COM ES VA ORIGINAR EL PRIMER SSER VIU

COM ES VA ORIGINAR EL PRIMER ÉSSER VIU?

FRANKENSTEIN Mary Shelley (1818)

PEL·LÍCULES FRANKENSTEIN James Whale 1931 l FRANKENSTEIN Kenneth Branagh 1995 l

FRANKENSTEIN Mary Shelley http: //es. youtube. com/watch? v=uxvslmr. S 7 HM&feature=related l http: //es. youtube. com/watch? v=7_Y 1 ZFS An. YU&feature=related l http: //es. youtube. com/watch? v=roy. XIl 9 YS WI l http: //es. youtube. com/watch? v=b. Rj 7 pa. E 6 u. U l

ORIGEN DE LA VIDA l Si tots els éssers vius estam emparentats això implica dues coses: l l Tots els éssers vius provenim d’un avantpassat comú. L’espècie humana com a qualsevol altra espècie és el resultat d’un procés d’evolució. Actualment sabem que qualsevol éssers viu prové d’un altre ésser viu. Aleshores, el primer com es va formar?

TEORIES l TEORIES SOBRE L’ORIGEN DE LA VIDA l l TEORIA DE L’ORIGEN ABIÒTIC dels éssers vius: la vida es va formar a la Terra de forma espontània a partir de matèria inert. TEORIA DE LA PANSPÈRMIA: els éssers vius es varen formar a un altre planeta i varen arribar a la Terra a través de cometes, asteroides, . . .

PLANTEJAMENT DEL PROBLEMA En aquest apartat ens centrarem en l’estudi de l’origen de la vida, és a dir, a contestar a la pregunta: com es va formar el primer éssers vius? l Relacionades amb la pregunta anterior, quines altres qüestions podem plantejar? l

Comentari És una activitat d’iniciació. l S’intenta que l’alumne plantegi preguntes tals com: l l Quan es va originar? l On? l Com l… era el primer ésser viu?

Comentari l Conceptes: l Origen l de la vida Procediments: l Plantejament l de problemes Valors: l Reconeixement de la importància de la pregunta sobre l’origen de la vida.

QUINES SÓN LES CARACTERÍSTIQUES DELS ÉSSSERS VIUS?

ACTIVITAT 9 l Per poder cercar una explicació de com es va formar el primer ésser viu s’ha de tenir una idea clara de com son. Els éssers vius es caracteritzen per: l Composició: tots els éssers vius estan formats per l Substàncies orgàniques de carboni l l l Glúcids: C, O, H Lípids: C, O, H Proteïnes: C, N, O, H, S Àcids nucleics: C, N, O, H, P Substàncies inorgàniques: Aigua Organització: cèl·lules l l l Funcionament: funcions vitals l l Procariota Eucariota Nutrició Relació Coordinació Si tots els éssers vius tenim aquestes característiques, com havia de ser el primer éssers viu?

Comentari Act. 9 l l És una activitat de construcció. Es pretén que l’alumne pugui deduir que el primer ésser viu havia de ser l l una cèl·lula molt senzilla, amb membrana i en el seu interior hi havia un senzill aparell metabòlic i un àcid nucleic (ARN). presència d’aigua.

Comentari Act. 9 l Conceptes l l Procediments: l l Biomolècules Cèl·lules Funcions vitals Elaboració d’un model de “protocèl·lula” Valors: l Importància del models en la investigació científica.

ACTIVITAT 10 l Una vegada sabem com són els éssers vius podem començar a construir una teoria de l’origen de la vida: l l l l Tots els éssers vius estan formats per compostos de C: hi havia compostos de carboni a la Terra primitiva? Com es formaren aquests compostos? Sembla que els fòssils més antics que es coneixen tenen un edat de uns 3700 milions d’anys: com era la Terra en la que es va originar el primer ésser viu, fa uns 3900 milions d’anys? Es creu que el primer ésser viu va aparèixer fa uns 3900 milions d’anys: per què no va aparèixer abans? Tots els éssers vius estam formats per un percentatge molt alt d’aigua: d’on va provenir l’aigua? Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules, no hi ha vida sense cèl·lules: com era el primer éssers viu? Les cèl·lules fins i tot les més senzilles estan formades per diverses estructures (membrana, citoplasma. . . ): a quin lloc es formaren i s’ajuntaren? En relació a les preguntes anteriors cercau informació als llibres que teniu a la vostra disposició.

Comentari Act. 10 És una activitat de cosntrucció de la teoria sobre l’origen de la vida. l És una activitat de recerca d’informació l

Comentari Act. 10 l Conceptes: l l l Procediments: l l l Condicions de la Terra primitiva. Compostos de carboni Cèl·lula … Recerca d’informació Organització de la informació Valors: l l Reconeixement de la importància del treball en grup Valoració de ser rigorosos, precisos… a l’hora de la recerca d’informació.

