Formación de Galaxias, Estrellas y el Origen de la Vida: Un Viaje Molecular

Formación de Galaxias

Las galaxias se forman a partir de gigantescas nubes de hidrógeno y helio que formaban parte de un universo temprano. El universo al principio no era uniforme, sino que presentaba movimiento de partículas, lo que originaba la concentración de esta materia bajo la fuerza de atracción de su propia masa. Esto se conoce como heterogeneidades. A partir de estas se forman las nubes pregalácticas que se irían colapsando y formando las protogalaxias, semillas de la primera generación de estrellas.

Formación de Estrellas

Las estrellas están compuestas de hidrógeno y helio. Siguen estos pasos en su formación:

1. Nacen debido al colapso gravitatorio de nubes de gas y polvo interestelar a partir de unos grumos iniciales.
2. La condensación de las nubes se deberá a la compresión provocada en los brazos espirales debido al giro de la galaxia, el estallido de supernovas o el nacimiento de una estrella.
3. Debido a la propia compresión se genera un aumento de la temperatura del gas y, si la masa supera un valor, la temperatura del núcleo puede alcanzar varios millones de grados y comenzar las reacciones termonucleares.

Origen de la Vida

En la época de Aristóteles se creía en la generación espontánea (aparición de vida a partir de materia inerte en circunstancias adecuadas). En 1864, Pasteur puso fin a esta teoría mediante un experimento en el que consiguió una esterilización perfecta y demostró que todo ser vivo proviene de otro ser vivo. Sobre el primer ser vivo existen dos teorías: creacionismo y panspermia. La teoría más aceptada se basa en la evolución de la materia, de tal manera que en algún lugar del universo tuvo que originarse materia orgánica viviente y las primeras células a partir de materia inorgánica inanimada.

Síntesis de Moléculas Orgánicas

Se ha logrado sintetizar urea y otras moléculas orgánicas sin la intervención de un ser vivo. Este es un fenómeno extendido por el universo. La atmósfera primitiva tenía una composición de SH₂, H₂O, NH₃, H₂, CH₄ y otros hidrocarburos sencillos. Era reductora, con poco oxígeno y con procesos de síntesis abiógena (lento y de escasa eficacia). Se ha demostrado que a partir de sustancias sencillas se originó una sopa orgánica necesaria para la formación de macromoléculas.

Experimento de Miller y Urey

Miller y Urey simularon una atmósfera reductora utilizando un aparato en el que se hacía circular agua, hidrógeno, metano y amoníaco, calentando y sometiendo los vapores a descargas eléctricas.

Organización de las Moléculas Orgánicas para Originar Macromoléculas

Aquí se da el inicio de la evolución biológica. Existen dos hipótesis:

1. Teoría de las Arcillas: Se han estudiado las propiedades de las arcillas y se cree que tienen relación con los procesos de biogénesis, ya que constituyen cristales complejos y variados con material inerte, son capaces de compartimentar el medio, de absorber sustancias inorgánicas y orgánicas, y crean diversos gradientes de concentración. Se piensa que la matriz mineral de la arcilla pudo permitir la interacción de sustancias sencillas y en el seno, las sustancias interaccionan y se dieron las transformaciones necesarias.
2. Teoría de las Proteínas y los Ácidos Nucleicos: Se basa en la capacidad autocatalítica y autorreplicable de estas moléculas.

Se ha experimentado con soluciones acuosas y se han formado unas gotitas de proteínas llamadas coacervados a partir de las sustancias en disolución. Oparin investigó esta teoría y pensó que era el inicio de las biomoléculas. Fox comprobó que había encadenamiento de aminoácidos a altas temperaturas y se producían unos proteinoides similares a las proteínas actuales. Estos se encerrarían en una membrana común originando un metabolismo enzimático primitivo.

Otros señalan que los ácidos nucleicos primero proporcionaron la información necesaria para la evolución de las proteínas (se replicaron en ausencia de proteínas). Cech, en 1986, demostró que un trozo de ARN procedente de un protozoo podía romperse sin la intervención de enzimas (molécula autocatalítica). Demostró que un intrón de ARNr era capaz de autodescindir en dos partes (19 nucleótidos y otra capaz de des/polimerizar series de citosina).

De un modo u otro, un ancestro celular iría seleccionando del medio las moléculas que acrecentaban su supervivencia.

ADN: La Molécula de la Vida

El ADN es una sustancia blanquecina. Su molécula consiste en dos cadenas largas y paralelas que se retuercen formando una doble hélice. Una célula humana contiene 23 pares de cromosomas (2 m) en la cual se encuentran 6000 millones de pares de bases. El orden de las parejas de las cuatro bases es la clave para almacenar información.

La conservación del ADN al dividirse la célula se explica ya que, al separarse en dos cadenas, cada una de ellas puede servir de molde para recuperar la otra. Los seres humanos compartimos genes con el resto de seres vivos. Un gen es un fragmento de ADN que contiene información necesaria para sintetizar una proteína. La información almacenada determina el tipo y el orden de los aminoácidos de las proteínas que se forman y el ARN es capaz de trasladar fuera del núcleo aquellas instrucciones para formar proteínas.

El Código Genético y las Mutaciones

El código genético relaciona las bases nitrogenadas con los aminoácidos. La secuencia de aminoácidos sintetiza proteínas. Las mutaciones son alteraciones en el orden de las bases nitrogenadas del ADN. El código genético es el mismo para todos los seres vivos. La ingeniería genética es una técnica cuyo objetivo es transplantar genes entre las especies de seres vivos.

Diferencias entre ADN y ARN

El ARN se diferencia del ADN en:

• El azúcar del nucleótido es la ribosa y no la desoxirribosa.
• Entre las bases nitrogenadas no aparece la timina, es sustituida por el uracilo.
• Son de cadena simple, no forman doble hélice.

El ARNt va portando aminoácidos según el triplete de ARNm. Esto es posible porque el ARNt posee un triplete de bases (anticodón) que es complementario al triplete de ARNm que se va leyendo (codón).