LORIGEN DE LA VIDA I LORIGEN DE LSSER

L’ORIGEN DE LA VIDA I L’ORIGEN DE L’ÉSSER HUMÀ

L’ORIGEN DE LA VIDA 1. Definició de vida 2. Condicions que van permetre la vida al planeta Terra 3. Aparició i evolució de la vida al planeta. 4. Les grans extincions

Vida?

1. Definició de vida Propietats bàsiques de la vida: 1. Autopoiesi 2. Metabolisme 3. Reproducció 4. Evolució

Les preguntes són: • ¿Què considerem vida? • ¿Quines condicions són necessàries per a què aparegui la vida? • ¿On es donen tals condicions?

Definició Es considera com viu a: • un sistema químic basat en compostos orgànics (compostos de carboni) • que té la propietat d’ordenar la matèria de manera que codifica informació • és capaç de prendre materials simples del seu medi ambient i utilitzar-los per a créixer, obtenir energia i • Reproduir-se, creant descendents sotmesos a un procés d’evolució per selecció natural (darwiniana) que porten pràcticament la seva mateixa informació genètica i que finalment mort (deixa de funcionar).

Els primers sistemes que complien amb aquesta definició foren proteïnes (? ) antecessores de l’ARN (fa uns 3, 900 milions d’anys). En aquesta etapa la vida es trobava a nivell molecular.

2. Condicions que van permetre la vida al planeta Terra ¿Què es necessita? Les condicions per a què surti la vida són les condicions necessàries perquè es formin molècules orgàniques suficientment complexes com per a poder reproduir-se i iniciar el procés de selecció natural. Per a això necessitem les següents condicions ambientals:

• Un lloc estable i gran on es realitzin “experiments” naturals. . • Materials orgànics simples en abundància • Energia del medi ambient per a produir reaccions químiques. • Un medi per a què es dilueixin els materials bàsics sense ser destruïts. • Protecció contra canvis bruscos en les condicions ambientals.

2. Un lloc estable. . Astronòmicament aquestes condicions impliquen: - un planeta amb superfície solida - abundant aigua que es mantingui en estat líquid. - que orbiti un estel longeu i de alta metal·licitat. (Estem parlant d’un planeta com la Terra, Venus o Mart per exemple)

A part de les propietats particulars del planeta, aquest ha de trobar-se en la Zona d’Habitabilitat del seu estel.

2. Materials orgànics simples en abundància Perquè la vida pugui aparèixer fa falta que hi hagi en abundància les matèries primeres, molècules orgàniques senzilles a partir de les quals es formin les complexes molècules de la vida Aquestes molècules s’han trobat en l’espai amb una certa abundància i per tant és possible que arribessin a la Terra des de l’espai, però també és possible que es formessin en la Terra primitiva a partir de les radiacions UV i compostos inorgànics de carboni

lloc en la Terra, circulant materials entre les estrelles i el medi interestel·lar.

Després de enllaçar-se en el núvol molecular aquestes molècules s’incorporaren a cometes i altres cossos. Alguns d’aquests xocaren contra la Terra.

El cas de La Terra Al formar-se la Terra aquests compostos orgànics es mesclaren en l’aigua i mitjançant reaccions químiques es formaren compostos cada cop mes complexos. Eventualment s’arribà al nivell d’aminoàcids i proteïnes amb capacitat per a duplicar-se.

Després de formar-se les proteïnes i/o els primers àcids nucleics aquestes havien de sobreviure suficient temps como per a poder reproduir-se. Les condicions de la Terra ho permeteren. ¿Quines eren aquestes condicions?

1. Distancia escaient al Sol Dins de la Zona de Habitabilitat d’una estrella hi ha regions on el planeta està tan a prop del seu estel que s’hi “lliga” gravitatoriament. 2. Massa escaient del Sol Inclusive una estrella estable i longeva pot emetre quantitats molt altes de radiació ultraviolada, que obstaculitzaria l’evolució d’organismes.

3. Massa correcta del planeta Suficient massa como per a retenir la seva atmosfera i oceans, així com per a mantenir el seu centre calent per desintegració radioactiva. 4. Tectónica de plaques El planeta ha de ser suficientment gran como per a mantenir una tectònica de plaques durant varis milions d’anys; formació de continents (fomenta la biodiversitat) i un cicle de carboni constant.

5. Un veí tipus Júpiter Un planeta com Júpiter a la distancia escaient ajuda a eliminar els cometes del sistema solar interior i reduir les extincions massives. 6. Coberta dels oceans Tenir un percentatge escaient de la superfície coberta per oceans. Suficient aigua per a mantenir la temperatura atmosfèrica i oceànica regulades.

7. Orbita estable La estabilitat de la orbita d’un planeta pot canviar amb el temps, sobretot per la influencia dels seus veïns jovians. 8. Una lluna gran Un satèl·lit natural amb suficient massa a la distancia escaient manté la inclinació sota control i ajuda a reduir la velocitat de rotació.

