¿Cuál fue la primera forma de vida que se formó en la Tierra? ¿Cómo se formó?

Cuando se trata de formas primitivas de vida, los límites entre la biología (lo que tiene que ver con los organismos vivos) y la química (lo que trata con moléculas que no necesariamente viven) desaparece. La transición de la vida no vida a la vida ocurre en un continuo. Algo así como el continuo en el espectro de colores, donde puedes señalar algunos lugares que son definitivamente azules, y algunos lugares que son definitivamente verdes, pero también hay puntos que son “azul-verde”, y no puedes forzar exactamente un opción para etiquetarlo como verde o azul.

Esto también se manifiesta cuando los biólogos intentan definir la vida. No existe una definición perfecta, sin embargo, la mayoría de nuestra investigación científica en esta área adopta una definición de trabajo: la vida es lo que se replica y evoluciona . Tenga en cuenta que la evolución es un concepto de nivel de población . Un individuo no puede evolucionar por sí mismo, a menos que sea capaz de producir una población nueva. Hay errores obvios, por ejemplo, dada esta definición, una mula, o una persona que ha superado su edad reproductiva, ¡no están vivos! Pero funciona bien en la mayoría de los casos.

En mi opinión personal, también es útil entender que la vida depende del contexto . Adoptando este punto de vista, un virus que actualmente ha infectado una célula está definitivamente vivo, un cuerpo humano que se derrite en el centro del sol definitivamente no lo es. Un gusano informático que está infectando una gran red está vivo, el mismo código sentado en una hoja de papel impresa no lo está.

En el contexto de la vida en la tierra orgánica, a base de agua, tenemos dos enfoques para responder a la pregunta de “¿cuál es la forma de vida más primitiva?”. Una es mirar los sistemas vivos más primitivos de los tiempos modernos. La otra es hacer una hipótesis sobre cómo podría haber sido una forma de vida primitiva en la tierra primitiva. Descripción completa: Ninguna de las dos tiene una respuesta clara, todas vienen con advertencias.

Para el primer enfoque, dada la definición de trabajo anterior, los virus pueden considerarse formas de vida primitivas. Sin embargo, el contexto en el que están vivos es otro sistema vivo (una célula independiente). Incluso hay virus que dependen de otros virus para estar vivos. Pero este ejemplo es comprensiblemente controvertido, porque la forma más primitiva de vida dependería de otro sistema vivo para estar vivo. Sin embargo, tenga en cuenta que una afirmación similar puede decirse sobre un ser humano individual (no podemos reproducirnos sin la ayuda de otro ser humano). Otra respuesta posible es apuntar a la célula sintética recientemente anunciada, capaz de vivir en el entorno rico en nutrientes (es decir, el contexto), que tiene el genoma más pequeño de cualquier organismo conocido de replicación independiente hasta la fecha. Si uno debe llamar a esta primitiva criatura de súper ingeniería, depende del gusto del lector.

Para el segundo enfoque, es informativo observar la investigación sobre los orígenes de la vida. Las teorías más comunes sobre el origen de la vida sugieren que en algún momento de la química prebiótica surgió una replicasa . Una replicasa es una molécula que puede copiarse a sí misma y posiblemente a otras moléculas similares. Por una multitud de razones, se sugiere que, entre las moléculas que tenemos en la vida moderna, el ARN es la sustancia química más adecuada para haber adoptado el papel de réplicas en la Tierra primitiva. El ARN es un polímero, muy similar al ADN, que puede almacenar información genética, pero también puede convertirse en una estructura enzimática y ayudar a catalizar reacciones químicas.

A pesar de que se han descubierto ARN catalíticos con capacidades impresionantes, todavía estamos muy lejos de encontrar una replicasa lo suficientemente buena que pueda autorreproducirse con un rendimiento lo suficientemente alto. Usted ve, se llama la captura 22 de autorreplicación: para tener una replicasa de alta eficiencia necesita una molécula complicada, para copiar bien una molécula complicada necesita una replicasa de alta eficiencia.

