UNIDAD I: BASES DE ESTUDIO CELULAR Y ORIGEN DE LA VIDA TEMA: El origen de los primeros organismos (procariotas y eucariotas) Objetivo: Comprender la estructuración y formación de la vida mediante el uso y manejo de conceptos para organizar y ordenar la secuencia del estudio de los seres vivos

I. CONTENIDO CIENTÍFICO:Algunas de las incógnitas más grandes de los tiempos actuales en Biología y en algunas otras ramas de la ciencia son: ”Como se originó la vida en la tierra? Cuáles fueron las condiciones para que hubiese vida en nuestro planeta? Como se formó el planeta donde habitamos? Aunque a primera vista parece que la evolución de las células y, por tanto, de la vida ha sido un proceso muy lento, debemos tener presente que a partir del Periodo Cámbrico (hace unos 570 millones de años) la evolución de los eucariotas dio lugar a la enorme diversidad biológica que hoy conocemos.Muchas han sido las teorías que tratan de dar respuesta al origen de la vida sobre la tierra. Una de ellas ha sido denominada la Síntesis Prebiótica (Prebiótico quiere decir”Antes de la vida en la tierra.”), este fue un término utilizado en 1924, por el bioquímico ruso Alexander Oparin.Oparin postulo que, gracias a la energía procedente primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de los gases atmosféricos dieron lugar a unas moléculas orgánicas llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos y ácidos nucleicos.Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo, lo que el llamo Caldo Primordial. Al concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.

Evolución Progenota.Los sistemas biológicos de la primera célula debían tener la capacidad de replicarse. EL antecesor de todas las células fue el progenota. Consistía en un sistema biológico con ácidos nucleicos y ribosomas, que permitiría la traducción de la información genética en proteínas.Fue el ácido ribonucleico (ARN) el encargado de portar la información genética, ya que posee capacidad enzimática que el ácido desoxirribonucleico (AND) no posee.La tierra ha contado con una superficie sólida de rocas durante unos cuatro mil millones de años. Los fósiles más antiguos, esferas microscópicas aisladas parecidas a las bacterias modernas, tienen aproximadamente 3500 millones de años. Durante los primeros 3000 millones de años, la célula experimentó un profundo desarrollo evolutivo; estaba dedicada casi literalmente, a desarrollar sus estructuras funcionales, para dar origen a las células eucariontes. Una de las teorías más aceptadas que proponen como fue ese origen, es la de Lynn Margulis, la cual establece que las mitocondrias, los cloroplastos y los flagelos de las células eucariontes, no son sino los remanentes de procariontes que se simplificaron a lo largo de un proceso de endosimbiosis. Se basa en el hecho de que existe material genético en cloroplastos y mitocondrias que es independiente del contenido nuclear.

La primera célula eucariotaLos primeros fósiles (no seguros del todo) de células eucariotas son de hace 2 100 millones de años (mina Empire, en Míchigan, Estados Unidos). Los primeros fósiles seguros son de hace 1 500 millones de años (dolomía de Amelia, en Australia). Con estos datos se puede afirmar que la evolución desde los procariotas hasta los primeros seres unicelulares eucariotas fue un proceso muy lento que duró entre 1 400 y 2 300 millones de años. Sobre cómo se originó la primera célula eucariota hay dos hipótesis que no son excluyentes:

Hipótesis autógena de Taylor y Dobson. Al compartimentarse una gran célula procariota mediante membranas se formaron algunos orgánulos de la célula eucariota (núcleo, retículo endoplasmático, aparato de Golgi y vacuolas).

Hipótesis de la endosimbiosis en serie de Lynn Margulis.- Según ella, la célula eucariota procede de una célula ancestral anaerobia que habría englobado varias células procariotas entre las que se habría establecido una relación de simbiosis. Cada una de estas se habría transformado en un orgánulo celular. Así, las cianobacterias originarían los cloroplastos; las bacterias aeróbicas, las mitocondrias; las bacterias espiroquetas, los cilios y los flagelos; etc.

