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Origen de la vida y eras geológicas.

ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA TIERRA.   

La formación de la Tierra y el resto del sistema solar está vinculada con la formación del universo. Hay datos que sugieren que el Universo no siempre estuvo disperso como lo esta ahora. Parece ser que hace 10 000 a 20 000 millones de años, el Universo era un cuerpo infinitamente compacto que estalló (el Gran Estallido o Big Bang), dispersando su materia en el espacio. Esta  materia se ha estado desplazan­do desde entonces, por lo cual el Universo esta en continua expansión. Cuando la materia se enfrió se formaron los átomos de diferentes elementos, en particular hidrógeno y helio.Nuestro sol es una estrella que se formo hace 5 000 a 10 000 millones de años. Cuando la materia solar fue comprimida por fuerzas gravitacionales entró en ignición, produciendo una enorme cantidad de calor. Este calor desencadeno la formación de otros elementos a partir de hidrógeno y helio. Parte de esta materia fue expulsada del sol y se unió con detritos, polvo y gases alrededor del sol para formar los planetas.La Tierra tiene unos 4 600 millones de años. La materia que la constituía originalmente se compactó como resulta­do de fuerzas gravitacionales; los elementos mas pesados -níquel y hierro- formaron el núcleo central, los elemen­tos de peso intermedio dieron origen al manto, y los ligeros permanecieron en la superficie. La primera atmósfera, formada en gran medida por los elementos mas ligeros; a saber: hidrogeno y helio, se perdió del planeta debido a que las débiles fuerzas gravitacionales terrestres no pudie­ron retener dichos elementos.Se cree que al principio la Tierra era fría. Conforme continuaba  la compactación gravitacional se acumuló calor, al que contribuyó la energía de la desintegración radiactiva de algunos elementos. Este calor escapaba en ocasiones a través de fuentes termales y volcanes, que también produ­jeron gases. Estos gases constituyeron la segunda atmósfe­ra de la Tierra primitiva. Era una atmósfera reductora, con poco o nada de oxigeno libre. Entre esos gases se incluían dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H20), monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2). Tam­bién es posible que la atmósfera primitiva contuviera algo de amoniaco (NH3), sulfuro de hidrógeno (H2S) y metano (CH4). A medida que la Tierra se enfriaba con lentitud, se condensaba vapor de agua hasta que comenzaron a caer lluvias torrenciales, que formaron los océanos. La precipi­tación pluvial erosiono la superficie terrestre, aportando minerales a los océanos y haciéndolos salados.    

ORIGEN  DE LA VIDA. 