Está claro que replicar otras moléculas más simples es más fácil que la autorreplicación. Pero eso introduce un nuevo problema: parásitos, los que se copian pero nunca te copian. Estas moléculas parasitarias también pueden surgir debido a errores de replicación (conocidos como mutaciones). Una vez que aparecen en una población de replicadores, rápidamente consumen los recursos que usan los replicadores, y resultan en la extinción de todos.

¿Cómo puedes mantener replicas en presencia de parásitos? La respuesta es que las réplicas pueden cooperar. Si las réplicas se pegan juntas con la ayuda de una membrana (probablemente hecha de lípidos) y forman grupos, entonces estarán mejor que si se mezclan fácilmente con parásitos. Las moléculas cooperativas dentro de la membrana crecerán sin parásitos como resultado de producirse ellas mismas o entre sí y eventualmente podrían causar la división de la membrana. Ahora tenemos dos grupos, cada uno consistió en una membrana que encierra un conjunto de moléculas cooperativas (que la mayoría de la gente piensa que están basadas en ARN). Si cada una de estas dos nuevas “protocélulas” puede completar de forma independiente un ciclo como el descrito anteriormente, entonces estamos viendo una población de células claramente vivas.

Para resumir, creo que la forma de vida más primitiva (imaginable en la tierra) incluía elementos que se organizaban para cooperar, muy probablemente dentro de las membranas que se dividen. La forma más probable de cooperación implicó copiar otras moléculas. Teniendo en cuenta esto, una membrana que encierra elementos cooperativos, que podría someterse a ciclos completos de división, es la forma de vida más primitiva y más temprana que podría sugerir.

No hubo una primera forma de vida. La aparición de la vida fue muy probablemente un proceso muy lento donde todos los componentes se desarrollaron por separado. Hubo autocatalizadores de diferentes tipos en toda la tierra que corresponden a muchos de los procesos que consideramos necesarios para la vida de hoy.

La síntesis de estos procesos creó el ancestro común más reciente (MRCA) de toda la vida. Sin embargo, esto no surgió de un solo proceso abiótico. No hubo complejidad irreducible para ninguno de estos procesos. Más bien, hubo un grupo de procesos químicos no relacionados que se produjeron simultáneamente y muy juntos.

El ancestro común más reciente (MRCA) de todos los seres vivos fue probablemente una célula becteriana. Sin embargo, este MRCA probablemente compartió el océano con otra proto-vida.

La primitiva proto-vida probablemente fue acelular y no muy bien integrada. Nos sería difícil reconocer estos proto-organismos, ya que la vida celular domina la biosfera en la actualidad.

La proto-vida más antigua podría haberse formado completamente a partir de proteínas y lípidos sin ácidos nucleicos. Obtuvieron su energía de reacciones químicas y difusión electrolítica en material no orgánico.

Los minerales actuaron como catalizadores en lugar de enzimas. Los minerales no funcionarían tan bien como las enzimas porque los minerales no son muy específicos. Sin embargo, funcionarían lo suficientemente bien como para mantener un tipo de metabolismo para la “vida” prebiótica. Parte de esta vida prebiótica desarrolló enzimas que están hechas de proteínas.

El MRCA probablemente tenía catalizadores hechos de enzimas en lugar de minerales. Sin embargo, estas enzimas reemplazaron los minerales usados ​​como catalizadores en la “vida” prebiótica. Es muy probable que las enzimas sean homólogas a las superficies de ciertos minerales.

Probablemente, la membrana celular creció en una estructura mineral cuya superficie absorbía compuestos orgánicos. No habría células separadas en esta estructura mineral. Lo que llamamos metabolismo ‘evolucionó’ a medida que crecía la capa orgánica de la estructura mineral. Los ácidos nucleicos comenzaron a formarse dentro de esta capa orgánica en los bordes donde la capa orgánica comenzó a romperse.