9. Nucli gran de ferro Una quantitat escaient de ferro permet la formació d’una magnetosfera suficientment forta como per a protegir l'atmosfera del planeta. 10. Galaxia adequada Amb una metal·licitat alta però amb poques estrelles molt grans. De preferència una galàxia espiral o espiral barrada.

11. Posició dins de la galàxia Ni en el centre on hi ha molta radiació i pocs metalls, ni en la perifèria on hi ha poques estrelles i baixa metal·licitat. 12. Quantitat correcta de carboni Es necessita suficient carboni per a crear biomassa, però si hi ha carboni de mes es podria produir un efecte hivernacle incontrolat.

Tots aquests factors van permetre la evolució de sers vius complexes, fent de la Terra un cas relativament poc probable. Però el fet és que sí evolucionaren en la Terra sers complexes i intel·ligents. Estudiem la historia de la vida.

Naixement d’organismes vius Durant molts segles es creia que els essers vius, com a mínim els inferiors, es podien generar espontàniament. . . Les mosques, les rates, les larves de mosquits, . . , semblava que apareixien del no res. Una mostra d’això va ser l’experiència següent: Es fa bullir una certa quantitat de brou, de manera que s’eliminin tots els organismes vius que hi pugui haver. Es deixa refredar i al cap de pocs dies, si s’observa al microscopi, es veuen tot de petits organismes vius que han aparegut “espontàniament”. Conclusió: generació espontània de la vida (? ? )

Experiments de Pasteur sobre l’origen de la vida. Llei de la biogènesi Va refutar la teoria de la generació espontània de la vida

Les experiències de Pasteur van establir sense cap mena de dubte la llei de la biogènesi: “Els organismes vius els originen altres organismes vius semblants” Llavors el problema passa a ser: Com es van originar els primers essers vius? ? Òbviament un pot creure en un ser superior que els va crear del no res, però això no és una teoria científica, i aquí intentem explicar ciència i no religió, . . .

La vida per evolució bioquímica (Miller i Urey) • Imatge de la síntesis de Miller i Urey. • A partir d’una mescla de gasos (vapor d’aigua, metà, hidrogen i amoníac) freqüents en l’atmosfera primitiva de la Terra, Miller va mostrar que espontàniament es sintetitzaven els aminoàcids fonamentals que permeten la vida.

3. Aparició i evolució de la vida al planeta.

Cronología del origen de la vida Presente Hace: 1 millardo años 2 millardos años Presente Primeras células nucleadas con orgánulos. Vida marina / Células de algas en simbiosis con colonias bacterianas. 4 millardos años Hace: 65 millones: extinción dinos. 100 millones de años Edad de los dinosaurios Oxígeno de fotosíntesis 2. 2 2. 5 3 millardos años 2 millones: Homo. Edad de los mamíferos. 500 millones Primeras fotosíntesis de algas azul-verdes 200 millones 3. 3 Vida unicelular / bacterias / estromalitos / cyanobacterias 3. 8 Rocas más antiguas / cristales de zirconio, 300 millones tierra verde. Fin del Bombardeo Pesado Primeros reptiles ORIGEN DE LA VIDA No registros geológicos 4. 56 Formación de la Tierra 5 millardos años 400 millones Formación del Sol + 90% de todas las estrellas 500 millones ~ 15 millardos Edad del Universo Primeras plantas y animales terrestres Primeros vertebrados

La historia de la Terra es divideix en una sèrie d’eons, eres, períodes i èpoques. Fixeu-vos que l’escala de temps no és lineal. Els primers 4000 Manys de la Terra formen el precàmbric.

Bacteria • First form of life on Earth • Evolved 3. 5 billion years ago (prokaryotes) • Eukaryotes (complex) formed 1. 5 billion yrs ago

Multicellular life • Evolved 570 Ma (Cambrian explosion of life!) • Multicellular = more than one cell • Jellyfish-type creatures were first forms

Vertebrates • • Have a backbone 1 st were jawless fish Amphibians 1 st on land Almost all land animals larger than a fist

Arthropods Have an exoskeleton (Hard outer shell) First animals on land (scorpion) Crabs, lobsters, insects, spiders

Reptiles • Evolved from amphibians • Diversified into many forms after the Permian mass extinction (250 Ma). •

Dinosaurs • Evolved from reptiles and dominated the Mesozoic Era • Were wiped out by a large body that impacted Earth 65 million yrs ago

Mammals • Were very small during the Mesozioc • Became the dominant life form after the Cretaceous mass extinction (65 Ma)

4 Les grans extincions Al llarg de la història de la Terra hi ha moments que el número d’especies existents ha disminuit de manera dràstica en un període relativament curt. Aquests moments es coneixen com grans extincions o extincions massives En cadascuna de les extincions massives que han tingut lloc en la historia, les especies són reemplaçades per altres. Aquest procés és fins a cert punt aleatori i només alguns aspectes són controlats per predisposició genètica.

Les més estudiades: • Fa uns 250 milions d’anys • Hipòtesi possiblement anòxia • Fa 65 milions d’anys: – Extinció dels dinosaures – Hipòtesi gran meteorit – Confirmació límit K-T

Les grans extincions