular: http://www.wired.com/wiredscienc …)

Transcripción catalizada por ribozima de una ribozima activa, la historia de: tC19Z | http://www.newscientist.com/blog… | (Artículo popular: http://www.sciencemag.org/conten …)
Abiogénesis, quiralidad y reducción de las alternativas | http://www.lousycanuck.ca/2011/0…

ScienceDaily: el cristal de ‘Eva ancestral’ puede explicar el origen de la zurda de la vida | http://www.sciencedaily.com/rele …

Estudio se basa en un escenario plausible para el origen de la vida en la Tierra | http://www.sciencedaily.com/rele …
Descubrimiento de los biólogos podría forzar la revisión de los libros de texto de biología: nueva partícula de cromatina a medio camino entre el ADN y un nucleosoma | http://www.sciencedaily.com/rele …

Referencias modernas del origen de la vida | http://www.talkorigins.org/faqs/ …

Talk.Origins: Abiogenesis FAQ | http://www.talkorigins.org/faqs/ …

Solo ~ 12% del genoma bacteriano es esencial para la vida bacteriana compleja | http://www.sciencedaily.com/rele …

Alguna evidencia de que gran parte de la química orgánica se originó en el espacio y se reunió aquí en la Tierra. Estos son hallazgos especialmente importantes debido a las nucleobases y análogos de ADN que se encuentran junto con los procesos químicos que los producen. “En el laboratorio, se generó un conjunto idéntico de nucleobases y análogos de nucleobase en reacciones químicas no biológicas que contienen cianuro de hidrógeno, amoníaco y agua. Esto proporciona un mecanismo plausible para su síntesis en los cuerpos parentales de los asteroides, y respalda la noción de que son extraterrestres “, dice Callahan.

Investigadores de la NASA: los bloques de construcción de ADN se pueden hacer en el espacio | http://www.nasa.gov/topics/solar …

http://www.space.com/12578-evide…

http://richarddawkins.net/articl …

http://www.space.com/12569-meteo …

Citas :

Tu Lee, Yu Kun Lin. El origen de la vida y la cristalización del ácido aspártico en el agua . Crystal Growth & Design, 2010; 10 (4): 1652 DOI: 10.1021 / cg901219f

Jason E. Hein, Eric Tse, Donna G. Blackmond. Una ruta para enantiopurar precursores de ARN a partir de materiales de partida casi racémicos . Nature Chemistry, 2011; DOI: 10.1038 / NCHEM.1108

Orígenes de la vida en la tierra y en el cosmos Por Geoffrey L. Zubay, 2000
http://books.google.com/books?id …

Curso completo de Astrobiología por Gerda Horneck, Petra Rettberg, 2007
http://books.google.com/books?id …

El mundo del ARN: la naturaleza del ARN moderno sugiere un mundo de ARN prebiótico Por Raymond F. Gesteland, Thomas Cech, John F. Atkins, 2006
http://books.google.com/books?id …

Progreso en la quiralidad biológica Por Gyula Pályi, Claudia Zucchi, Luciano Caglioti, 2004
http://books.google.com/books?id …

Sobre el origen de las células primitivas: desde la ingesta de nutrientes hasta el alargamiento de nucleótidos encapsulados
Meierhenrich UJ, Filippi JJ, Meinert C, Vierling P, Dworkin JP.
Angew Chem Int Ed Engl. 17 de mayo de 2010; 49 (22): 3738-50.
Descubrimientos importantes recientes en biofísica de membrana son la clave para una comprensión moderna del origen de la vida en la Tierra. Se ha demostrado que las vesículas de doble capa de membrana proporcionan un microambiente multifacético en el que podrían haberse desarrollado reacciones protometabólicas. Se han creado con éxito en el laboratorio agregados similares a membranas celulares de moléculas anfifílicas capaces de retener oligonucleótidos encapsulados. Los sofisticados estudios de laboratorio sobre el origen de la vida ahora muestran que el alargamiento del cebador de ADN tiene lugar dentro de las vesículas de ácidos grasos cuando se agregan nutrientes de nucleótidos activados al medio externo. Estos estudios demuestran que las vesículas similares a células pueden ser lo suficientemente permeables como para permitir la ingesta de moléculas cargadas, como los nucleótidos activados, que luego pueden participar en la copia de plantillas en el interior de las protocélulas. En esta revisión resumimos los experimentos recientes en esta área y describimos un posible escenario para el origen de las células primitivas, con énfasis en el alargamiento de los nucleótidos encapsulados.

Reconstruyendo el surgimiento de la vida celular a través de la síntesis de protoceldas modelo.
Mansy SS, Szostak JW.
Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 2009; 74: 47-54. Epub 2009 4 de septiembre.
La complejidad de la vida biológica moderna ha dificultado durante mucho tiempo comprender cómo la vida podría emerger espontáneamente de la química de la Tierra primitiva. La clave para resolver este misterio radica en la simplicidad de las primeras células vivas, junto con la capacidad de los bloques de construcción moleculares apropiados para autoensamblarse espontáneamente en estructuras más grandes. En nuestra opinión, los dos componentes clave de una célula primitiva no solo son estructuras autoensamblables, sino también auto-replicantes: el genoma del ácido nucleico y la membrana celular. Aquí, resumimos el progreso experimental reciente hacia la síntesis de sistemas de vesículas de membrana y ácido nucleico autorreplicantes eficientes y discutimos algunos de los problemas que surgen durante los esfuerzos para integrar estos dos subsistemas en un todo coherente. Hemos demostrado que la química espontánea de copiado de ácido nucleico puede tener lugar dentro de las vesículas de membrana, utilizando nucleótidos activados suministrados externamente como sustratos. Por lo tanto, las membranas no necesitan ser una barrera para la absorción de nutrientes suministrados por el medio ambiente. Examinamos algunos de los obstáculos restantes que deben superarse para permitir la síntesis de una protocelda autorreplicante completa, y discutimos las implicaciones de estos experimentos para nuestra comprensión del surgimiento de la evolución darwiniana y el origen y evolución temprana de la vida celular.

