Origen i evolució de la vida: de la sopa primitiva a l'enginyeria genètica

Origen i evolució de la vida

Propietats bàsiques de la vida

• Autopoesi: Procés de renovació dels éssers vius. Exemple: en els humans, les cèl·lules es renoven constantment.
• Metabolisme: Procés d'incorporació d'energia de l'entorn que fan els éssers vius. Executa les instruccions d'un programa genètic i consisteix en un conjunt de molècules constituïdes per ADN.
• Reproducció: Els bacteris, organismes unicel·lulars, es reprodueixen per si mateixos. Altres éssers vius tenen reproducció sexual, és a dir, l'aparició de l'organisme amb material genètic dels progenitors, però poden haver-hi errors (mutacions) que enriqueixen l'espècie.
• Evolució: La vida canvia des dels seus orígens. Els canvis en el material genètic i la reorganització (reproducció sexual) ofereixen noves possibilitats a la vida. Només les innovacions que proporcionen una millor adaptació són afavorides per la selecció natural.

Louis Pasteur (1860)

Va estudiar l'origen de la vida i va demostrar la presència de microorganismes a l'aire. Va fer l'experiment dels matrassos de coll de cigne: va omplir matrassos amb brou i el va bullir per matar els microorganismes. En refredar-se, l'aire podia entrar, així que els defensors de la generació espontània no podien objectar que faltava aire. Si s'inclinava el matràs i el brou tocava el coll, el flascó es contaminava.

Oparin i Haldane (1924)

Oparin va proposar la idea de l'evolució química gradual dels gasos de l'atmosfera primitiva de la Terra fins a les primeres cèl·lules, que s'haurien format als oceans. Haldane, de forma independent, va esbossar una teoria similar que introduïa la noció de sopa primitiva (aigües oceàniques enriquides de matèria orgànica on surien les primeres estructures amb capacitat d'autoreproduir-se).

Urey i Miller (1953)

Van dissenyar un experiment important: van sotmetre mescles gasoses d'hidrogen, metà, amoníac i vapor d'aigua a l'acció de descàrregues elèctriques en un recipient tancat a 80 °C. Setmanes després, en el condensat, van trobar aminoàcids (molècules que formen proteïnes). Van demostrar la possibilitat de síntesi de molècules orgàniques precursores dels éssers vius. En experiments posteriors, variant la composició de l'atmosfera i utilitzant rajos ultraviolats, es van obtenir la major part dels aminoàcids, adenina i glúcids simples.

Nova hipòtesi (1970)

Tant les molècules orgàniques senzilles com la seva unió per formar molècules més complexes s'haurien produït a l'interior de cavitats de roques volcàniques.

Espai exterior

L'anàlisi de la composició química dels meteorits ha demostrat que contenen substàncies orgàniques relacionades amb la vida. Com que els impactes van ser més freqüents en períodes de la formació del planeta, és probable que les molècules bàsiques de la vida arribessin de l'espai. Altres proposen que els meteorits haurien pogut transportar minusculs éssers semblants als bacteris actuals, que s'haurien començat a evolucionar i reproduir.

Els primers pobladors

Fa entre 3.900 i 3.500 milions d'anys es va formar la primera cèl·lula procariota, sense estructura interna ni nucli, amb metabolisme anaerobi. De mica en mica, es van formar grups de procariotes fotosintetitzadors, els autòtrofs, avantpassats dels actuals cianobacteris, que van esdevenir dominants als mars i oceans. L'oxigen, abans contaminant, va ser poc a poc aprofitat pels organismes, que van desenvolupar vies aeròbiques.

Aparició dels eucariotes (fa 1.500 milions d'anys)

La fusió entre dos bacteris va donar lloc a la cèl·lula eucariota, que tenia un nucli separat de la resta de la cèl·lula. Els primers unicel·lulars eucariotes eren anaerobis. La incorporació d'un tercer bacteri va donar lloc als mitocondris, que aprofitaven l'oxigen. Es van formar els cloroplasts. Aquest procés es diu endosimbiosi serial.

La vida als mars i la colonització

Els primers éssers vius es van originar en ambients aquàtics poc profunds. Fa 800 milions d'anys, organismes unicel·lulars van colonitzar superfícies humides. Els primers organismes pluricel·lulars van aparèixer fa 670 milions d'anys. Els fòssils més antics són de fa 450 milions d'anys.

Enginyeria genètica

Consisteix en la manipulació del DNA d'un ésser viu, introduint-hi gens d'altres organismes o modificant els seus propis gens. Els bacteris tenen plasmidis, fragments de material genètic que intercanvien. Els retrovirus poden integrar el seu material genètic en el DNA de la cèl·lula que infecten. Plasmidis i virus són utilitzats com a vectors en enginyeria genètica. Als anys setanta es van descobrir els enzims de restricció, que tallen segments de DNA en llocs precisos.

Vegetals transgènics

Avantatges

• Cultius amb més rendiment.
• Cultius més resistents a plagues o herbicides.
• Producció de substàncies terapèutiques.

Inconvenients

• Efectes desconeguts sobre l'ésser humà.
• Pèrdua de diversitat biològica.
• Risc d'hibridació amb altres plantes.

Organismes hipertermòfils

El Pyrolobus fumarii és un microorganisme que viu a les proximitats de les fonts hidrotermals submarines i pot viure a una temperatura que arribi als 113 °C i no ho pot fer per sota dels 90 °C.