Se cumplieron cuatro requerimientos para la evolu­ción química de la vida: 1 - ausencia de oxigeno libre, 2 - energía, 3 - "bloques de construcción" químicos, y 4 - tiempo.  1 - Primero, la vida sólo pudo haber comenzado en ausencia de oxigeno libre. El oxigeno es muy reactivo y habría degradado las moléculas orgánicas que son un paso necesario para el origen de la vida. Sin embargo, debido a que la atmósfera terrestre era fuertemente reductora, cualquier oxigeno li­bre habría formado óxidos con otros elementos. 2 -Un segun­do requerimiento era un lugar de alta energía, con violentas tormentas eléctricas, vulcanismo generalizado, bombardeo de meteoritos e intensa radiaci6n, incluyendo radiación ultravioleta del sol. Tal vez el sol "joven" producía mas radiación ultravioleta que el actual, además de que la Tierra carecía de una capa de ozono protectora que bloqueara gran parte de esa radiación. 3 -En tercer lugar, deben haber estado presentes las sustancias químicas necesarias como constituyentes para la evolución química. Entre ellas se incluían agua, minerales inorgáni­cos disueltos  y los gases de la atmósfera primitiva.  4 - Un último requerimiento fue tiempo suficiente para que las moléculas se acumularan y reaccionaran. La edad de la Tierra, de unos 4 600 millones de años, es un tiempo adecuado para la evolución química. Dado que las moléculas orgánicas son los componentes esenciales para los organismos vivos, consideremos la for­ma en que pudieron haberse originado. El concepto de que moléculas orgánicas sencillas como azúcares, nucleótidos y aminoácidos pudieron formarse de manera espontánea a partir de materia prima no viva fue propuesto por vez primera en el decenio de 1920 por  Oparin, bioquímico ruso.Su hipótesis fue sometida a prueba en el año de 1953 por Miller y Urey, quienes diseñaron un aparato que simulaba las condiciones que se pensaba prevalecieron en la Tierra primitiva. La atmósfera con que partie­ron era rica en hidrógeno metano agua y amoníaco. Sometieron esta atmósfera a una des­carga eléctrica, que simulaba relámpagos. El análisis de las sustancias producidas en una semana reveló que se habían sintetizado aminoácidos y otras moléculas orgánicas.     Oparin concibió que durante largos periodos las mo­léculas orgánicas pudieron acumularse en los mares some­ros, como un "mar de sopa orgánica". Considero que en tales condiciones las moléculas orgánicas más pequeñas (monómeros) se habrían unido para formar moléculas grandes (polímeros). Con base en datos acumulados desde la época de Oparin, la mayoría de los científicos piensan que la polimerización que habría formado proteínas, áci­dos nucleicos y otras grandes moléculas orgánicas no pudo ocurrir en mares someros sino que es posible que haya  ocurrido en  la superficie de las rocas o arcilla en cuyo caso la polimerización es mas probable y puede demostrarse experimentalmente. Los polímeros formados (es decir las grandes moléculas) se ensamblaron entre si constituyendo los llamados protobiontes estructuras parecidas en varios sentidos a formas de vida sencilla pero que no pueden ser considerados células vivas. Estos protobiontes a menudo “crecían” y se dividían. Su ambiente interno era químicamente distinto al ambiente externo, y en algunos casos podían ocurrir en su interior reacciones químicas es decir presentaban cierto metabolismo. Los científicos han logrado obtener varios tipos de protobiontes: microsfera, liposomas, coacervado. Oparin formo coacervados a partir de mezclas relativamente complejas durante sus experimentos, pero no puede considerarse células vivas sino “precélulas”.    

EVOLUCIÓN CELULAR   

Es incuestionable qué las primeras células en surgir fueron procarióticas. En rocas de Australia y Sudáfrica se han obtenido fósiles microscópicos de células procarióti­cas con 3100 a 3 400 millones de años de antigüedad. Algunas de las primeras células pueden haber sido heterótrofas es decir que obtenían del medio las moléculas orgánicas que requerían. Estos organismos primitivos tal vez consumían muchos tipos de moléculas que se habrían formado espontáneamente a lo largo de millones de años. Obtenían la energía necesaria para la vida fermentando estos compuestos orgánicos que abundaban a su alrededor. La fermentación es un proceso anaerobio es decir que ocurre en ausencia de oxígeno. Por lo que los primeros seres vivos eran organismos unicelulares, heterótros y anaeróbicos. Antes de que se agotara la existencia de moléculas orgánicas generadas espontáneamente, podrían haber ocurrido mutaciones que dieron origen a organismos con una clara ventaja evolutiva, obtener la energía a partir de la luz solar mediante el proceso de la fotosíntesis. Surgieron así los seres autotróficos fotosintéticos. Los primeros autótrofos fotosintéticos en romper moléculas de agua a fin de obtener hidrógeno fueron las cianobacterias. EI agua es muy abundante en la tierra, y la ventaja selectiva de romper estas moléculas permitió a las cianobacterias prosperar. En el proceso de rotura se libe­raba oxigeno (O2). A1 inicio, el oxigeno liberado por la fotosíntesis oxidó minerales del océano v la corteza terres­tre. Con el tiempo se libero mas oxigeno del que podía ser absorbido por estos sumideros (grandes depósitos), y di­cho gas comenzó a acumularse en los océanos y la atmós­fera.Las Cianobacterias  aparecie­ran hace unos 3 100 a 3 400 millones de años. Las rocas de ese tiempo contienen restos de clorofila.  Hace unos 2 000 millones de años, las cianobac­terias habían producido oxigeno suficiente para que la atmósfera comenzara a cambiar de manera significativa.A1 aumentar el contenido de oxigeno de la atmósfera, surgieron organismos aerobios que podían utilizarlo durante la respiración aeróbica.EI incremento del oxigeno atmosférico tuvo un profundo efecto en la Tierra y en la vida. Primero, el oxigeno de la atmósfera superior reaccionó  para formar ozono, 03. EI ozono protege a la Tierra al reflejar gran parte de la radiación ultravioleta proveniente del sol e impedir que llegue a la superficie terrestre. Permitió a los organismos vivir más cerca de la superficie en los ambientes acuáticos e incluso en tierra. Debido a que la energía de la radiación ultravioleta había sido necesaria para la formación espon­tánea de moléculas orgánicas, la síntesis de estas disminu­yó. Muchos de los seres anaeróbicos fueron afectados por el oxígeno y desaparecieron como especie.    

