INFORME 1El Camino de la evolucin1. INTRODUCCINDurante mucho tiempo, la investigacin de los orgenes de la vida no fue ms que un debate basado en la metafsica y las creencias religiosas. La teora de la generacin espontnea, segn la cual los seres vivos nacen de la tierra o de cualquier otro medio inerte, se difundi durante la edad media hasta el siglo XVII. En la segunda mitad del siglo XVII, demostraron que, al menos para los animales visibles, la idea de la generacin espontnea era falsa. Fue preciso esperar a 1859, para que se abandonase oficialmente la idea de la generacin espontnea. Pasteur, convencido de que todos los seres vivientes, por diminutos que fuesen, procedan de grmenes que flotaban en el aire, realizo una serie de experimentos que dieron un lugar a la tcnica de esterilizacin de medios de cultivo, de donde procede directamente toda la bacteriologa moderna.No fue entonces hasta inicios del siglo XX que Oparin y Haldane explicaron mediante la Teora Quimiosintetica el origen de la vida, lo que para la mayora es la teora ms aceptada.Es as que la Vida en la Tierra est constituida slo por un grupo reducido de elementos, entre los cuales podemos nombrar al Hidrgeno, Oxgeno, Nitrgeno, Fsforo, Azufre, y sobre todo, Carbono. El carbono es un elemento que muestra una gran facilidad para enlazarse con mltiples tomos.Un simple tomo de carbono puede de esta forma mantener unida una molcula de formaldehdo, una hilera de tomos entrelazados por carbono puede servir de columna dorsal para una protena. Sin embargo, los sistemas complejos, autorregulados, que viven, se reproducen y mueren, requieren molculas mucho ms sofisticadas los cuales slo pueden ser producto de una larga evolucin, la que a su vez, requiere de ciertas condiciones particulares. Estas molculas complejas, creadas en el curso de millones de aos, son los llamados polmeros orgnicos, cadenas gigantescas, anillos, retculos y glbulos construidos a partir de unidades qumicas conocidas como monmeros.Finalmente, las propiedades del carbono sern descifradas en esta prctica para entender el origen de la vida.

2. OBJETIVOS:

Entender por qu el carbono es la base de la vida Interpretar mediante observaciones el paso de la materia inerte a la vida Desarrollar cronolgicamente la evolucin de la clula.

3. MATERIALES:

Tubos de ensayos Goteros Aceite Agua destilada Sales: cloruro de potasio, cloruro de sodio, sulfato de cobre. Sacarosa, glutamato monosdico Nostoc Levadura Hongos filamentosos

4. RESULTADOSObservacin de muestras: I) De un mundo inorgnico a un mundo orgnicoMuestra 1: Cloruro de PotasioG.A: 400X

Muestra 2: Cloruro de SodioG.A: 400XMuestra 3: Sulfato de CobreG.A: 400X

Muestra 4: Sacarosa (Glucosa + Fructuosa) G.A: 400XMuestra 5: Glutamato monosdico (Aminocido) G.A: 400X

II) Formacin de MembranaExperimento:MicelaLiposomaAguaAceite

III) El primer probionteMuestra 6: Bacterias (Cocos)G.A. 400X

IV) El aparato bioqumico de la fotosntesis Muestra 7: Cianobacterias (Nostoc sp.)G.A. 400X

V) De procariota a eucariota Muestra 8: Foraminferos (Algas) G.A. 400X

Muestra 9: Microalgas (unicelulares) GA: 400X

VI) De unicelular a pluricelularMuestra 10: Algas (Oedogonium sp.) GA: 400XMuestra 11: Levaduras (Saccharomices cerevises) GA: 400XMuestra 12: Hongos filamentosos (Fusarium sp.) GA: 400X

