EL ORIGEN DE LA VIDA

Adriana Ariza Veguillas

EL ORGIEN DE LA VIDA

SÍNTESIS ABIÓTICA DE MOLÉCULASORGÁNICAS

1. Síntesis en una atmósfera reducida2. Impacto de meteoritos3. Síntesis sobre sulfuros metálicos en grietas del fondo

oceánico

PRIMERAS FORMAS BIOLÓGICAS1. ARN2. Formas más simples que precedieron al ARN

DATOS ACEPTADOS

Origen de la Tierra: 4.500 millones de años

Origen de la vida: 3.800 millones de años- Microfósiles de organismos con morfología

similar a las algas verde-azuladas actuales datan dehace 3.500 millones de años.

La vida, ¿se originó en la Tierra o llegó a laTierra desde algún punto de la galaxia? La vida comenzó de novo en la Tierra.

DATOS ACEPTADOS

Todos los organismos modernos desciendende un antecesor común.

- Vivió hace 3.200-3.800 millones de años

- Complejidad comparable a la de las bacteriasmodernas

- ¿Cómo surgió el antecesor común apartir de los componentes abióticos?

SÍNTESIS ABIÓTICA DE PEQUEÑASMOLÉCULAS ORGÁNICAS

TRES POSIBLES HIPÓTESIS:

Síntesis en una atmósfera reducidaImpacto de meteoritosSíntesis sobre sulfuros metálicos en grietas

del fondo oceánico

1. SÍNTESIS EN UNA ATMÓSFERAREDUCIDA

Experimentos deUrey-Miller:

- Mezcla de metano,amonio e hidrógeno.

- Descarga eléctrica.

Modelo de síntesisprebiótica deaminoácidos poracción de un rayo

Obtención de otras moléculas biológicamenteimportantes a partir de una mezcla de gasesreducida

Primer paso del origen de la vida en la Tierra:Formación de una sopa prebiótica (compuestos orgánicos

disueltos en medio acuoso)

Estudios recientes:

- Atmósfera primitiva nunca tuvo uncarácter altamente reducido

- ¿Estudios de Miller y otros estudios dequímica prebiótica son irrelevantes?

2. IMPACTO DE METEORITOS

Condritas carbonáceas:- Carbono orgánico- Aminoácidos y bases de ácidos nucleicos

La sopa prebiótica se habría originado enmaterial orgánico preformado que llegó a laTierra por medio de meteoritos y cometas.

¿El material orgánico preformado podríaresistir la elevada temperatura asociada a laentrada de grandes cuerpos en la atmósferay la posterior colisión con la superficie de laTierra?

Cálculos teóricos:- Composición y densidad de la atmósfera - Tamaño de los meteoritos

3. SÍNTESIS SOBRE SULFUROS METÁLICOSEN GRIETAS DEL FONDO OCEÁNICO

Puntos en los que agua a elevadísimatemperatura y rica en iones metálicos detransición y ácido sulfhídrico se mezclabruscamente con el agua fría del océano.

Sitios con alta actividad biológica.

Sulfuro hierro (II) + Ácido sulfhídrico

Pirita + Hidrógeno + Energía

Energía: Reducción de dióxido de carbono amoléculas capaces de albergar el origen dela vida.

No hubo sopa prebiótica

FeS + NiSReducción de monóxido de carbono

Monóxido de carbono: presente en grandescantidades en los gases que salen desde lasgrietas del fondo oceánico

Sulfuros metálicos: catalizan la síntesis de altavariedad de moléculas orgánicas a partir delmonóxido de carbono

EVOLUCIÓN DE LOSSISTEMAS AUTORREPLICATIVOS

Fuente de las moléculas orgánicasprebióticas.

Evolución de un sistema autorreplicativo.

¿ARN fue el primer material genético o fueprecedido por uno o varios materialesgenéticos más sencillos?

1. ARN COMO PRIMER MATERIALGENÉTICO

Mundo ARN desarrollado de novo: Fuente abiótica de nucleótidos Cadena de ARN catalizan la síntesis de su

cadena complementaria a partir demonómeros de ARN

Oxidación-reducción, metilación, síntesis deoligosacáridos, etc., formaron parte del mundode ARN antes de la síntesis de proteínas

-Material genéticoARN

- Catalizador síntesis de nucleótidos

Se desconoce:- Complejidad mundo RNA- Rango de reacciones catalizadas por ribozimas

Experimentos Ferris:

Unión de monómeros de RNA usandocomo catalizador un tipo de arcilla, lamontmorillonita.

Uso de minerales como adsorbentes ycatalizadores permitirían la acumulación deoligonucleótidos una vez que hubieradisponibles monómeros activos.

Unión mononucleótidos sobre montmorillonita (uotros minerales).

Moléculas de ARN bicatenario.Disociación de una de las cadenas con actividad

ARN-polimerasa.Cadena con actividad ARN-polimerasa copia su

cadena complementaria. Obtención 2ª moléculaARN-polimerasa.

2ª ARN-polimerasa copia 1ªARN-polimerasa paraproducir la segunda cadena complementaria.

El mundo ARN podría haber surgido a partir de un grupo denucleótidos

Formación de nucleótidos

1. Formaldehído AzúcaresMezcla compleja en la que la ribosa es uncomponente minoritario.

2. Base nitrogenada + Azúcar NucleósidoNo se ha conseguido en condicionesprebióticas.

3. Fosforilación de nucleósidos.Mezcla compleja de productos.

2. MATERIAL GENÉTICO MÁSSENCILLO Y PREVIO AL RNA

Sistemas de información

Análogos de ácidos nucleicos

Análogos de ácidos nucleicos:- Ribosa reemplazada por otro azúcar.- Forma furanosa de la ribosa reemplazada por

forma piranosa.

Análogos de ácidos nucleicos

1)Polinucleótidos con el isómero piranosil de laribosa (p-ARN):

- Doble hélice más estable que ARN.- Hélices se enrollan de modo más gradual. Las

cadenas se separan más fácilmente durante lareplicación.

- Dobles hélices de p-ARN estructuralmenteincompatibles con las formadas por ADN y ARN. Porlo tanto, p-ARN no habría sido capaz de intercambiarinformación con el ARN: Antecesor de ARN pocoprobable.

2) Ácido nucleico peptídico (ANP):- Esqueleto ribosa-fosfato sustituido por

esqueleto con grupos amida.- Doble hélice muy estable.- Monómeros de ANP ciclan cuando están

activos, lo que harían muy difícil la unión deestos monómeros en condiciones prebióticas.

Se puede transferir información desde el ANPal ARN

Complejidad de moléculas fácilmente

sintetizadas bajo las condiciones de la Tierraprimitiva

Moléculas con capacidad de contenerinformación y replicarse

METABOLISMO ANTES QUE GENÉTICA

Metabolismo antes que genética

Serie de reacciones pudo tener lugar enausencia de un polímero genético y, por

tanto, que primer polímero genéticoprobablemente apareció en un ambiente

bioquímico ya especializado

RNA precedido por un sistema más simple

CONCLUSIONES

Varias teorías sobre el origen de la materiaorgánica.

No hay evidencias suficientes para aceptar unade ellas de modo definitivo.

Varios escenarios alternativos puedenexplicar la evolución de entidadesautorreplicativas a partir de materia orgánicaprebiótica.

Basados en hipotéticas reacciones químicas.