Teoria de la Generación Espontánea, Teoria de la Panspermia, Teoria Creacionista, Teoría de la síntesis abiótica, Teoría hidrotermal

Teoría de la generación espontánea

La teoría de la generación espontánea se sustentaba en la observación superficial de procesos naturales como por ejemplo la putrefacción. Es así como se explicaba que de un trozo de carne descompuesta apareciesen larvas de mosca, gusanos del fango, organismos de los lugares húmedos y aún ratones. Generalmente se aplicaba a insectos, gusanos o seres pequeños.

La teoría de la generación espontánea (también conocida como arquebiosis o abiogénesis¹ ) es una antigua teoría biológica que sostenía que ciertas formas de vida (animal y vegetal) surgen de manera espontánea a partir ya sea de materia orgánica, inorgánica o de una combinación de las mismas.

Creencia profundamente arraigada desde la antigüedad ya que fue descrita por Aristóteles, luego sustentada y admitida por pensadores como Descartes, Bacon o Newton, comenzó a ser objetada en el siglo XVII. Hoy en día la comunidad científica considera que esta teoría está plenamente refutada. Diversos experimentos se realizaron desde el año 1668 en virtud de encontrar respuestas hasta que Louis Pasteur demostró definitivamente a mediados del siglo XIX que la teoría de la generación espontánea es una falacia, postulando la ley de la biogénesis, que establece que todo ser vivo proviene de otro ser vivo ya existente.

Experimentos

El experimento de Redi

Francesco Redi (1626-1691), reconocido médico italiano, fue uno de quienes dudaron de la generación espontánea: pensaba que los insectos jamás podrían nacer de la putrefacción. Con el propósito de demostrarlo, diseñó un experimento para determinar si se desarrollaban larvas de moscas en caso de que no se dejara a ninguna mosca adulta entrar en contacto con la carne. Puso la carne en ocho frascos: cuatro de ellos permanecieron abiertos y selló los otros cuatro. En los frascos abiertos, observó que había moscas continuamente. Después de un corto período, había gusanos únicamente en los frascos abiertos. Redi llegó a la conclusión de que los gusanos aparecían en la carne descompuesta solo si las moscas habían puesto antes sus huevos en la carne.

Los que se oponían a las ideas de Redi, porque apoyaban la idea de la generación espontánea, alegaron que no se había permitido que el aire entrara a los frascos sellados, por lo que la falta de aire evitaba que hubiera generación espontánea. Redi rediseñó su experimento y empleó gasas para tapar los frascos: estas permitían que entrara el aire, pero no las moscas. Al final de la experiencia no aparecieron gusanos en la carne, pero los huevos de las moscas quedaron depositados sobre las gasas.

Los experimentos de Redi presentaron evidencia en contra de la teoría de la generación espontánea. Aun así, los defensores de esta teoría no la consideraron suficiente.

El experimento de Lazzaro Spallanzani

Spallanzani demostró que no existe la generación espontánea de la vida, abriendo camino a Pasteur, en 1769. Tras rechazar la teoría de la generación espontánea, Spallanzani diseñó experimentos para refutar los realizados por el sacerdote católico inglés John Turberville Needham, que había calentado y seguidamente sellado caldo de carne en diversos recipientes. Debido a que se habían encontrado microorganismos en el caldo tras abrir los recipientes, Needham creía que esto demostraba que la vida surge de la materia no viviente. No obstante, prolongando el periodo de calentamiento y sellando con más cuidado los recipientes, Spallanzani pudo demostrar que dichos caldos no generaban microorganismos mientras los recipientes se mantuvieran herméticamente cerrados y habiendo sido esterilizados.²

El experimento de Louis Pasteur

En la primera mitad del siglo XIX, Louis Pasteur realizó una serie de experimentos que probaron definitivamente que también los microbios se originaban a partir de otros microorganismos. Siguiendo la recomendación de Balard,³ utilizó dos frascos de cuello de cisne (similares a un Balón de destilación con boca larga y encorvada). Estos matraces tienen los cuellos muy alargados que se van haciendo cada vez más finos, terminando en una apertura pequeña, y tienen forma de "S". En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de "S" era para que el aire pudiera entrar y que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo.

