Atlas de histología vegetal y animal
English
Inicio » La célula » Introducción » Teoría celular
La célula. 1.Introducción

ORIGEN DE LA CÉLULA
« Teoría celular Básico Medio Origen de los eucariotas »

La vida se originó a partir de procesos físico-químicos

1.- Moléculas orgánicas

2.- Polímeros

3.- Membrana limitante

4.- Replicación + variabilidad: evolución

5.- Complejos moleculares: coevolución

6.- Códico genético

7.- ADN como soporte de la información

El problema del origen de la vida es el problema del origen de la célula. No se sabe cómo apareció la primera célula en la Tierra, pero se acepta que su origen fue un fenómeno físico-químico. Puesto que es un proceso físico-químico surgen dos posibilidades interesantes. a) Crear vida. Se podría "fabricar" una célula en el laboratorio (biología sintética). b) Vida extraterrestre. Existe la posibilidad de que en otro lugar del Universo se hayan dado las condiciones necesarias, similares a las que se dieron en la Tierra, para la aparición de la vida (astrobiología).

¿Qué es vivo. Escribir una definición es más complicado y en vez de eso se proponen una serie de propiedades para considerarlo como vivo. Sin embargo, no existe consenso sobre cuántas y cuáles son esas propiedades, aunque se suelen incluir:
a) Reproducción o transmisión de información codificada por el ácido desoxirribonucleico o ADN.
b) Mantenimiento de la homeostasis interna gracias a su capacidad para obtener energía externa (metabolismo).
c) Tener capacidad para producir respuestas a estímulos externos o internos.
d) Evolución condicionada por la interacción con el medio externo, capacidad para la adaptación (evolución darwiniana).
e) Etcétera.

¿Dónde aparecieron las primeras células? Se supone que la vida apareció sobre la superficie de la Tierra. Las condiciones que había en la Tierra primigenia posibilitaron la aparición de las primeras células. La teoría de la panespermia (literalmente, semillas en todas partes) postula un origen extraterrestre de la vida o de las semillas de la vida que llegaron a la Tierra. De cualquier manera todo el proceso del origen de la vida seguiría siendo un proceso físico-químico.

Reloj temporal

Secuencia temporal aproximada de la aparición de la vida en la Tierra y algunos de los organismos que emergieron después.

¿Cuándo aparecieron las primeras células en la Tierra? La Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años. Los indicios fósiles sugieren que los primeros seres orgánicos que dejaron huellas aparecieron entre 3500 y 3800 millones de años atrás. Esto implica que el proceso físico-químico de formación de estos primeros organismos debió empezar antes de esos 1000-1200 millones de años, en una etapa denominada prebiótica.

¿Cómo se originaron las primeras células?

Experimento Miller-Urey

Esquema del sistema ideado por Miller-Urey en el que se demuestra que se pueden sintetizar moléculas orgánicas complejas a partir de otras más simples, cuando estas últimas se someten a condiciones supuestamente similares a las de la Tierra primigenia. Años 50 del siglo XX.

1.- Formación de moléculas orgánicas. Las células están formadas por moléculas orgánicas , además del agua e iones. Miller y Urey realiaron un experimento en el laboratorio en que demostraron que moléculas orgánicas complejas se pueden formar a partir otras más sencillas mediante reacciones físico-químicas. Hoy se tiende a situar esa síntesis prebiótica en los alrededores de las fumarolas, donde se darían condiciones propicias. Parte de las moléculas orgánicas pudieron llegar a la Tierra en meteoritos y cometas.

2.- Formación de polímeros. Las cadenas de aminoácidos forman las proteínas y los polinucleótidos forman el ADN y el ARN, todos son polímeros. Habría varias posibilidades: calor sobre compuestos secos, catálisis por superficies minerales, y en las fumarolas. El proceso de formación de moléculas orgánicas se produce hoy en día en las fumarolas.