Síntesis dirigida por plantilla de un polímero genético en una prototipo de modelo
Sheref S. Mansy, Jason P. Schrum, Mathangi Krishnamurthy, Slvia Tobé, Douglas A. Treco y Jack W. Szostak
Naturaleza. 2008 3 de julio; 454 (7200): 122-125.
Las membranas celulares contemporáneas basadas en fosfolípidos son barreras formidables para la absorción de moléculas polares y cargadas que van desde iones metálicos hasta nutrientes complejos. Por lo tanto, las células modernas requieren sofisticados canales de proteínas y bombas para mediar el intercambio de moléculas con su entorno. La fuerte función de barrera de las membranas ha dificultado la comprensión del origen de la vida celular y se ha considerado que impide un estilo de vida heterotrófico para las células primitivas. Aunque los nucleótidos pueden atravesar las membranas de DMPC a través de defectos formados en la temperatura de transición de gel a líquido1, 2, las membranas de fosfolípidos carecen de las propiedades dinámicas requeridas para el crecimiento de la membrana. Los ácidos grasos y sus correspondientes alcoholes y monoésteres de glicerol son candidatos atractivos para los componentes de las membranas de protoceldas porque son anfifílicos simples que forman vesículas de membrana bicapa3-5 que retienen oligonucleótidos encapsulados3, 6 y son capaces de crecimiento y división7-9. Aquí mostramos que tales membranas permiten el paso de moléculas cargadas como los nucleótidos, de modo que los nucleótidos activados agregados al exterior de una protocelda modelo (Fig. 1) cruzan espontáneamente la membrana y participan en la copia eficiente de la plantilla en el interior de la protocelda. Las propiedades de permeabilidad de las membranas plausibles prebióticamente sugieren que las protoceldas primitivas podrían haber adquirido nutrientes complejos de su entorno en ausencia de cualquier maquinaria de transporte macromolecular, es decir, podrían haber sido heterótrofos obligados.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

Espero que encuentre esta información útil e informativa y pueda usarla como punto de partida. Hay miles de artículos, trabajos académicos y libros que cubren casi todos los aspectos de este tema, por lo que hay mucho que aprender y algo de ciencia muy interesante que los científicos futuros (y posiblemente actuales) aún tienen que hacer.

2013/07/03 limpió la introducción

Hay muchas teorías sobre cómo comenzó la vida, pero lo convertiré en un breve resumen para usted. La vida comenzó cuando la Tierra comenzó a enfriarse, hace aproximadamente 3.800 millones de años. Esto es aproximadamente 0,65 mil millones de años después de que se creía que se había formado la Tierra. Cuando nació la Tierra, estaba al rojo vivo e incapaz de soportar cualquier forma de vida que conocemos hoy. Una teoría es que el vapor de los volcanes formó nubes y comenzó a llover. Después de meses de lluvia, comenzaron a formarse océanos. Otras teorías sugieren que los océanos fueron formados por cometas que contenían H2O congelada que colisionó con la Tierra. En este punto, los productos químicos básicos tendrían que comenzar a reaccionar entre sí. Básicamente, el amoníaco, la sal fosfórica, la luz, el calor, la electricidad (rayos), etc. hicieron posible la vida. Esto es lo que llaman la “sopa” cuando el ARN y el ADN primitivos estaban en el océano. Sería fácil para los organismos evolucionar después de tomar una forma de vida básica. La vida a partir de este momento se explica fácilmente a través de la evolución. El verdadero misterio es la explosión masiva de la vida en un período de tiempo tan corto hace 3.800 millones de años. Para que la Tierra pase de absolutamente nada de vida a contener una amplia variedad de bacterias en aproximadamente 0.1 mil millones de años es un fenómeno que incluso la evolución no puede explicar.

Luego siempre están estas teorías sobre la vida “sembrada” de un entorno terrestre extra. Porque hay UNA PEQUEÑA posibilidad de que se forme vida en un planeta. Algunas especies alienígenas podrían habernos puesto aquí en la Tierra, por qué razón, no lo sé. Pero esta teoría surgió porque poco después de la formación de la Tierra (aproximadamente mil millones de años) ya existe una diversidad de vida en el océano.

Permítanme resumirlo para ustedes, sin embargo, la vida comenzó, no lo sabemos, y probablemente nunca lo sabremos, puede ser Dios o algún tipo de conciencia que existe fuera del espacio y el tiempo, pero sí sabemos que hubo un gran explosión de la evolución en poco tiempo. (mil millones de años son muy cortos para que la vida absorba tanta diversidad).

Hay muchas teorías sobre cómo comenzó la vida en la Tierra. Según la religión, un Dios lo creó. Científicamente, hay muchas otras teorías que realmente tienen evidencia a través de experimentos. Existe la combinación de agua y una chispa del trueno mezclada con otras sustancias químicas que se encuentran en la atmósfera en ese momento y en el agua.

Leer más: http://wiki.answers.com/Q/How_di …