Pasado un tiempo observó que ninguno de los caldos presentaba señales de la presencia de microorganismos y cortó el tubo de uno de los matraces. El matraz abierto tardó poco en descomponerse, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea. Gracias a Pasteur, la idea de la generación espontánea fue desterrada del pensamiento científico y a partir de entonces se aceptó de forma general el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo. Aún se conservan en el Museo Louis Pasteur de París⁴ algunos de estos matraces que el científico utilizó para su experimento.

Teoria de la Panspermia

La panspermia (del griego παν- pan, todo y σπερμα sperma, semilla) es una hipótesis que propone que la vida puede tener su origen en cualquier parte del universo, y no proceder directa ni exclusivamente de la Tierra, que probablemente la vida en la Tierra proviene del exterior y que los primeros seres vivos habrían llegado posiblemente en meteoritos o cometas desde el espacio a la Tierra.^{1 2} Estas ideas tienen su origen en algunas de las teorías del filósofo griego Anaxágoras.

Concepto

La hipótesis de la Panspermia solo hace referencia a la llegada a la Tierra de formas de vida microscópicas desde el espacio exterior, pero no de moléculas orgánicas precursoras de la vida (teoría de la panspermia molecular o pseudopanspermia). Tampoco trata de explicar cómo se produjo el proceso de formación de la posible vida panspérmica proveniente de fuera de nuestro planeta.

Terminología

El término «panspermia» fue defendido por el biólogo alemán Hermann Richter en 1865. En 1908, el químico sueco Svante August Arrhenius usó la palabra para explicar el comienzo de la vida en la Tierra. El astrónomo Fred Hoyle también apoyó esa hipótesis. No fue hasta 1903 que el premio nobel de química Svante Arrhenius popularizó el concepto de que la vida se había originado en el espacio exterior.³

Proceso

Hipótesis de la panspermia natural

Esta hipótesis propone que los primeros seres vivos habrían llegado en meteoritos o cometas desde el espacio a la Tierra, después de haber habitado otros cuerpos celestes.

Hipótesis de la panspermia dirigida

Relacionada con la hipótesis de la panspermia, también se ha postulado la hipótesis de un panspermia artificial, conocida como hipótesis de panspermia dirigida.

Esta se refiere a un hipotético transporte deliberado de microorganismos en el espacio para ser introducidos como especies exóticas en planetas sin formas de vida, y se refiere tanto a microorganismos supuestamente enviados a la Tierra para comenzar la vida aquí, como al caso contrario, es decir, el traslado de seres vivos de la tierra a otros planetas. La vida sería enviada –deliberada o accidentalmente– para sembrar de vida nuevos sistemas solares.

Pros y contras de la teoría panspérmica

Pruebas a favor de la hipótesis

Panspermia

Existen estudios que sugieren la posible existencia de bacterias capaces de sobrevivir largos períodos de tiempo incluso en el espacio exterior.^{4 5 6 7 8 9 10 11} También se han hallado bacterias en la atmósfera a altitudes de más de 40 km donde es posible, aunque poco probable, que hayan llegado desde las capas inferiores.

Algunas bacterias Streptococcus mitis que en 1967 se transportaron accidentalmente a la Luna en la nave Surveyor 3 pudieron revivirse sin dificultad a su regreso a la Tierra tres años después.^{12 13}

El análisis del meteorito ALH84001, que se considera originado en el planeta Marte, muestra estructuras que podrían haber sido causadas por formas de vida microscópica. Esto es lo más cercano a un indicio de vida extraterrestre que se ha podido obtener, y sigue siendo muy controvertido. Por otro lado, en el meteorito Murchison se han hallado uracilo y xantina, dos precursores de las moléculas que configuran el ARN y el ADN.¹⁴

Teoria Creacionista

Creacionismo: defiende que la Biblia es la palabra escrita por Dios, y que todas sus afirmaciones son histórica
y científicamente ciertas. Defiende que todas las formas básicas de vida, son un acto creativo de Dios y que
nacieron durante el Génesis. Sustenta que los cambios biológicos son simples variaciones sobre los modelos
originales creados por Dios.

