El origen de la vida Prof Viviana Sabbatino

El origen de la vida Prof. Viviana Sabbatino 1

El origen del Universo n n Según la teoría del “big-bang” el Universo se originó a partir de una gran explosión Esto ocurrió hace 15. 000 millones de años Prof. Viviana Sabbatino 2

El origen de la Tierra n Se produjo hace 4. 500 millones de años Prof. Viviana Sabbatino 3

Los primeros fósiles n n Estromatolitos: rocas más antiguas donde se hallaron fósiles de células procariotas La edad de estas rocas se calcula en 3. 800 millones de años Prof. Viviana Sabbatino 4

Hace … millones de años UNIVERSO 15. 000 TIERRA FÓSILES 4. 500 3. 800 Prof. Viviana Sabbatino 5

La vida surgió en este período en el planeta primitivo UNIVERSO TIERRA FÓSILES VIDA 15. 000 4. 500 Prof. Viviana Sabbatino 3. 800 6

¿Cómo era el planeta primitivo? Prof. Viviana Sabbatino 7

¿Cómo era el planeta primitivo? n n n Se enfriaba Se formaba la corteza terrestre Se condensaba el vapor de agua Se formaban los océanos Tenía volcanes en erupción Prof. Viviana Sabbatino 8

¿Cómo estaba compuesta la atmósfera primitiva? Hidrógeno H 2 Metano CH 4 Amoníaco NH 3 Vapor de H 2 O Prof. Viviana Sabbatino 9

¿Cómo estaba compuesta la atmósfera primitiva? OXÍGENO (O 2) n En la atmósfera primitiva NO había Oxígeno Prof. Viviana Sabbatino 10

¿Cómo es la atmósfera actual? Nitrógeno - 78% n Oxígeno - 21% n Gases raros + dióxido de carbono = 1% n Prof. Viviana Sabbatino 11

En el planeta primitivo había muchos tipos de energía… Volcánica n Rayos cósmicos n Radiación ultravioleta n Energía eléctrica n Radiactividad n Altas temperaturas n Prof. Viviana Sabbatino 12

En 1924, el científico de origen ruso, A. Oparin, propuso su hipótesis acerca del origen de la vida en el planeta primitivo HIPÓTESIS DE LA EVOLUCIÓN QUÍMICA Prof. Viviana Sabbatino 13

Hipótesis de la Evolución Química ¿Cómo fue el origen de la vida? Prof. Viviana Sabbatino 14

Paso 1 Formación de sustancias orgánicas simples Prof. Viviana Sabbatino 15

ENERGÍA GASES DE LA ATMÓSFERA REACCIÓN QUÍMICA SUSTANCIAS ORGÁNICAS SIMPLES Prof. Viviana Sabbatino 16

Paso 1 Los gases de la atmósfera primitiva están expuestos a distintas formas de energía n Los gases producen reacciones químicas n A partir de los gases se forman sustancias orgánicas simples n Prof. Viviana Sabbatino 17

En 1953, Urey y Miller recrean este paso en el laboratorio Prof. Viviana Sabbatino 18

El experimento de Urey y Miller En 1953, en la Universidad de Chicago, los químicos Stanley Miller y Joseph Urey, realizaron un experimento fundamental: la reproducción en laboratorio de las condiciones imperantes en la Tierra primitiva hace cuatro millones de años. Prof. Viviana Sabbatino 19

3. En este balón se colocan los gases que se hallaban en la atmósfera primitiva 4. Los gases de la “atmósfera” reciben descargas eléctricas que provocan reacciones 2. El vapor de agua circula por los tubos 4. Por el condensador circula agua fría que condensa los gases 1. El agua se somete a calor y se evapora 5. Aquí se recogen las sustancias orgánicas simples que se forman dentro del dispositivo Prof. Viviana Sabbatino 20

Paso 2 Las sustancias orgánicas simples son arrastradas al océano Prof. Viviana Sabbatino 21

SUSTANCIAS ORGÁNICAS SIMPLES Prof. Viviana Sabbatino 22

Paso 3 Las sustancias orgánicas simples forman sustancias orgánicas complejas Prof. Viviana Sabbatino 23

SUSTANCIAS ORGÁNICAS SIMPLES SUSTANCIAS ORGÁNICAS COMPLEJAS Prof. Viviana Sabbatino 24

Paso 4 El océano se convierte en una sopa de sustancias orgánicas Prof. Viviana Sabbatino 25

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La sopa “prebiótica” n n El océano primitivo, repleto de sustancias orgánicas, fue comparado con una “sopa” Las sustancias orgánicas no se descomponían, ya que no había oxígeno Tampoco había seres vivos capaces de consumirlas A partir de esta sopa prebiótica (anterior a los seres vivos) surgen las primeras células Prof. Viviana Sabbatino 27

Paso 5 Las sustancias orgánicas se agrupan Prof. Viviana Sabbatino 28

COACERVADO Prof. Viviana Sabbatino 29

Los coacervados n n Oparin llamó coacervados a pequeñas gotitas de sustancias orgánicas dentro de la sopa prebiótica Los coacervados estaban rodeados por algunas moléculas orgánicas que actuaban como una membrana Los coacervados pudieron adquirir nuevas moléculas de la sopa y transformarlas Los coacervados se habrían hecho cada vez más complejos, hasta que algunos de ellos dieron origen a verdaderas células Prof. Viviana Sabbatino 30

Paso 6 A partir de un coacervado surge la primera célula Prof. Viviana Sabbatino 31

¿Qué se “necesita” para que haya una célula? Una membrana que la separe del medio n La capacidad de incorporar, transformar y asimilar sustancias del medio (metabolismo) n Un material genético que contenga las instrucciones para dirigir el metabolismo y pueda transmitir dichas instrucciones a la descendencia n Prof. Viviana Sabbatino 32