EXPERIMENT DE MILLER

EXPERIMENT DE MILLER l La formació de compostos orgànics és un pas imprescindible per a la formació de la primera forma de vida. Fins els anys cinquanta del segle XX la matèria orgànica només es podia obtenir a partir dels éssers vius. Si la matèria orgànica només la produïen els éssers vius, com es podia formar la matèria necessària per originar-se la via? Però a l’any 1953 Stanley Miller va realitzar un experiment en el que simulant les condicions de l’atmosfera de la Terra primitiva (bàsicament absència d’oxigen), va demostrar que es podia sintetitzar aminoàcids (constituents fonamentals de les proteïnes) a partir de compostos més senzills: amoníac, aigua, metà i hidrogen sotmeses a descàrregues elèctriques. A continuació teniu l’aparell que va fer servir per realitzar l’experiment. Miller tot i que no va explicar l’origen de la vida, va demostrar que es podia formar matèria orgànica a partir de matèria inorgànica.

Stanley Miller

l 1953 Miller, S y Urey H. Formación de compuestos orgánicos a partir de la mezcla de H, vapor de agua, amoníaco y metano y descargas eléctricas. l 1959 Fox, S. y col. l 1960 Oró, J. l 1964 l 1968 Formación “microesferas proteinoides” a partir del enfriamiento de mezclas de aminoácidos. Con aspecto de cocos (bacterias esféricas), estas microesferas se dividían ocasionalmente bajo presión. Formación de aminoácidos a partir de cianuro de hidrógeno y amoníaco en una solución acuosa. Encontró también adenina. Sagan, C. , Mariner, R. Formación de ATP a partir de Ponnamperuma C. una mezcla de gases con fósforo. Crick, F. , Orgel, L. E. , Woese C. R. Proponen que el ARN apare Apareció antes que el ADN

l 1981 Cech, T. R. y Altman, S. Descubrieron unos enzimas formados por ARN, las ribozimas. l 1986 Deamer , D. Formación de “membranas” a partir de compuesto lipídicos del meteorito de Murchison. l 1992 Orgel, L. compuestos carbono más y sales de l 2008 J. Szostak Formación espontánea de una molécula análoga al ADN (una cadena de cinco nucleótidos) a partir de de simples plomo. Creació d’una protocélula, una esfera microscópica con ciertos parecidos a las células vivas del mundo real

ACTIVITAT 11 l l A continuació tens un esquema: Contesta a les següents preguntes: l l l 11. 1. Què ens mostra? 11. 2. Quan va aparèixer els organismes unicel·lulars eucariotes? 11. 3. I els organismes pluricel·lulars?

Organismes procariotes Organismes eucariotes Organismes unicel·lulars 4500 ma 3800 ma 1800 ma Organismes Pluricel·lulars 580 ma Actualita Formació de la Terra Origen de la vida Cèl·lula eucariota Organismes pluricel·lulars

Comentari Act 11 l És una activitat de construcció de la història dels éssers vius.

Comentari Act. 11 l Conceptes: l Cèl·lula eucariota i procariota l Organisme unicel·lular i pluricel·lular. l Procediments: l Interpretació l Valors: de gràfics.

ACTIVITAT 12 Compara els esquemes que hi ha a continuació. l Contesta a les següents preguntes: l l 12. 1. Com era l’atmosfera des del 4600 als 2000 milions d’anys? l 12. 2. Quina és la causa de la presència d’oxigen a l’atmosfera?

Sense oxigen Fermentacions Quimiolitotrofia Respiració anaeròbia Fotosíntesi Respiració Fotosíntesi oxigènica aeròbia anoxigènica 3000 2500 3500 ma Cèl·lula procariota 2200 2000

Comentari Act. 12 l És una activitat de construcció de la història dels metabolismes.

Comentari Act. 12 l Conceptes: l l l Procediments: l l l Metabolisme Fotosíntesi Respiració … Interpretcaió de gràfics … Valors: l l Reconeixement del paper de les plantes en la formació de l’actual atmosfera terrestre. …

ACTIVITAT 13 l l Llegeix el següent text: LA CREACIÓ ARTIFICIAL DE LA VIDA l l A Craig Venter ya le llaman el Bono de la ciencia porque, como el músico irlandés, ha roto moldes en su colectivo y sus iniciativas adquieren proyección global más allá de su estricto trabajo como músico uno, investigador, el otro. Tras su gran hit como uno de los impulsores del proyecto de descifrado del genoma humano, ahora el Bono de los científicos ha dado otro do de pecho: ha anunciado que está creando vida artificial.

l Venter fue uno de los promotores de la secuenciación del genoma humano, hace ya siete años, tras años de trabajo y de una guerra entre un consorcio de iniciativa pública y la que entonces era su empresa (capital privado), Celera. El sábado, Venter anunció en el diario británico The Guardian que ha creado un cromosoma artificial, el primer paso para que el hombre pueda diseñar genomas. "Estamos listos para pasar de leer nuestro código genético a la capacidad de escribirlo", ha asegurado.

l Médico especializado en genética y metido a empresario del sector, ex combatiente de Vietnam protestón, Venter no responde al prototipo de investigador encerrado en su laboratorio y estrujando al máximo un goteo limitado de recursos. Se le ha definido como un genio que, como tal, va por libre, pero de la nueva escuela que sabe usar para sus proyectos los medios de comunicación o las empresas de capital riesgo. No le faltan detractores que le acusan de querer lucrarse, pero no vende humo.