Teoría de la evolución: cree en la teoría de la evolución de las especies, que se basa en que alguien o algo creó
unos seres, pero que a partir de ellos se fueron creando nuevas especies, y de estas otras y así continuamente.
Una vez aclaradas las dos ideas puedo decidir decantarme por una de ellas. Pienso que yo seria mas partidaria
de la teoría de la evolución, ya que esta presenta argumentos, y pruebas que se pueden comprobar y, que el
creacionismo no te da. Se basa en ideas que no se pueden demostrar, como el Diluvio Universal o el Génesis.
Por el contrario también creo que las dos ideas pueden coexistir, ya que desde mi punto de vista, creo que el
mundo, el universo, y los seres vivos que habitaron el Planeta Tierra en sus principios, tuvieron que surgir de
algún lugar, que alguien los tuvo que crear, pero también creo que a partir de esta creación, los seres
primitivos que poblaron la tierra fueron evolucionando hasta llegar a los que conocemos hoy en día.

También hay creacionistas que no son tan extremos en sus pensamientos. Tal y como otros creacionistas
afirman que las Escrituras explican el origen del Universo, y su evolución, hay otros como el Papa Juan Pablo
II, que a parte de no rechazar el evolucionismo, declara que Las Sagradas Escrituras explican que dios creó el
mundo, y que no fue creado como una casa para los dioses, sino para el servicio del hombre. El Papa remarca
que cualquier otra enseñanza sobre el origen del universo es ajena a las intenciones de las Escrituras.

Las explicaciones míticas del creacionismo sobre el origen del mundo, de la vida y del hombre, fueron lógicas
en la antigüedad ya que la gente no tenia la capacidad de comprensión que tenemos ahora y tenían que
explicar las cosas de forma fácil y de manera que las pudieran entender, como en la Biblia o las Escrituras, en
forma de relatos, de historias, o de cuentos. Lo que no me parece lógico es que hoy en día se continúe
creyendo en las leyendas y historias contadas en la Biblia tan ciegamente, ya que la gran mayoría de ellas no
tienen razonamiento lógico, y son imposibles de creer bajo mi punto de vista, un ejemplo de ello puede ser el
relato del arca de Noe.

En las dos teorías, hay un aspecto que coincide, ya que en el evolucionismo no se ha encontrado ninguna
explicación al origen de la vida que suplante a la divina, o por lo menos ninguna demostrable y en el
creacionismo se cree que fue Dios, pero no hay ninguna prueba que lo demuestre. En eso las explicaciones
míticas y religiosas se parecen entre si, ya que se limitan a hacer afirmaciones pero sin demostrarlas de
manera alguna, por lo que no hay forma de demostrar ni su verdad ni su falsedad.

Teoría de la síntesis abiótica

Se debe considerar que una de las teorías de mayor impacto para explicar el origen de la vida ha sido la del bioquímico ruso Alexandr lvánovich Oparin, este bioquímico público su libro llamado El origen de la vida.

En este libro se desarrolló una hipótesis nueva para resolver este antiguo problema, el cual consistía en señalar que en la Tierra primitiva recién formada, ya se habían producido los primeros compuestos químicos y que al combinarse habían dado lugar a un nivel de organización más alto, hasta llegar a la formación de las primeras células vivas, esta teoría hacía referencia a un proceso llamado evolución molecular, que se había iniciado con moléculas simples y luego había dado lugar a estructuras cada vez más y más complejas.

Oparin se basaba en el hecho de que existían evidencias que indicaban que la atmósfera primitiva era muy diferente de la actual, ya que carecía de oxigeno libre y en ella abundaba:

-Hidrógeno (H)

-Metano (CH₄)

-Amoniaco (NH₃)

-Ácido cianhídrico (HCN)

-Vapor de agua (H₂O)

-Y otros más

Entonces el ambiente era reductor, en el que esos compuestos reaccionaron entre si gracias a fuentes de energía como los rayos ultravioleta provenientes del Sol, que en ese tiempo entraban en grandes cantidades por que no se había formado la capa de ozono (O₃), de igual manera, también había:

-Descargas eléctricas producidas en las tormentas

-Calor provocado por las erupciones volcánicas

-Gran cantidad de elementos que producían radioactividad

-Rayos cósmicos.