Así que creo que hay una membrana más vasta en una superficie mineral que es el ancestro común más distante de todos los seres vivos. Las formas se parecen vagamente a las células procariotas desprendidas de ella. Sin embargo, la mayoría de esas células desaparecieron. Solo había una célula bacteriana que demostró ser robusta y lo suficientemente plástica como para sobrevivir miles de millones de años. Esta célula bacteriana es el ancestro común más reciente.

Nadie lo sabe con certeza, por supuesto. Pero la hipótesis más plausible hasta ahora es la inspirada por las investigaciones de Peter Mitchel et al.

Ninguno de los ADN primero, primero ARN, primero proteínas o primeros modelos de membrana celular que todavía se manejan son verdaderamente compatibles con las leyes establecidas de la química y la física. La noción inicial de que las primeras instancias identificables de biología eran moléculas autoreplicantes desnudas (cadenas de ADN, ARN o proteína) o burbujas de lípidos “vacías”, es profundamente defectuosa. No está presentado, ni siquiera se le puede dar una base heurística sólida. Es uno de esos mitos que se ha deslizado insidiosamente en círculos científicos sin un desafío serio. Junto con las nociones igualmente imprácticas que involucran panspermia. Por no hablar de la debilidad mental de que “Dios lo hizo”

Hoy en día, un modelo mucho más plausible que es consistente con los principios conocidos de la física y la química se deriva del descubrimiento de los respiraderos hidrotermales alcalinos de aguas profundas.

Este modelo proporciona la coevolución de enzimas, nucleótidos y, lo que es más importante, el componente que a menudo se pasa por alto, pero absolutamente crucial, una membrana celular equipada con medios de influjo selectivo de nutrientes y salida de desechos.

Las plumas generadas por los respiraderos proporcionan grandes matrices de cavidades del tamaño de las celdas catalíticas, completas con precursores químicos adecuados, flujo y energía favorable que finalmente traen las probabilidades dentro de límites razonables.

Este escenario se analiza detenidamente en el capítulo 9 de mi reciente libro ” El generador de intrincadas: empujar hacia arriba la química y la geometría”.

Hay tres dominios conocidos de la vida: Bacteria, Archaea y Eukariota. Se considera que provienen de un último ancestro universal, también conocido como el último ancestro común universal o (LUCA).

Los Eukariota, que incluyen todas las plantas, animales, hongos, algas y protozoos, han cambiado mucho con respecto al antepasado original. Ellos (nosotros) somos de hecho híbridos, nuestras mitocondrias son bacterias simbióticas y otras bacterias simbióticas permiten que las plantas se sinteticen.

Tanto las bacterias como las arqueas tienden a ser mucho más pequeñas que las células de Eukariote y tienen planes corporales más simples. Originalmente, se creía que las arqueas eran un grupo inusual de bacterias, pero un estudio detallado mostró muchas diferencias en su bioquímica de otras formas de vida. Tanto ellos como las bacterias explotan una amplia gama de fuentes de energía, y las arqueas son notables por ser capaces de florecer en ambientes extremos que matarían a cualquier otra cosa.

Una especulación razonable es que “LUCA” era físicamente como las bacterias y arqueas. Es razonable deducir que se habría adaptado a un entorno y fuente de energía en particular. Trabajando, que es mucho más difícil.

No hay ninguna base para decir que un grupo particular de Bacteria o Archaea sea “el más primitivo”. Posiblemente uno es y vive tanto como lo hizo LUCA, pero esto sigue siendo especulativo.

Los virus definitivamente NO son vida primitiva. Dependen de la existencia de otras células vivas. Comúnmente se los considera como “genes escapados”, aunque pueden tener varios orígenes diferentes y algunos pueden ser versiones degeneradas de otra cosa.

