3 de febrero de 2015

El origen de la vida

El origen de la vida

Ver: La Vida 1 y La Vida (ll)

1.   En la Tierra existen 92 elementos, de los cuales aproximadamente 30 de ellos son muy frecuentes.  Para la vida en la Tierra seis elementos son esenciales: Hidrógeno, carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Fósforo y  Azufre; algunos otros elementos irrenunciables en cantidades de trazas.

2.   El fuego tampoco está vivo, porque no se auto genera: la ignición se produce por adición de energía, en la naturaleza por la acción de un rayo.

3.   La aparición de nuevas propiedades de las interacciones se llama “emergencia”. La vida, según esta concepción, es una propiedad emergente de materia normal, existen dos escuelas al respecto, si la vida fue una afortunada casualidad – en uno de los miles de millones de “micro laboratorios” de los tiempos prístinos de la Tierra como en las porosidades de las rocas de las hidro-chimeneas de los mares profundos, donde casualmente se predijeron las reacciones correctas – o tuvo que formarse, necesariamente en base a las leyes de las naturaleza. Esto no sólo es un problema teórico: Si tuvo que formarse la vida, podemos tener la esperanza de entender el mecanismo; pero si fue casual, un éxito en nuestra búsqueda por una explicación sería muy improbable.


¿Auto organización de sistemas complejos – el camino hacia la vida



Cómo sistemas complejos, cómo la vida, pueden formarse a partir de componentes simples tratan de describir  con enfoques interpretados cómo “auto organización” o “sinergética”. Estas denominaciones están unidas a nombres cómo Herman Haken, Iliya Prigogine, Manfred Eigen y Stuart Kauffman sólo para nombrar algunos) ¿De qué se trata para ellos? Ya en sistemas físicos simples por interacciones de diferentes partículas se forman nuevas propiedades. Así en  la mecánica estadística la temperatura (una propiedad observable) es explicable por la energía cinética promedia de sus partículas; el calor se produce por la transformación de la energía cinética durante la colisión de estas partículas, así cómo se puede producir música, cuando una guitarra y un guitarrista se unen. Interacciones de partículas o sistemas, pueden originar nuevas propiedades, se les llama propiedades emergentes.



 Tales nuevas propiedades observables en el diario vivir, también se encuentran en las reacciones químicas; y la vida, desde este punto de vista podría ser una propiedad emergente de sistemas químicos complejos. Stuart Kauffman, por ejemplo, supone que la formación  de la vida pudo haberse desarropado sobre complejos sistemas auto-catalíticos; tales asociaciones auto-catalíticas surgen, según Kauffman, en un sistema de redes reactivas, con suficientes substancias químicas, inevitablemente cómo una propiedad emergente, de manera que estas se transforman en auto sostenidas. Si en este sistema de redes se encuentra incluido una fuente de energía (cómo en muchas actuales células vivas el ATP [trifosfato de adenosina, por sus sigas en alemán, el traductor]), también pueden formarse moléculas más grandes cómo proteínas o ARN. Una asociación auto catalítica cómo esta, que fue encerrado coacervado o en una membrana de lípidos por él mismo creado (para evitar una dilución de los químicos), a un tamaño determinado podría dividirse en forma similar como una pompa de jabón, y entonces sería un pre-escalón de la vida.



Resumido este aspecto significa: La interacción dinámicas de los componentes químicos habría prendió la chispa de la vida. Con la investigación de las típicas propiedades de sistemas vivientes a asocia la esperanza de encontrar condiciones y reglas para la auto organización y la formación de sistemas biológicos  que podrían ayudar con la explicación del origen de la vida y sus propiedades. Si esto se logra queda abierto: Las investigaciones de sistemas auto-organizados muestran, sobre esto a veces deciden casualidades que dirección es tomada. Las inevitables casualidades a nivel subatómico (que lleva a  sucesos impredecibles en la física cuántica) causan pequeñas desviaciones de las condiciones iniciales, y estos pueden escalar hacia grandes deviaciones en el resultado. Propiedades emergentes, que no se pueden explicar de las propiedades de los componentes individuales significan, que los científicos deben tener la esperanza, que propiedades “robustas” (no dependientes de los detalles de las condiciones iniciales) de sistemas vivientes, que pueden ser descubiertos. Di la vida, como se supone, es un aspecto natural de la materia, entonces esto debería ser así.



4. Esta declaración sólo es parcialmente correcta: Los virus no están organizados en células, pero los procesos de la “auto conservación” suceden en las células de los organismos afectados. En muchas versiones más antiguas, los virus no son considerados dentro de los seres vivientes.


5. Los protones sin transportados por las encimas alojadas en la membrana, los citocromos. Estos los encontramos donde las eucariotas y también donde los cloroplastos, donde se produce la fotosíntesis, como también en las mitocondrias, las “centrales de fuerza de las células”. Los citocromos deben su nombre al hecho, que están coloreados. Ellos transportan los protones en un lado de una membrana y creando así una diferencia de tensión y un desnivel de concentración. Para compensar estas diferencias, los protones están “ávidos” (una consecuencia de la segunda ley de la termodinámica, diferencias entre tensiones y concentraciones son sistemas “ordenados” y este tipo de sistemas tiende al “desorden”9 de llegar nuevamente al otro lado. Esto lo logran mediante la ayuda de la encima ATP-sintasa, que en forma análoga usa un mollino de agua para la elaboración de ATP. En las mitocondrias humanas el flujo de 10 protones dan tres ATP, en los cloroplastos 14 iones de hidrógeno producen tres ATP. Por la aclaración del “acoplamiento quimiosmótico” el bioquímico británico Peter Mitchell recibió el premio Nobel de química.

6.



El trifosfato de adenosina es la divisa universal de energía de la célula viva. La molécula se compone de la base adenina, del azúcar ribosa y tres grupos de fosfatos. El tercer grupo de fosfatos está atado por un enlace especialmente rico en energía, esta energía se libera cuando el grupo fosfato se separa: 


aus Nahrung/Fotosynthese = de los nutrientes/fotosíntesis
für Stoffwechsel = para el metabolismo



7: la excepción nuevamente son los virus, que usan una molécula algo modificada ARN, como portador de informaciones.


8: Aquel que lo quiere saber en forma exacta: Las bases se llaman Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) y Tiamina (T).


9: Más sobre las arqueas ver aquí (aun no disponible). Las arqueas que viven en las fuentes alcalinas de los mares profundos pertenecen a las Methanosarcinales metanogénicas, ver: Hydrothermal vents and the origin of life. Nature Reviews Microbiology, Vol. 6 (2008), pág. 805 – 814 de William Martin, John Baross, Deborah Kelley und Michael J. Russell.




10: M. Powner, B. Gerland und J. Sutherland: Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions. Nature 459, p. 239-242 (14. Mai 2009)

11: Daniel D. Gibson et al.: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized  Genome. Science online, 20.10.2010 

Fuente de la imagen: (Estructura del ADN): De Wikipedia, aporte “ácido desoxirribonucleico”, subida el 18.1.2011, de dominio público.


Fuente: http://www.oekosystem-erde.de
Traducido del alemán por A. Gundelach, con la gentil autorización del biólogo diplomado  Jürgen Paeger


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