5. Discusiones:La representacin de la formacin de los compuestos orgnicos fue dada por la observacin de 3 sales: Cloruro de Sodio, Cloruro de Potasio y Sulfato de Cobre. La atmsfera reductora fue constituida principalmente por gases simples como el amoniaco, el metano y el hidrgeno molecular ya que son compuestos ricos en hidrgenos (Dyson, 1999), adems la una alta cantidad de energa calorfica que generaba altas temperaturas y tormentas elctricas. En estas condiciones hay ciertas hiptesis que sugieren que se lograron crear inicialmente sales inorgnicas ya que son los ms simples al estar constituidos por enlaces inicos. Estos se encontraban probablemente disueltos en aguas saturadas que constituan el ocano primitivo y la tierra se encontraba dividida en una atmsfera gaseosa y un ocano lquido saturado. Por tanto es muy probable que estos cristales constituidos por pocos elementos hayan estado presentes en forma disuelta y no en la forma cristalina como se aprecia en el microscopio.Posteriormente estos compuestos inorgnicos daran origen a los compuestos orgnicos ms complejos al estar constituidos por enlaces covalentes y que se incorporaron al ocano quedando denominado como la Sopa Orgnica. La creacin de compuestos orgnicos biolgicos estuvo sustentada por el experimento de Miller en el cual logr formar aminocidos. Mediante la asociacin de ciertos alcanos con agua se lograron formar los azucares simples denominados monosacridos, dentro de los cuales los ms estables fueron algunas triosas, pentosas y hexosas conocidas como Glucosa, Fructuosa, Galactosa, Manosa, entre otros. La asociacin de 2 monosacridos dio como producto un disacrido como la sacarosa observada que es la unin de Glucosa con Fructuosa por un enlace glucosdico alfa 1-4. En el caso de los aminocidos tuvieron que unirse un grupo amino derivado del gas amoniaco y un cido carboxlico junto a un radical. El glutamato monosdico es un aminocido simple ionizado, con carga negativa unido a un Sodio que es un catin, otra posible forma en que se hubiese presentado en aquella sopa.La vida tuvo que ser originada por una asociacin de molculas orgnicas biolgicas como los lpidos que formaran una barrera semipermeable denominada membrana. Entre estos los ms simples son los micelios formados por fosfolpidos y los liposomas formados por varias capas de micelios. Estos tenan una regin hidrofbica interna e hidroflica externa, es decir de naturaleza anfiptica. En el experimento se ve una formacin sinttica de la membrana al unir grasas con un medio lquido, sin embargo en la realidad eso se produjo por un proceso ms complejo explicado por la teora de Oparn que sugiere que el movimiento del agua form burbujas orgnicas por medio de fuerzas electroestticas entre las regiones polares y apolares. Al ser estas fuerzas dbiles permiten el paso de ciertas sustancias. De esta forma ya se pudo haber formado vida teniendo en el interior protenas y cidos nucleicos capaces de replicarse y recombinarse. El primer probionte deba ser un organismo hetertrofo, anoxignico y unicelular. Es decir una bacteria anaerbica capaz de realizar nicamente gluclisis por medio de enzimas simples y la traduccin de protenas. Este debi ser muy diferente al organismo observado en el microscopio que es un coco moderno que si logra soportar condiciones aerbicas. Posteriormente se sigui con la evolucin y se cambi la atmosfera reductora a una oxidante con la aparicin de organismos fottrofos como las bacterias rojas y posteriormente cianobacterias que eran fotoauttrofos como los Nostoc observados. Con ello, la fotosntesis cuyo producto final era oxgeno cambio progresivamente la concentracin en la atmsfera y gener nuevos cambios en las formas de vida. Un primer cambio sera la evolucin celular hacia una forma eucariota mediante la creacin de un ncleo celular y orgnulos semiautnomos como mitocondrias y cloroplastos. Los primeros seres debieron ser unicelulares como ciertas microalgas, foraminferos y protozoarios. Todos ellos adaptados a las condiciones aerobias y las algas con capacidad fotosinttica. Adems se observan asociaciones celulares que generaron los organismos multicelulares con clulas diferenciadas entre s pero dependientes. Entre ellos se tienen a las algas, levaduras y hongos que se vieron en las muestras. Estos seres son eucariotas simples que posteriormente han logrado formar eucariotas ms complejos como plantas y animales.6. CUESTIONARIO