LUCA probablemente no era la forma de vida original. Una hipótesis interesante es que hubo dos orígenes: una criatura de vida libre que no tenía un buen mecanismo para reproducirse y un autorreplicador primitivo que inicialmente parasitó a los demás. En algunos casos, tal vez solo uno, la relación se volvió simbiótica y se produjo un organismo mucho más eficiente. Un organismo que podría beneficiarse mucho más fácilmente de la Selección Natural, ya que los autorreplicantes como genes podrían evitar demasiada variación y corto plazo.

Si tenemos suerte, podríamos encontrar la respuesta en Marte. Debido a que los meteoritos marcianos caen a la Tierra, es posible que LUCA haya comenzado en Marte y aún se puedan encontrar restos allí.

Este sigue siendo un tema de debate.

El problema es que es extremadamente difícil abarcar todo lo que percibimos como “vivir” en una definición única sin dejar que las cosas “obviamente” no estén vivas como cristales, robots auto duplicados o algunos programas de computadora, mientras se incluyen cosas como mulas , hormigas obreras estériles o todos los diferentes miembros de un hombre portugués o’war.

Para hacer las cosas más difíciles, hay virus y plásmidos, que muchos especialistas no consideran seres vivos, tiran priones en la mezcla y tienes una línea muy difícil de trazar entre “vivo” y “no vivo”.

Y hay muchos otros casos “limítrofes”. Echa un vistazo a esto: la vida

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Los microorganismos deben parecerse a las primeras formas celulares de vida en la Tierra, que son las siguientes, A) Hipertermófilas oxidantes de H2.
B) Archaea acidófila.
C) el Nanoarchaeota.
D) Termófilos fermentativos.

Donde hipertermófilo es un organismo que prospera en ambientes extremadamente cálidos,

A partir de Abiogenesis, encontrará que hay varias hipótesis sobre esta cuestión aún por resolver.

Mi hipótesis favorita es la formación y ruptura de cadenas de carbono, junto con superposiciones moleculares, que mutaron y desarrollaron mayores cantidades y variaciones a través de la temperatura y la luz, que eventualmente desarrollarían habilidades para impulsar y alejar las fuentes de energía. Eso y alrededor de 4 mil millones de años con a b.

La replicación es la primera habilidad de la vida. La variación debido a la selección viene después. Tal vez tenga una buena idea de este tema si estudia formas de vida complejas y las rastrea a formas más simples y simples. Historia evolutiva de la vida.

Ese es el patrón indiscutido. Las formas de vida más simples son las formas de vida más tempranas y luego cada vez más complejas a medida que pasa el tiempo.

La primera, o una de las primeras formas de vida, debe haberse basado en el ARN. Podría haber un precursor del ARN que fuera compatible con él, y el ARN podría haber resultado de una transcripción. Casi todos los científicos coinciden en que la vida se originó como un mundo de ARN, que se basó en el ARN como catalizador, es decir, en ribozimas en lugar de enzimas. El ARN también fue, como lo es hoy, usado como un portador de genes. En mi opinión, es probable que el ADN se usara bastante temprano como un portador de genes a largo plazo. Creo que las primeras formas de vida celular dieron como resultado el núcleo eucariota. Cytosol fue agregado cuando la traducción había sido inventada. La teoría que describe esto es la teoría de escape de organelos, que se describe en

Conceptos erróneos en las teorías de la evolución

Depende de tu definición de “vida”. En este momento, la forma más primitiva que se encuentra es probablemente un virus pequeño.

La vida actual no está formada, evoluciona. ¿Cómo surgió lo primero que llamaríamos “vida”? Hay algunas posibilidades, pero para saber cuál sucedió en realidad requeriría una máquina del tiempo. (Y entonces la respuesta probablemente sería “fue traída a tiempo por la máquina del tiempo”).

Esta es solo una teoría, pero sé con seguridad que es algún tipo de pez. Personalmente creo que es el celacanto, un pez primitivo que se puede encontrar en Sudáfrica.