La primera celda
Parece que la vida surgió hace al menos 3.800 millones de años, aproximadamente 750 millones de años después de la formación de la Tierra. Cómo se originó la vida y cómo se creó la primera célula son cuestiones de especulación, ya que estos eventos no pueden reproducirse en el laboratorio. No obstante, varios tipos de experimentos proporcionan evidencia importante que tiene que ver con algunos pasos del proceso.
Escala de tiempo de la evolución
La escala indica los tiempos aproximados en que se cree que ocurrieron algunos de los eventos principales en la evolución de las células.
Se sugirió por primera vez en la década de 1920 que las moléculas orgánicas simples podrían formarse y polimerizarse espontáneamente en macromoléculas en las condiciones que se cree que existen en la atmósfera primitiva de la Tierra. En el momento en que surgió la vida, se cree que la atmósfera de la Tierra contenía poco o nada de oxígeno libre, en cambio consistía principalmente en CO2 y H2.
además de cantidades más pequeñas de gases como H2, S y CO. Dicha atmósfera proporciona condiciones reductoras en las que las moléculas orgánicas, dadas una fuente de energía como la luz del sol o la descarga eléctrica, pueden formarse espontáneamente. La formación espontánea de moléculas orgánicas se demostró experimentalmente por primera vez en la década de 1950, cuando Stanley Miller (entonces un estudiante graduado) mostró que la descarga de chispas eléctricas en una mezcla de H2, CH4 y NH3, en presencia de agua, condujo a la formación de una variedad de moléculas orgánicas, incluidos varios aminoácidos. Aunque los experimentos de Miller no reprodujeron con precisión las condiciones de la Tierra primitiva, demostraron claramente la plausibilidad de la síntesis espontánea de moléculas orgánicas, proporcionando los materiales básicos de los que surgieron los primeros organismos vivos.
Formación espontánea de moléculas orgánicas. El vapor de agua se calentó a reflujo a través de una atmósfera que consiste en CH4, NH3 y H2, en el que se descargaron chispas eléctricas. El análisis de los productos de reacción reveló la formación de una variedad 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 bajo condiciones prebióticas plausibles. El calentamiento de 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 específico 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 especialmente capaz de servir como una plantilla y catalizar su propia replicación. En consecuencia, se cree que el ARN fue el sistema genético inicial, y se cree que una etapa temprana de la evolución química se basó en la autorreplicación Moléculas de ARN: un período de evolución conocido como el mundo del ARN . Las interacciones ordenadas entre el ARN y los aminoácidos evolucionaron hasta el presente. el código genético y el ADN reemplazaron eventualmente al ARN como material genético.
Autorreplicación del ARN. El emparejamiento complementario entre nucleótidos (adenina [A] con uracilo [U] y guanina [G] con citosina [C]) permite que una cadena de ARN sirva como plantilla para la síntesis de una nueva cadena con la secuencia complementaria.
Se presume que la primera célula ha surgido por el cerramiento del ARN autorreplicante en una membrana compuesta de fosfolípido. Como se analiza en detalle en el próximo capítulo, los fosfolípidos son los componentes básicos de todas las membranas biológicas actuales, incluidas las membranas plasmáticas de las células procariotas y eucarióticas. 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 unidas a grupos de cabeza solubles en agua 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.
Recinto de ARN autoreplicante en una membrana de fosfolípidos. Se cree que la primera célula se originó por el encerramiento del ARN autoreplicante y las moléculas asociadas en una membrana compuesta de fosfolípidos. Cada molécula de fosfolípido tiene dos hidrofóbicos largos.
El cercamiento del ARN autorreplicante y las moléculas asociadas en una membrana de fosfolípidos los habría mantenido como una unidad, capaz de autorreproducción y evolución posterior. La síntesis de proteína dirigida por ARN puede haber evolucionado ya en este momento, en cuyo caso la primera célula consistiría en ARN autorreplicante y su proteína codificada.
Para que funcionen los principios de la mutación y la selección natural en la teoría de la evolución, tiene que haber seres vivos para que trabajen. La vida debe existir antes de que pueda comenzar a diversificarse. La vida tenía que venir de algún lado, y la teoría de la evolución propone que surgió espontáneamente de los químicos inertes del planeta Tierra hace unos 4 mil millones de años.
Una pared celular de algún tipo para contener la celda
• Un plan genético para la célula (en forma de ADN)
• Una enzima capaz de copiar información del plan genético para fabricar nuevas proteínas y enzimas
• Una enzima capaz de fabricar nuevas enzimas, junto con todos los bloques de construcción para esas enzimas
• Una enzima que puede construir paredes celulares
• Una enzima capaz de copiar el material genético en preparación para la división celular (reproducción)
• Una enzima o enzimas capaces de encargarse de todas las demás operaciones de dividir una célula en dos para implementar la reproducción (por ejemplo, algo tiene que separar la segunda copia del material genético del primero, y luego la pared celular tiene para dividir y sellar en las dos nuevas celdas).