De acuerdo con la teoría de la simbiosis del origen de las células eucariontes, los que antes eran microorganismos independientes se reunieron como célula hospedadora y hospedada primero por casualidad y después formando asociaciones más estables. Con el paso del tiempo y conforme la presión evolutiva favorecía dichas asociaciones, los microorganismos simbiontes llegarían a estar unidos permanentemente en un nuevo tipo de célula formado por componentes interdependientes entre sí que identificamos como organelos celulares.

Margulis ha propuesto, que la secuencia de los eventos que condujeron a la aparición de los eucariontes estuvo precedida por la presencia, en la tierra primitiva, de procariontes ancestrales entre los cuales existían formas heterótrofas y otras fotoautótrofas.

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1 - LA EVOLUCIÓN DE LOS ORGANISMOS PROCARIÓTICOSLos distintos pasos descritos hasta ahora debieron de dar lugar a los primeros seres vivos. Posiblemente se trató de organismos similares a las bacterias fermentadoras, como las actuales del género Clostridium, aunque naturalmente su maquinaria bioquímica sería mucho más simple.Estos organismos debieron de sobrevivir a base de fermentar los componentes orgánicos que se habían formado a lo largo de millones de años de evolución química. La disminución de la cantidad de materia orgánica, como consecuencia de los propios procesos de fermentación, debió de estimular el desarrollo de los primeros organismos fotosintéticos.Parece ser que la fotosíntesis basada en el SH2 como fuente de hidrógeno y electrones, como lo hacen en la actualidad las bacterias del azufre, es anterior a la fotosíntesis basada en el H2O. Esta hipótesis se fundamenta en el hecho de que la atmósfera primitiva de la Tierra era rica en SH 2. Además, la maquinaria bioquímica que se necesita para la fotosíntesis basada en el SH2 es menos compleja que la fotosíntesis basada en la fotolisis del H2O.

No obstante, la abundancia de H2O trajo este tipo de fotosíntesis. Los primeros organismos en dar este gran paso debieron ser similares a las cianobacterias, llamadas también algas verde-azuladas. Las cianobacterias actuales, como las del género nostoc, son organismos procariotas que forman colonias multicelulares de aspecto filamentoso.Durante 2000*106 años siguientes (hasta hace 1500*106 años) estos organismos revolucionaron la composición química de la atmósfera. La producción de oxígeno transformó la atmósfera reductora en una atmósfera oxidante y se formó además una capa de ozono (O3) que filtró considerablemente los rayos ultravioleta.El oxígeno comenzó a concentrarse en la atmósfera en un porcentaje superior al 1% hace unos 2000*106. Esto se sabe porque los granos del mineral de uranio llamado uraninita se oxidan rápidamente si la concentración de oxígeno es superior al 1%. El óxido de uranio así formado se disuelve en el agua y es arrastrado hacia los mares donde se mantiene en disolución. Efectivamente, sólo encontramos depósitos de uraninita en sedimentos que tiene una antigüedad superior a los 2000*10 6años y no se encuentran cuando los estratos son más jóvenes. Un resultado similar lo proporcionan los estudios basados en la formación de los depósitos de óxido de hierro.

2 - EL ORIGEN DE LOS EUCARIOTASEs difícil distinguir entre los microfósiles de hace miles de millones de años si son procariotas o eucariotas. Sabemos que ambos tipos de células se diferencian en su aspecto, tamaño, morfología, bioquímica, etc.

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V. BIBLIOGRAFÍA:González E., Gutiérrez M. 2011. Guía de estudios para el examen extraordinario de Biología II. Universidad Nacional Autónoma de México. Escuela Nacional Colegio de Ciencias y Humanidades Plantel Sur.J. L. Sánchez Guillén. La célula. Teoría celular.

Ms. Yissela Ramos.DIRECTOR/A DE ÁREA

Ing. Félix Falconí Ontaneda.DOCENTE

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