Distintas hipótesis acerca del surgimiento de la célula n Además de la hipótesis de Oparin, surgieron otras hipótesis… Prof. Viviana Sabbatino 33

Distintas hipótesis acerca del surgimiento de la célula n Haldane propuso la hipótesis del “gen desnudo” n Según Haldane, el ADN, formado en la sopa prebiótica, habría sido el primer paso para originar una célula Prof. Viviana Sabbatino 34

Distintas hipótesis acerca del surgimiento de la célula n “El mundo de ARN” es la hipótesis más moderna n Maxam sostiene que el ARN fue el primer componente a partir del cual se organizó una célula Prof. Viviana Sabbatino 35

Distintas hipótesis acerca del surgimiento de la célula 1) Hipótesis de los “coacervados” de Oparin 2) Hipótesis del “gen desnudo” de Haldane 3) Hipótesis del “mundo de ARN” de Maxam Prof. Viviana Sabbatino 36

Comienza la evolución biológica Prof. Viviana Sabbatino 37

Evolución biológica Hay muchos datos que indican que todos los seres vivos pasados y presentes descendemos de una única célula ancestral n La primera célula se reprodujo y sus descendientes evolucionaron, dando origen a todas las ramas de seres vivos n Prof. Viviana Sabbatino 38

¿Cuál fue la secuencia en la evolución biológica? Atmósfera 1) Procariota heterótrofo anaeróbico sin O 2 Medio acuático Atmósfera 2) Procariota autótrofo aeróbico con O 2 3) Procariota heterótrofo aeróbico 4) Eucariota autótrofo o heterótrofo Aéróbico Unicelular 5) Eucariota autótrofo o heterótrofo Aéróbico Pluricelular 6) Eucariota autótrofo o heterótrofo Aéróbico Pluricelular Prof. Viviana Sabbatino Medio terrestre 39

1) Procariota heterótrofo anaeróbico Era una bacteria n Se alimentaba absorbiendo las sustancias orgánicas de la sopa n Vivía en un ambiente sin oxígeno n Anaeróbico: es el organismo que no requiere oxígeno para su respiración n Prof. Viviana Sabbatino 40

2) Procariota autótrofo aeróbico Era una bacteria n Podía elaborar sustancias orgánicas n Dejó de depender de la sopa n Liberaba oxígeno al realizar fotosíntesis n Cambió la atmósfera primitiva n Aeróbico: es el organismo que utiliza oxígeno para su respiración n Prof. Viviana Sabbatino 41

3) Procariota heterótrofo aeróbico Era una bacteria n Subsistía tomando sustancias orgánicas del medio n Aeróbico: es el organismo que utiliza oxígeno para su respiración n Prof. Viviana Sabbatino 42

4) Eucariotas n n n n Los primeros eucariotas eran unicelulares Todos eran aeróbicos Algunos eran heterótofos Otros eran autótrofos Surgieron en el medio acuático A partir de ellos evolucionaron los eucariotas pluricelulares Posteriormente, a partir de estos organismos acuáticos, evolucionaron los organismos terrestres Prof. Viviana Sabbatino 43

¿Cómo surgieron las células eucariotas? n n Algunas células procariotas evolucionaron formando membranas internas a partir de la membrana plasmática Así aparecieron los retículos endoplasmáticos, el aparato de Golgi y la envoltura nuclear Prof. Viviana Sabbatino 44

Lynn Margulis propuso la teoría endosimbiótica que dice… n n n Las células eucariotas primitivas fagocitaron a ciertos procariotas Estos procariotas formaron una asociación con la célula eucariota A partir de entonces esos procariotas se convirtieron en organoides de la célula eucariota Prof. Viviana Sabbatino 45

Teoría endosimbiótica: el origen de las mitocondrias y los cloroplastos n n Las células animales descienden de las eucariotas que sólo incorporaron mitocondrias Las vegetales descienden de las que incorporaron mitocondrias y cloroplastos Prof. Viviana Sabbatino 46

Células animal y vegetal CLOROPLASTO MITOCONDRIAS Prof. Viviana Sabbatino 47

Algunas conclusiones En cuanto a la estructura celular Las células procariotas surgieron antes que las eucariotas En cuanto a la nutrición La nutrición heterótrofa fue anterior a la autótrofa En cuanto a la respiración de los procariotas Los primeros fueron anaeróbicos, hasta que la aparición del oxígeno permitió la evolución de los aeróbicos En cuanto a la respiración de los eucariotas Todos son aeróbicos, pues surgieron cuando la atmósfera ya contenía oxígeno En cuanto al número de células Solamente los eucariotas evolucionaron de unicelulares a pluricelulares En cuanto al medio La vida se inició en el agua y posteriormente evolucionaron los organismos terrestres Prof. Viviana Sabbatino 48

Los seres vivos cambiaron el planeta n n n n Cuando los procariotas comenzaron a realizar fotosíntesis, liberaron O 2 al medio Así crearon una atmósfera oxidante El O 2 permitió la aparición de la respiración aeróbica El oxígeno dio origen a la capa de ozono La capa de ozono filtra la radiación ultravioleta, nociva para los seres vivos Cuando se formó la capa de ozono, los seres vivos pudieron sobrevivir fuera del agua Esto permitió la evolución de los organismos terrestres Prof. Viviana Sabbatino 49

Si la historia del planeta se llevara a una escala de 12 horas… Formación de la Tierra Origen de los animales Multicelu -lares Origen de los procariotas Eucariotas Origen de los eucariotas Procariotas Fotosíntesis - Oxígeno Prof. Viviana Sabbatino 50

FIN Prof. Viviana Sabbatino 51