APARICIÓN DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS (TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA)  

Es lógico considerar que los ancestros de los organismos modernos eran muy sencillos. Entre los organismos mo­dernos, las formas mas simples de vida celular son los procariotes. Recuerda que estas células carecen de envoltura nuclear así como de otros organelos membranosos, como mitocon­drias, retículo endoplásmico· cloroplastos y complejo de Golgi     Los eucariotes (células con núcleo verdadero) aparecieron en el registro paleontológi­co hace 1500 a  1700 millones de años. La teoría endosimbiótica, sugiere que las mitocondrias, los cloroplastos y quizás incluso los centríolos y los flagelos pueden haberse originado a partir de relaciones simbióti­cas entre dos organismos procarióticos. De este modo, los cloroplastos se consideran antiguas bacterias fotosintéticas (pero por lo general no cianobacterias), y las mitocondrias, antiguas bacterias aerobias. Estos endosimbiontes fueron “ingeridos” originalmente por la célula huésped pero no digeridos. Sobrevivieron y se reprodujeron junto con la célula huésped, de modo que las generaciones sucesivas de esta también contenían endo­simbiontes. Los dos organismos desarrollaron una rela­ción mutualista, y con el tiempo el endosimbionte perdió la capacidad de vivir fuera de su huésped.Esta teoría estipula que cada uno de estos socios apor­tó a la relación algo de lo que el otro carecía. Por ejemplo, las mitocondrias dieron la capacidad de realizar la respi­ración aerobia, de la que carecía la célula huésped original; los cloroplastos dieron la capacidad de realizar la fotosíntesis.  La célula huésped propor­cionó un hábitat seguro y materias primas o nutrimentos.La principal prueba en favor de la teoría endosimbió­tica es que mitocondrias y cloroplastos tienen su propio ADN  (en un cromosoma circular, de manera muy parecida a como ocurre en los procariotes) y sus propios ribosomas (parecidos a los ribosomas procarióticos más que a los eucarióticos). Además, es posible matarlos con un antibiótico que afecte a bacterias pero no a células eucarióticas. Mitocondrias y cloroplastos están protegidos por una doble membrana. Se cree que la membrana externa se desarrolló por la invaginación de la membrana plasmática de la célula huésped, y que la interna se formó a partir de la membrana plasmática del endosimbionte.Sin embargo esta teoría no explica como el material genético en el núcleo llegó a rodearse de una membrana nuclear. 

ERAS GEOLÓGICAS Y BIODIVERSIDAD  

Los sedimentos de la corteza terrestre consisten en cinco estratos de roca principales, cada uno subdividido en es­tratos menores, colocados los más recientes sobre los más antiguos. Estas capas de roca se formaron por la acumula­ción de fango y arena en los lechos de océanos, mares y lagos. Cada uno contiene algunos fósiles característicos que ayudan a identificar depósitos que se formaron más o menos al mismo tiempo en diferentes partes del mundo. El tiempo geológico  se ha dividido en eras, subdividida   en períodos, a su vez compuestos por épocas. Entre las principales eras hubo perturbaciones geológicas generalizadas (que ayudan a diferenciar dichas eras), las cuales elevaron o hundieron amplias regiones de la superficie terrestre y formaron o eliminaron mares inte­riores someros. Estas perturbaciones influyeron en la evolución de los  organismos marinos y terrestres.Nosotros solamente estudiaremos las características principales de las distintas eras geológicas relacionadas con la evolución de la vida.   