• Enzimas capaces de fabricar moléculas de energía para alimentar todas las enzimas mencionadas anteriormente
Obviamente, la célula de E. coli en sí misma es el producto de miles de millones de años de evolución, por lo que es compleja e intrincada, mucho más compleja que las primeras células vivas. Aun así, las primeras células vivientes tenían que poseer:
• Una pared celular
• La capacidad de mantener y expandir la pared celular (crecer)
• La capacidad de procesar “alimentos” (otras moléculas que flotan fuera de la célula) para crear energía
• La capacidad de dividirse para reproducirse
De lo contrario, no es realmente una célula y no está realmente vivo. Para tratar de imaginar una célula primordial con estas capacidades que se crean espontáneamente, es útil considerar algunas suposiciones simplificadoras. Por ejemplo:
• Quizás la molécula de energía original era muy diferente del mecanismo que se encuentra en las células vivas hoy en día, y las moléculas de energía resultaron ser abundantes y flotantes en el ambiente. Por lo tanto, la célula original no habría tenido que fabricarlos.
• Tal vez la composición química de la Tierra condujo a la producción espontánea de cadenas de proteínas, por lo que los océanos se llenaron con cantidades inimaginables de cadenas aleatorias y enzimas.
• Quizás las primeras paredes celulares formaban naturalmente esferas de lípidos, y estas esferas atraparon al azar diferentes combinaciones de sustancias químicas.
• Tal vez el primer proyecto genético fuera algo diferente al ADN.
Estos ejemplos simplifican los requisitos para la “célula original”, pero todavía es un largo camino para la generación espontánea de la vida. Quizás las primeras células vivas fueron completamente diferentes de lo que vemos hoy, y nadie ha imaginado todavía cómo podrían haber sido. Hablando en términos generales, la vida solo puede haber venido de uno de los dos posibles lugares:
• Creación espontánea: los procesos químicos aleatorios crearon la primera célula viviente.
• Creación sobrenatural: Dios o algún otro poder sobrenatural creó la primera célula viviente.
Y realmente no importa si extraterrestres o meteoritos trajeron la primera célula viviente a la tierra, porque los extraterrestres habrían llegado a existir a través de la creación espontánea o la creación sobrenatural en algún momento; algo tenía que crear las primeras células alienígenas.
Lo más probable es que pasen muchos años antes de que la investigación pueda responder completamente a cualquiera de las tres preguntas mencionadas aquí. Dado que el ADN no se descubrió hasta la década de 1950, la investigación sobre esta complicada molécula todavía está en su infancia, y tenemos mucho que aprender.
Hay muchas investigaciones que se realizan y muchas teorías están presentes en este contexto, pero ninguna de ellas está probada.
Una de ellas es que durante la vida marina algunas moléculas se juntaron y se convirtieron en macromoléculas que realizaban algunas funciones de creación de moléculas.
Empezaron a producir y procesar moléculas más pequeñas que las metabolizan e incluso producen moléculas más grandes y complejas.
Estas moléculas complejas agregan y forman orgánulos más complejos que finalmente conducen a su funcionamiento conjunto y formación de células.
Se considera que los virus son el vínculo entre los seres vivos y los no vivos. La razón es que permanecen como seres no vivos hasta que entran en contacto con un huésped adecuado y se convierten en seres vivos activos.
También es el hecho de que las mitocondrias que se conocen como centro neurálgico de la célula tienen su propio ADN. Entonces, su teoría es que los organismos separados, como las mitocondrias, comenzaron mutuamente a quedarse con las células y las parasitaron, lo que generó beneficios de ambos tipos.
Organismos unicelulares desarrollados a partir de varias macromoléculas y sus interacciones que conducen a la evolución de las células y la variada flora y fauna de hoy, incluidos nosotros mismos.
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Los microorganismos o microbios unicelulares aparecieron por primera vez en la Tierra hace 4.000 millones de años. Carecían de núcleo y membrana celular conocidos como procariotas.
Bueno, puede ser bien explicado por la evolución biológica. pasos de esto son:
Formación de protobiontes: – proteínas, lípidos, nucleótidos se formaron anaeróbicamente a través de la evolución química. estas macromoléculas se combinan para formar una estructura esférica conocida como protobiontes. Esta fue la macromolécula del alma viviente.
Formación de protocélulas: cuando los protobionts se convirtieron en la primera célula, se conocía como protocélulas.
Los ribonucleótidos se volvieron activos en protobiontes y se denominaron ARN (1er material genético). Las moléculas de Protien se comportaron como enzimas, por lo que las actividades vitales comenzaron en protocélulas también conocidas como eubiontes. Así que los eubiontes son la primera protocélula completa. La membrana plasmática también se desarrolla por completo.
Y luego se forma una célula procariota debido a la alta tasa de mutación del ARN. Se desarrollan enzimas respiratorias, ribosomas, formación de la pared celular y otra complejidad debido a la mutación.
Y después de la revolución O2 y O3 se forma la primera célula eucariota.
Gracias
