EL ORIGEN DE LAS PRIMERAS CÉLULAS

Se han elaborado muchas teorías. La teoría más antigua suponía que la célula aparecía espontáneamente. La teoría más aceptada fue la que postulaba primero que en la tierra ocurrió una síntesis prebiótica de moléculas orgánicas, a partir de moléculas gaseosas inorgánicas, y segundo que las moléculas se unían entre sí para dar orgánulos celulares (evolución precelular).

Así pues, todos los organismos proceden de una primera célula ancestral (3500M años), a partir de la cual se desarrolló la vida.

1º) Síntesis prebiótica de moléculas orgánicas

 

Síntesis de monómeros biológicos

En la tierra primitiva no había oxígeno libre, sino sustancias muy reductoras tales como: hidrógeno, metano, amoníaco, ácido sulfhídrico, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Éstas se combinaron con el agua en presencia de una gran cantidad de energía:

  • Radiaciones ultravioleta (RUV): no había ozono.
  • Descargas eléctricas (DE)
  • Radiaciones termonucleares (RTN): la Tierra estaba sometida a una gran cantidad de cambios meteorológicos, terremotos…

Dicha combinación dio lugar a aminoácidos, azúcares (sobretodo monosacáridos), bases y ácidos carboxílicos (elementos fundamentales de la célula eucariontes de hoy en día).

Polimerización de monómeros biológicos

Cada uno de los monómeros anteriores se polimerizó para dar lugar a las grandes moléculas orgánicas: proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos (bases+ fosfatos) y lípidos (ácidos carboxílicos+glicerol).

Dicha polimerización pudos llevarse a cabo gracias a:

  • El aporte de energía;
  • Concentración de moléculas por evaporación y congelación: las moléculas orgánicas podían formarse con los gases de la atmósfera y se concentraban en mares y lagos. En la playas se formaban charcos que, por evaporación, se concentraban;
  • Presencia de catalizadores: arcillas.

 

—> Miller hizo un experimentó en el laboratorio, demostrando la síntesis de monómeros biológicos: calentó un matraz con agua, ésta se evaporaba y se dirigía a una ampolla con los compuestos fundamentales de los gases que tenía la tierra primitiva, donde introdujo dos electrodos haciendo saltar una chispa, proporcionando la energía que necesitaban. Utilizó un sistema de refrigeración para licuar a los nuevos gases y observando el líquido resultante, al cabo de  unas horas observó la presencia de aminoácidos y ácidos carboxílicos.

Miller: síntesis de monómeros biológicos

 

síntesis de monómeros biológicos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2º) Evolución precelular

Para que una macromolécula pudiese estar implicada en los procesos vitales tendría que tener capacidad para autorreplicarse:

1.El ARN era capaz de hacerlo

2.Éste se diferenció, dando lugar al ARNm y al ARNt. Éste último se une a un aminoácido para transportarlo hasta el ARNm, donde se van uniendo diferentes aminoácidos para dar lugar a las proteínas.

3.Formación del ADN: doble cadena que contiene la información necesaria para la síntesis de ARNm y ARNt mediantes la transcripción. A partir de ellos, se sintetizan la proteínas mediante la traducción

 

Además de un sistema genético, la primera cñelula tenía que contar con una membran que lo protegiese. La primera membrana abioide estaba formada por: HC, lípidos y proteínas; y rodeaba a un citoplasma abioide

Esta mebrana abioide incorporó al ARN, dando lugar al protobionte.

Como hemos visto, el ARN iría evolucionando de forma independiente dando lugar al ARNt, ARNm y al ADN.  Así pues, la primera célula debía contar ya con mecanismos de traducción y de trancripción y, por tanto, de una membran bioide que rodeaba al citobplasma que contenía al ADN,ARNm y ARNt.

  •  3500 - La atmósfera era anóxica (no había oxígeno en ella), pero sí que había luz solar,  RUV y sustancias muy reductoras: H2, N2, CO2, SH2… Allí surgieron las primeras bacterias, que eran anaerobias y heterótrofas (incapaces de sintetizar materia orgánica). Vivían en el mar y se depositaban en el fondo del océano. Al lado de estos depósitos, encontramos uraninita: mineral de color amarillo presente únicamente en ambientes reductores. De este modo, se dedujo las condiciones en que debió surgir la primera célula.
  • 3000 - Aparecen las bacterias anaerobias autótrofas (capaces de sintetizar materia orgánica a partir de moléculas inorgánicas). La fuente de H no era el H2O, sino el SH2;  de este modo, realizaban la fotosíntesis anaeróbica. Se demostró que al lado de estos depósitos se encontraba también uraninita: atmósfera anóxico.
  •  2500 - Aparecen las primeras bacterias autótrofas y aerobias. A partir de HO y CO eran capaces de sintetizar materia orgánica, y liberaban a la atmósfera O. Ésta se fue enriqueciendo poco a poco de O, hasta formarse una capa de ozono, importante para proteger de lad radiaciones UV y facilitar el desarrollo de la vida. Estas bacterias eran, además, capaces de fijar el nitrógeno . Son cianobacterias. Cuando se depositaban en el fondo de los océanos, lo hacían formando capas circularesy paralelas: estromatolitos. Además, en este caso, encontramos bandas rojas de óxido de hierro, lo que demuestra que se trataba de una ambiente rico en oxígeno.
  •  2000 - Aparecieron las primeras bacterias heterótrofas aerobias, capaces de respirar: toman O y lo transforman en HO y CO
  • 1500 - Aparecieron las primeras células eucariontes (algas, que eran de mayor tamaño, realizaban la fotosíntesis aeróbica, la respiración aeróbica y contaban con diferentes orgánulos celulares. Además, empiezan a dividirse por mitosis.

Cuando se ha estudiado los genes de los distintos tipos de bacterias y de las células eucariontes, se ha visto que todo procede de una célula común, pero en un principio hubo una bifurcación, es decir dos líneas celulares distintas, a partir de la célula procarionte común hubo dos evoluciones distintas, una línea celular fue la que dio lugar a las cianobacterias o algas actuales y a las  eubacterias que son todas las bacterias que conocemos hoy día incluidas las patógenas y la otra línea dio lugar a todas las arqueobacterias y a las células eucariontes, por lo que las arqueobacterias parece más a las células eucariontes que  a los otros tipos de bacterias

Las células eucariontes presentan gran diversidad de formas: ameba, células flageladas, rizópodos.

Pero además en un solo organismo puede haber 200 tipos de células (adipocitos, neuronas, células sanguíneas, musculares…), esto se debe a la expresión génica. Todas las células tienen el mismo DNA pero durante el proceso embriológico cada tipo celular de acuerdo con el lugar donde se localiza la célula dentro de lo que es la mórula está sometidas a distintos factores y expresan distintos genes durante el proceso embriológico. La fisiología, función, depende de su estructura.,