A. Por qu la evolucin escogi al carbono como base de los compuestos orgnicos?

El carbono es el elemento qumico que sustenta toda la vida en la Tierra. En la naturaleza existen 92 elementos qumicos en estado natural. Es decir, 92 tipos distintos de tomos. Son las pequeas piezas que se combinan entre s para formar toda la materia conocida. Los tomos se combinan para formar molculas, y las molculas se unen para formar la materia. Todo lo que vemos a nuestro alrededor se forma con slo esos 92 elementos. Incluidos nosotros mismos.El 95% del cuerpo de los seres vivos se compone por slo cuatro elementos: carbono, oxgeno, hidrgeno y nitrgeno. De ellos, el carbono es el ms importante. Sin l, no podra formarse el ADN. Las protenas, glcidos, vitaminas y grasas tambin son compuestos de carbono.El carbono es un elemento muy abundante en el Cosmos. Los tomos de carbono se unen entre s formando largas cadenas que sirven de base para construir otras molculas ms complejas. Esta facilidad para enlazar molculas es lo que permiti la evolucin hasta los organismos vivos. En la tierra primitiva se dio una excelente combinacin de grandes cantidades de carbono y agua, que fueron determinantes para el origen de la vida. El carbono es la base qumica de la vida.El carbono presenta una importante capacidad de combinacin con otros tomos ya que puede formar hasta cuatro enlaces con otros tomos.Estos enlaces forman un tetraedro (una pirmide con una punta en la parte superior).La diversidad de los productos qumicos orgnicos se debe a la infinidad de opciones que brinda el carbono para enlazarse con otros tomos. Los qumicos orgnicos ms simples, llamados hidrocarburos, contienen slo carbono y tomos de hidrgeno; el hidrocarburo ms simple (llamado metano) contiene un solo tomo de carbono enlazado a cuatro tomos de hidrgeno. Pero el carbono tambin puede enlazarse con otros tomos de carbono adicionalmente al hidrgeno B. Desarrollar en orden evolutivo el origen de las celulas1.- Formacin de molculas orgnicas.Las clulas estn formadas por molculas orgnicas que son los ladrillos de los que est hecha la vida, adems del agua e iones. Las principales son protenas, nucletidos, azcares y grasas. Hoy se tiende a situar a la sntesis prebitica en las profundidades del mar, ms concretamente en los alrededores de las fumarolas, donde se daran condiciones propicias y habra una cierta proteccin.2.- Formacin de polmeros. Se obtuvieron molculas orgnicas, pero las ms importantes para la clula suelen aparecer en forma de polmeros complejos y no como molculas simples: las cadenas de aminocidos forman las protenas y los polinucletidos forman el ADN y el ARN. La formacin de polmeros es uno de los grandes problemas en las teoras del origen de la vida, puesto que no se ha encontrado un sistema de polimerizacin prebitico que satisfaga completamente.3.- Membrana celular. Uno de los principales eventos en el origen de las clulas fue el desarrollo de una envuelta que aislara un medio interno y otro externo. Esto tiene muchas ventajas como el permitir tener todos los componentes necesarios prximos para las reacciones metablicas y se hace ms eficiente el proceso de replicacin; se evita que variantes ventajosas de molculas orgnicas sean aprovechadas por grupos competidores y se gana una cierta independencia respecto a las alteraciones del medio externo favoreciendo la homeostasis interna. Las membranas lipdicas son fciles de producir a partir de molculas de cidos grasos anfipticos, es decir, que tienen una parte cargada elctricamente y otra es hidrfoba. Estas molculas se organizan en soluciones acuosas formando pelculas finas. Las membranas de los organismos vivos poseen las mismas molculas anfipticas: glicerofosfolpidos y esfingolpidos. Podemos especular que estas pelculas formaron pequeas bolsas o vesculas que englobaron poblaciones de molculas. En otro momento, debido al crecimiento de su contenido interno, estas bolsas debieron adquirir la capacidad de estrangularse y dar dos unidades hijas con caractersticas semejantes a la parental. Las poblaciones de molculas que englobaban deberan tener la capacidad incrementar su nmero. Este incremento se producira por reacciones moleculares internas gracias a que las membranas seran permeables a molculas pequeas pero no a los polmeros, creados internamente, a los cuales no les sera fcil escapar.4.