3.- Membrana celular. Uno de los principales eventos en el origen de las células fue el desarrollo de una envuelta que aislara un medio interno y otro externo. Esto tiene muchas ventajas: a) permite tener todos los componentes necesarios próximos para las reacciones metabólicas y se hace más eficiente el proceso de replicación; b) se evita que variantes ventajosas de moléculas orgánicas sean aprovechadas por grupos competidores; c) se gana una cierta independencia respecto a las alteraciones del medio externo favoreciendo la homeostasis interna. Las membranas de los organismos vivos poseen las mismas moléculas anfipáticas: glicerofosfolípidos y esfingolípidos. Las membranas lipídicas son fáciles de producir a partir de moléculas de ácidos grasos anfipáticos. Estas moléculas se organizan en soluciones acuosas formando películas finas que se cerrarían sobre sí mismas formando un compartimento cerrado.

ARN de transferencia

Éste es un esquema tridimensional de un ARN de transferencia existente en las células actuales. La secuencia de ribonucleótidos hace que se establezcan uniones por complementariedad de bases (trazos verdes). Esto le provoca una disposición tridimensional.

4.- Autorreplicación. Permite producir moléculas similares o idénticas a de forma repetida. Con ello se consigue la propiedad de la transmisión de la información, una de las propiedades de la vida. Esta información transmitida sería de dos tipos: secuencia de monómeros y organización espacial del polímero (¿genotipo y fenotipo?). Dentro de cada vesícula membranosa se crearían réplicas moleculares más o menos exactas al original. Al dividirse la vesícula membranosa que las contiene producirían nuevos sistemas similares al primero (ver más abajo). La teoría del mundo ARN propone que fueron moléculas de ARN las primeras en adquirir la capacidad de replicación. El ARN tiene actividad enzimática y podría autorreplicarse por complementariedad de bases. La teoría del mundo metabólico propone que fue un conjunto de moléculas conectas por reacciones químicas lo que consiguió crear copias de sí mismas.

Mundo ARN
Mundo ARN

5.- Interacciones entre moléculas diferentes. Independientemente de la molécula o moléculas con capacidad de autorreplicación, se iría ganando complejidad molecular mediante asociaciones e incorporaciones de más moléculas. Esto podría haber ocurrido hace 3,5 a 4 mil millones de años.

Celularidad
Formación de la célula.

6.- Código genético y ADN. En algún momento la información del sistema pasó a estar en el ADN, y el ARN aprendió a trasladar y traducir una secuencia de nucleótidos en una secuencia de aminoácidos. El ADN tiene una serie de ventajas sobre el ARN: al ser el ADN una doble hélice es más estable, es más fácil de replicar y permite reparaciones más eficientes. A estas protocélulas de las cuales partieron todas las demás células que conocemos hoy en día se les denomina LUCA (en inglés: Last universal common ancestor).

Bibliografía específica

Michalak R. RNA world - the dark matter of evolutionary genomics. Journal of evolution biology. 2006. 19(6):1768-1774.
Müller UF. Recreating an RNA world. Cell and molecular life science. 2006. 63:1278-1293.
Oparin AI. Origen de la vida en la Tierra. 1970. Editorial Tecnos S.A. Traducción de la tercera edición rusa.
Orgel LE. Origen de la vida sobre la Tierra. Investigación y Ciencia. 219:47-53.
Peretó J. Controversies on the origin of life. International microbiology. 2005. 8:23-31.
Robinson R. Jump-starting a cellular world: Investigating the origin of life, from soup to networks. PLoS Biology. 2005. 3(11):e396.
Shapiro R. El origen de la vida. Investigación y Ciencia. 2007. 371:18-25.
Warmflash D, Weiss B. ¿Vino de otro mundo la vida?. Investigación y Ciencia. 2006. 352:24-31.


« Teoría celular Origen de los eucariotas »

Inicio » La célula » Introducción » Teoría celular Descargar introducción a la célula en pdf
Actualizado: 05-08-2014