l Ahora, apenas ha dado detalles de su último logro e incluso un portavoz de su equipo precisó que no habían logrado aún lo que se les atribuía, de ahí las reservas entre los expertos ante la investigación. Pero se especulaba con que anoche pudiera dar más detalles en la asamblea anual de su empresa o que se publique pronto su estudio en una revista científica.

l Según el diario británico, el equipo de Venter - una veintena de personas, incluidas el premio Nobel Hamilton Smith- ya ha creado en su laboratorio un cromosoma de 381 genes y 580. 000 bases (letras del genoma) el genoma humano tiene unos 30. 000 genes y 3. 000 millones de bases.

l El cromosoma es la estructura en que se organizan los genes. Los científicos han creado ese material genético a partir de sustancias químicas pero basándose en el cromosoma de la bacteria Mycoplasma genitalum - una bacteria tiene un cromosoma, mientras que los humanos, 23 pares-. Pero sólo han seleccionado los genes que consideran esenciales y desechado una quinta parte de los del cromosoma de la bacteria. Después han introducido ese nuevo cromosoma bautizado como Mycoplasma laboratorium-en una célula de bacteria viva. Los investigadores esperan ahora que el cromosoma artificial funcione como lo haría el original, que la célula se divida, que se generen proteínas o los procesos metabólicos de sustento, es decir, que la bacteria viva.

l "La creación de vida artificial es un objetivo en el que trabajan diversos grupos de investigadores en el mundo. Lo que Venter pretende es establecer cuáles son los genes mínimos necesarios, los esenciales para la vida, el chasis mínimo genético para la vida", explica Lluís Ribas de Pouplana, profesor Icrea y jefe del laboratorio de traducción genética del Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona. Sin los resultados, los investigadores son prudentes, pues Ribas apunta que habrá que ver si los 381 genes seleccionados son los debidos o falta alguno. También precisa que esa bacteria, por ejemplo, seguramente no será muy viable, pues no tendría mecanismos de defensa. Pero si la bacteria con el cromosoma artificial vive sería un primer paso hacia la creación de genomas artificiales.

l "De momento, la investigación nos acercaría a comprender el origen de la vida, el conjunto mínimo de genes que la hacen posible", dice Ribas. A partir de ahí, las posibilidades son múltiples y llegan hasta la, de momento, ciencia ficción: se podrían crear organismos perfectos, específicos para una determinada función. . .

l Luis Serrano, vicedirector del Centre de Regulació Genòmica del Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona y director de biología de sistemas, trabaja también en un proyecto de biología artificial. Su equipo rediseña igualmente una bacteria. Opina que el proyecto de Venter va más encaminado a establecer los mínimos de la vida y sentar las bases del diseño de genomas que a utilidades más funcionales. Señala que otros trabajos en biología sintética, en lugar de sustituir el material genético de un organismo por otro creado en el laboratorio, lo que hacen es introducir sólo una parte creada en laboratorio, dirigida a las funciones que se desea mejorar de ese organismo y que por ahí se avanzará

l l Sobre posibles aplicaciones futuras de la biología artificial, Venter es ambicioso: ha hablado de organismos que puedan, por ejemplo, suponer nuevas fuentes de energía o eliminar contaminantes, para así reducir el impacto del cambio climático. La nueva investigación abre un debate ético sobre la posibilidad futura de rediseñar especies. Las primeras voces de alerta ya se han oído. Venter dice que han pensado en las implicaciones éticas y que "creemos que esto es buena ciencia".

l l l Este podría ser el mes Craig Venter. Antes de final de octubre, está prevista la presentación de su autobiografía (A life decoded) y también se prevé que se haga pública la secuenciación de su genoma, después de que revelara que fue en buena parte su material genético el que se empleó para descifrar el genoma humano. Ya le ha revelado que tiene propensión a sufrir enfermedades cardiovasculares y demencia. Venter aún trabaja en otro proyecto no menos ambicioso y global: quiere descifrar el genoma de 10. 000 personas para tener bases de datos genéticos. http: //www. lavanguardia. es/lv 24 h/53400917798. ht mll

l Contesta a les següents preguntes: l 13. 1. Què és en realitat el que ha fet Venter? l 13. 2. Ha creat vida? Per què? l 13. 3. En quin sentit és important la seva investigación?

Comentari Act. 13 Activitat de síntesi. l Es pretén que els alumnes a partir dels coneixements sobre l’origen i característiques dels éssers vius puguin opinar sobre les investigacions de C. Venter l

Comentari Act. 13 l Conceptes: l Origen de la vida l Cromosoma bacterià l Procediments: l Lectura de textos l Argumentació l Valors: l Valorar la importància de formar-se una opinió fonamentada.

ACTIVITAT DE REGULACIÓ l Elabora un esquema conceptual amb tots els conceptes que s’han vist en aquesta unitat.