- Autorreplicacin de las primeras molculas. Una de las caractersticas que debieron adquirir los polmeros para aumentar su nmero y conseguir copias de s mismos debi ser la capacidad de autorreplicacin, es decir, la posibilidad de producir otras molculas similares o idnticas a ellas mismas. Con ello se consigue la propiedad de la transmisin de la informacin, que es una de las propiedades de la vida. Esta informacin transmitida sera de dos tipos: secuencia de monmeros y organizacin espacial del polmero . Los materiales y la energa para producir tales descendientes estaran libres en el medio y podran atravesar fcilmente las membranas. Dentro de cada vescula membranosa se crearan rplicas moleculares ms o menos exactas al original. Algunas de ellas tendran mayor capacidad para autorreplicarse por lo que su proporcin llegara ser mayor que las otras variantes. As, diferentes vesculas membranosas se enriqueceran en ciertas variantes moleculares y competiran ms eficientemente y aprovecharan ms favorablemente los materiales libres. Con este proceso de competicin por los recursos se emprende otra carrera que es la de la evolucin darwiniana. 5.- Interacciones entre molculas diferentes. Independientemente de la molcula o molculas con capacidad de autorreplicacin y competicin, tendra que darse en algn momento la interaccin entre molculas diferentes (protenas, ADN, ARN, lpidos y azcares) y la formacin de complejos y reacciones heterogneas. Podramos pensar en asociaciones de molculas de ARN que en unin de polipptidos favorecieron la replicacin, o rutas metablicas que interaccionaron con el ARN o el ADN. Con estas interacciones se seleccionaran no ya unas pocas molculas sino grupos heterogneos de molculas que actuaran en cooperacin, coevolucin. Esto podra haber ocurrido hace 3,5 a 4 mil millones de aos.6.- Cdigo gentico. En algn momento el ARN tuvo que intervenir en la sntesis de las protenas. Para ello hubo que inventar un cdigo que identifica una secuencia de nucletidos con un aminocido determinado. Esto es lo que actualmente se denomina el cdigo gentico, en el que tres bases nucleotdicas codifican para un aminocido determinado. Este cdigo parece arbitrario y es prcticamente universal para todos los organismos vivientes, lo cual sugiere que hubo una sola organizacin de molculas de ARN y pptidos, de todas las posibles, que dieron lugar a todos los organismos actuales. A estas protoclulas de las cuales partieron todas las dems clulas que conocemos hoy en da se les denomina LUCA (en ingls: Last universal common ancestor).

7.- ADN como principal soporte de la informacin. Actualmente la informacin que transmiten los organismos a sus descendencias est codificada en forma de ADN y no de ARN o protenas. El ADN tiene una serie de ventajas sobre el ARN: al ser el ADN una doble hlice es ms estable, es ms fcil de replicar y permite reparaciones ms eficientes. Se conocen enzimas que son capaces de realizar el paso de informacin contenida en el ARN al ADN, son la retrotranscriptasas. Estas enzimas las contienen muchos virus, como el del SIDA, con un genoma de ARN que se convierte en ADN tras la infeccin. En algn momento de la evolucin, antes de LUCA, debi darse el paso de la informacin desde el ARN al ADN, y quedar este ltimo como base para la conservacin, lectura y transmisin de la informacin de las protoclulas.

7. BIBLIOGRAFA: Dyson, J. (1999). Los orgenes de la vida. Primera Edicin. Cambridge University press. Impreso en Madris. Espaa.