Todas estas fuentes de energía contribuían a la formación de nuevos compuestos orgánicos y, así, poco a poco los mares primitivos se fueron inundando de materia orgánica, que a su vez dio lugar, poco tiempo después, a los primeros seres vivos.

Experimento de Miller-Urey

La teoría que estableció Oparin era interesante, pero desde el punto de vista científico, no era suficiente, era necesario demostrarla de alguna manera para que tuviera validez, para esto un joven químico estadounidense, Stanley L. Miller tuvo la respuesta, Miller era un estudiante que trabajaba bajo la dirección de Harold C. Urey, científico muy reconocido que ya había ganado el premio Nobel de Química en 1934 y que analizaba la composición de la atmósfera de la Tierra primitiva.

Miller ideó un experimento para reconstruir en un matraz las condiciones de la atmósfera de la Tierra de hace millones de años, su experimento consistió en lo siguiente:

El resultado que obtuvo fue una mezcla de aminoácidos, que son los componentes de las proteínas de los seres vivos, también encontró ácidos grasos, urea y otros compuestos orgánicos de alto peso molecular, de esta manera, Miller demostró que los componentes de los seres vivos sí podrían haberse formado de la manera en que lo proponía Oparin.

Después del experimento de Miller, hubo otros investigadores que repitieron la experiencia, utilizando fuentes de energía como los rayos UV, radiaciones y calor, con esto se obtuvieron los componentes de lípidos carbohidratos y de ácidos nucleicos.

Representación del experimento de Miller

Reacciones de condensación

Se habla demostrado que los monómeros que forman los compuestos biológicos se podrían haber formado bajo las condiciones de la atmósfera primitiva, sin embargo surgía la pregunta de cómo se podrían haber unido esos monómeros para dar lugar a polímeros, es decir, a moléculas grandes como las proteínas, los polisacáridos y los ácidos nucleicos.

Por ejemplo, los aminoácidos para formar una proteína, implica la eliminación de una molécula de agua por cada enlace que se forma, es evidente que este tipo de reacciones difícilmente podrían realizarse en el agua, así que se propuso que éstas se llevaran a cabo en las orillas de los mares, en los charcos, donde había arcilla y el agua se evaporaba.

Otra hipótesis, sustentada inicialmente por el bioquímico estadounidense Sidney W. Fox y sus colaboradores, propusieron que bajo condiciones de altas temperaturas se produce la polimerización espontánea de aminoácidos en compuestos protenoides, por esta razón, las zonas volcánicas también pudieron haber sido favorables para la formación de biomoléculas complejas.

Sistemas precelulares

Se debe considerar que en los mares primitivos el oleaje arrastraba biomoléculas formadas, con lo que se acumulaba materia orgánica:

-Lípidos

-Proteínas

-Ácidos nucleicos

-Carbohidratos

Hay que considerar que esas moléculas interactúan entre si y formaban pequeñas gotas en las que el medio interno quedaba aislado del externo, de modo que algunos componentes de Ia sopa primitiva quedaban atrapados dentro de esos sistemas precelulares.

Estas gotitas tenían periodos de duración variables y algunas pudieron durar lo suficiente para permitir que los componentes de su interior reaccionaran y comenzaran a tener procesos de metabolismo y reproducción muy sencillos.

Para demostrar la formación de estos sistemas precelulares, Oparin mezcló soluciones de proteínas y carbohidratos de alto peso molecular y obtuvo coacervados, estructuras parecidas a pequeñas células.

Por otro lado, Sidney, calentó mezclas de aminoácidos en una solución salina, y obtuvo el modelo de las microesférulas proteicas, las cuales se ven romo esferas limitadas por una membrana simple o doble.

