Teorías sobre el origen de la vida
Las etapas del origen de la vida van desde las bien comprendidas, como la Tierra habitable y la síntesis abiótica de moléculas simples, hasta las más desconocidas, como la derivación del último ancestro común universal (LUCA) con sus complejas funcionalidades moleculares[1].
En biología, la abiogénesis o el origen de la vida es el proceso natural por el que la vida ha surgido a partir de materia no viva, como los compuestos orgánicos simples. La hipótesis científica predominante es que la transición de entidades no vivas a entidades vivas no fue un evento único, sino un proceso evolutivo de complejidad creciente que implicó la formación de un planeta habitable, la síntesis prebiótica de moléculas orgánicas, la autorreplicación molecular, el autoensamblaje, la autocatálisis y la aparición de las membranas celulares. Se han hecho muchas propuestas para las diferentes etapas del proceso.
El estudio de la abiogénesis tiene como objetivo determinar cómo las reacciones químicas previas a la vida dieron lugar a ésta en condiciones sorprendentemente diferentes a las de la Tierra actual. Utiliza principalmente herramientas de la biología y la química, y los enfoques más recientes intentan una síntesis de muchas ciencias. La vida funciona gracias a la química especializada del carbono y el agua, y se basa en gran medida en cuatro familias clave de sustancias químicas: los lípidos para las membranas celulares, los hidratos de carbono como los azúcares, los aminoácidos para el metabolismo de las proteínas, y los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN para los mecanismos de la herencia. Cualquier teoría exitosa de la abiogénesis debe explicar los orígenes y las interacciones de estas clases de moléculas. Muchos enfoques de la abiogénesis investigan cómo llegaron a existir las moléculas autorreplicantes, o sus componentes. Los investigadores suelen pensar que la vida actual desciende de un mundo de ARN, aunque otras moléculas autorreplicantes pueden haber precedido al ARN.
Abiogénesis
Un enfoque diferencial de la formación de conceptos considera que los conceptos pueden derivar de relaciones de similitud y contextuales, y que su implicación varía según los individuos y los dominios. El siguiente experimento se diseñó para comprobar esta hipótesis diferencial. La sesión 1 investigó las diferencias individuales en niños de 3 años con una tarea de emparejamiento que contrastaba un emparejamiento temático y un emparejamiento taxonómico de nivel básico. A pesar de un sesgo taxonómico, la sensibilidad de los niños a cada relación se ordenó en un continuo taxonómico-temático. En la sesión 2, se analizaron los rendimientos taxonómicos en la categorización superordinada en función de la sensibilidad de los niños y del dominio de los objetos. Los niños más sensibles a las relaciones taxonómicas del nivel básico categorizaron mejor los seres vivos que los no vivos en el nivel superordinado. Por el contrario, no se observaron diferencias entre los dominios para los niños más sensibles a las relaciones temáticas. Además, los resultados en el nivel superordinado para los seres vivos parecían estar correlacionados con las elecciones en la sesión 1, a diferencia de lo que ocurría con los seres no vivos. En general, los resultados apoyaron un enfoque diferencial del desarrollo conceptual.
Generación espontánea
En los precipitados de las chimeneas hidrotermales se han encontrado pruebas de las formas de vida más antiguas de la Tierra[1][2][3] Las primeras formas de vida conocidas en la Tierra son supuestos microorganismos fosilizados encontrados en los precipitados de las chimeneas hidrotermales, que se consideran de unos 3.420 millones de años[1][2]. Hace 77.000 millones de años, y posiblemente hasta 4.280 millones de años[2] o incluso 4.410 millones de años[4][5]-no mucho después de que se formaran los océanos hace 4.500 millones de años, y después de la formación de la Tierra hace 4.540 millones de años[2][3][6][7] La primera evidencia directa de vida en la Tierra proviene de microfósiles de microorganismos permineralizados en rocas de chert australiano de 3.465 millones de años[8][9].
La edad de la Tierra es de unos 4.540 millones de años;[49][50][51] los primeros indicios indiscutibles de vida en la Tierra datan de hace al menos 3.500 millones de años[52][53][54] Algunos modelos informáticos sugieren que la vida comenzó hace tan sólo 4.500 millones de años[4][5].
Las rocas de chert australianas de 3.465 millones de años pueden haber contenido microorganismos, la primera evidencia fósil de vida en la Tierra.[8][9] Se han encontrado fósiles de esteras microbianas en areniscas de 3.480 millones de años en Australia Occidental.[55][56][57][58] Se descubrieron evidencias de grafito biogénico,[59] y posiblemente estromatolitos,[60][61][62] en rocas metasedimentarias de 3.700 millones de años en el suroeste de Groenlandia. Se encontraron posibles «restos de vida» en rocas de 4.100 millones de años de antigüedad en Australia Occidental[63] Se han identificado en Sudáfrica «microfósiles filamentosos putativos», posiblemente de metanógenos y/o metanótrofos, que vivieron hace unos 3.420 millones de años en «un sistema de vetas hidrotermales del paleosubterráneo del cinturón de piedra verde de Barberton»[1][64].
Evolución de la vida
Sólo había ocho ingredientes: dos proteínas, tres agentes amortiguadores, dos tipos de moléculas de grasa y algo de energía química. Para la biofísica Petra Schwille, las creaciones danzantes de su laboratorio representan un paso importante hacia la construcción de una célula sintética desde la base, algo en lo que ha estado trabajando durante los últimos diez años, últimamente en el Instituto Max Planck de Bioquímica de Martinsried (Alemania). El reto, según Schwille, es determinar qué componentes son necesarios para crear un sistema vivo. En su célula sintética perfecta, conocería cada uno de los factores que la hacen funcionar.
Los investigadores llevan más de 20 años intentando crear células artificiales, reuniendo biomoléculas en el contexto adecuado para aproximarse a los distintos aspectos de la vida. Aunque hay muchos aspectos de este tipo, en general se dividen en tres categorías: la compartimentación, o separación de biomoléculas en el espacio; el metabolismo, la bioquímica que sustenta la vida; y el control de la información, el almacenamiento y la gestión de las instrucciones celulares.El ritmo de trabajo se ha acelerado, gracias en parte a los recientes avances en las tecnologías de microfluidos, que permiten a los científicos coordinar los movimientos de minúsculos componentes celulares. Los grupos de investigación ya han determinado formas de esculpir las manchas celulares para darles la forma deseada, de crear versiones rudimentarias del metabolismo celular y de trasplantar genomas hechos a mano en células vivas. Pero reunir todos estos elementos sigue siendo un reto.