De acuerdo con el esquema, consideremos que los acontecimientos que tuvieron lugar en la tierra durante 3500 millones de años lo pudiéramos resumir en solo doce horas. Es decir que el origen de la vida habría ocurrido a la hora cero. Podemos ver que la era precámbrica o arqueozoica duró aproximadamente unas seis horas. En esa enormidad de tiempo de dos mil millones de años solo existieron organismos unicelulares y la evolución fue un proceso muy lento. Desde las seis horas hasta las diez, los organismos se multiplicaron y diversificaron. Aparecieron los primeros seres pluricelulares no solo en los océanos sino también en las riveras. A ese período de tiempo se le llamó era proterozoica. De las diez a las once; la era paleozoica se caracterizó por la abundancia de peces y los primeros seres vivos exclusivamente terrestres. De las once a las doce menos cuarto fue el tiempo del predominio de los saurios durante la era mesozoica. En ese reloj de doce horas el hombre (Homo sapiens) habría surgido diez segundos antes de completarse las doce durante el período cuaternario de la era cenozoica.

Hay pruebas que la  vida surgió en la llamada era precámbrica  hace unos  3 500 millones de años, la cual comenzó conjuntamente con la formación de la corteza terrestre, cuando ya existían rocas y montañas; y habían comenzado los procesos de erosión  y  sedimenta­ción.Se  caracterizó por actividad volcánica generalizada y gigan­tescos levantamientos que dieron origen a montañas. EI calor, la presión y los movimientos geológicos destruyeron la mayor parte de los fósiles. Sin embargo se han recuperado fósiles de lo que parecen ser cianobacterias en varias formaciones de esta era.La segunda era o era proterozoica, comenzó hace unos 1 500 millones de años y se supone que duro casi 1 000 millones de años. Se caracterizó por la acumulación de grandes cantidades de sedimento. Los fósiles hallados en rocas de la era proterozoica  presentan ejem­plos irrefutables de algunos grupos importantes de bacte­rias, hongos, protistas (incluyendo algas multicelulares) y animales.La tercer era o paleozoica comenzó hace unos 570 millones de años. Los depósitos más ricos en fósiles datan de comienzos de esta era donde es posible observar una gran explosión de vida. En los mares abundaban todo tipo de criatura nadadora, caminadoras y excavadoras. Hubo formas parecidas a los arácnidos, algunos de cuyos descendientes como la cacerola de mar existen en la actualidad. El lecho marino estaba cubierto de esponjas corales caracoles y otros animales excepto por los animales cordados es decir el filum animal que incluye a los vertebrados. Durante el principio de esta era surgieron animales que pudieron adaptarse a la vida terrestre, sin embargo la vida en los mares llego a ser tan rica en cuanto a cantidad y variabilidad de especies que puede decirse que fue la “edad de los peces”.  De los finales de esta era es posible encontrar fósiles de tiburones, incluso un grupo de peces particular de aleta lobulada algunos de los cuales se considera ancestros de los vertebrados terrestres. En l939 en la costa de Madagascar se capturó un ejemplar de pez con aleta lobulada llamada Celacanto el cual se consideraba hasta ese momento extinto. La cuarta era corresponde a la mesozoica que comenzó hace unos 248 millones de años. Se divide en tres períodos llamados triásicos, jurásico (el más conocido) y cretácico. La característica sobresaliente de esta era es el origen, diferenciación y extinción de una gran variedad de reptiles, por lo que  se la conoce como edad de los reptiles. Desde el punto de vista botánico  fue dominada por las gimnospermas hasta la mitad del período cretácico, cuando fueron sustituidas por las planta con flores o angiospermas. Los representantes más conocidos de esta era son los dinosaurios pero existen en la actualidad representantes sobrevivientes de aquellos tiempos que han sufrido pocos cambios como lo son los cocodrilos y las tortugas.Con igual justicia, la era cenozoica (quinta y última era)  podría llamarse "edad de los mamíferos", "edad de las aves", "edad de los insec­tos o "edad de las plantas con flores". Se caracteriza por la aparición de todas estas formas en gran variedad y número de especies. La era cenozoica se extiende desde hace 65 millones de años hasta el presente y se subdivide en dos períodos, el período terciario con 63 millones de años de duración  y  el período cuaternario, que abarca los últimos dos millones de años. Es durante el período cuaternario de la era cenozoica que se produce la evolución del hombre.-

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1 comentario

Nilda Génesis Meléndez Ayala -

Ok
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