Se debe considerar que todas estas estructuras o sistemas precelulares se pueden obtener fácilmente en el laboratorio, pero no se puede decir que al hacerlo se está generando o creando la vida

Durante uno o dos millones de años se fue perfeccionando este proceso de evolución química, hasta que se forraron estructuras capaces de auto conservarse, autorregularse y autorreproducirse, a estas estructuras se les llaman eubiontes o células primitivas, con esto la vida se había formado tras un largo proceso de evolución molecular

Teoría hidrotermal

sobre el origen de la vida: una turbina para LUCA

Bajo la luz de la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida, la membrana que “encerraba” el interior de LUCA debió ser permeable, a diferencia de las que encontramos en nuestras células (entre ellas, las neuronas). La pared de nuestras células está preparada para ser selectivamente permeable a los elementos que sirven para la vida de la célula, es decir, impermeable a la inutilidad o a lo peligroso). La pared de aquella primera célula, LUCA, debió de ser  todo lo contrario: en lenguaje llano, un coladero. 

¿Cómo pudo servir una membrana así al origen de la vida? Parece ser que LUCA estuvo en el lugar exacto en el momento justo.

Las fuentes hidrotermales son “chimeneas submarinas” que se suelen encontrar cerca de los lugares de actividad volcánica oceánica y que son ricas en elementos químicos que pueden “dar pie” a complejas reacciones químicas orgánicas. Podemos decir que son un concepto similar a la “sopa primitiva” pero en ellas, además, se añade algo que según la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida es clave: la diferencia de compuestos y temperatura entre lo que expulsa la fuente hidrotermal y el agua marina.

Lugares como las fuentes hidrotermales parecen indicados para la formación de moléculas vitales como el ARN o el ADN y, a la vez, parecen indicados para que estas protocélulas “aprendan” a obtener su propia energía. ¿Cómo? La clave está en la mencionada diferencia entre la chimenea de la fuente hidrotermal y el agua marina.

Ambos tipos de sustancias (la hidrotermal y el agua de mar) “contienen” diferente nivel de protones e iones. En esta diferencia hay energía simple. Escasa pero suficiente para alimentar a una célula.Si situamos entre la corriente hidrotermal y el agua marina una célula con membrana “aún sin terminar” como LUCA, estos protones e iones la atravesarán sin problema.

Podemos imaginarnos aquí a LUCA como un molino de viento que está empezándose a construir. Hasta este momento, tendríamos una estructura muy básica, una base y un poste, en mitad de una poderosa corriente de viento.

En esa situación, la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida postula que LUCA “se las arregló” para formar una primera proteína capaz de obtener energía de esa corriente, tal y como funciona una turbina pero a nivel micro, y a partir de esa energía forjar las a su vez energéticas moléculas de ATP. Esta proteína comenzó a ser capaz de convertir en útil la energía de la corriente hidrotermal de protones e iones: le permitió a LUCA fabricar su propia energía para así poder fabricar ATP y seguir disponiendo de energía.

aunque parece insignificante, en términos biológicos es una gesta impresionante. Pero, a pesar de impresionante, tenía sus limitaciones: LUCA logró obtener energía pero de haberse quedado así estaba supeditado a quedarse para siempre en esa corriente hidrotermal y bajo el agua marina si quería seguir vivo. Para “salir de ahí” necesitaba dos cosas: una membrana selectivamente permeable (y no un coladero como el que disfrutó hasta entonces) y nuevos elementos en su pequeña maquinaria de célula que le permitiesen generar sus propias corrientes de iones y no tener que estar supeditado a las que ya existían en el mundo, como las proporcionadas en las fuentes hidrotermales.

 El camino a la libertad

La evolución siguió su curso. Probablemente pereciesen millones de seres similares a LUCA durante este larguísimo trayecto a los siguientes pasos vitales según la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida: la generación de nuevas y utilísimas proteínas y la formación de esa membrana selectivamente permeable. 

Si las células necesitan una diferencia de sustancias entre su interior y el líquido en que están sumergidas, LUCA necesitó crear primero un interior diferenciado del exterior. Para eso debió impermeabilizar su membrana y volverla sólo selectivamente permeable a sustancias útiles y, a la vez, generar nuevas e ingeniosas proteínas capaces de mantener una diferencia equilibrada entre su interior y el exterior. Una diferencia equilibrada entre interior y exterior significa una diferencia energética.