Previo
Carlos von der Becke - Biolog�a 27
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Carlos von der Becke - Biolog�a 27
MODULO II UNIDAD 1 CAPITULO 2
2. HIPOTESIS DEL ORIGEN DE LA VIDA.
Acerca del origen de la vida, podemos clasificar dos puntos de vista no inconciliables:
1. Hip�tesis creacionistas
2. Hip�tesis explicativas en t�rminos de causas microsc�picas materiales y f�sicas, de las posibles etapas iniciales de la vida
No son inconciliables para un creyente que reconoce que Dios est� en todas partes, incluso en los biotopos donde se concretar�an las hip�tesis explicativas.
Las hip�tesis creacionistas no podr�an ser cient�ficas en este sentido: se exigir�a duplicar experimentalmente las condiciones del origen de la vida en presencia de Dios y en ausencia de Dios (tratamiento y blanco, respectivamente); para el creyente, como queda dicho, el ensayo en blanco ser�a imposible de configurarse, ya que Dios tambien estar�a en �l.
El resto de las hip�tesis sobre la biopoyesis u origen de la vida quedan casi en el l�mite entre lo aceptable y lo inaceptable por la ciencia, en tanto en cuanto que se puedan hacer ensayos confirmatorios con un blanco no criticable. Esto a�n no se ha logrado.
Un tipo de hip�tesis explicativas reside en afirmar que la vida viene del espacio (panespermia) o de un planeta favorable para las reacciones autorreplicantes donde surgieron seres vivos de otra configuraci�n con laboratorios de exobiolog�a muy avanzados (panespermia dirigida, hip�tesis de Cricks y Orgel).
Otro tipo de hip�tesis explicativas alega que la vida de nuestro planeta tierra se caracteriza por tener los elementos C H O N S y P que tambien abundan tanto en la corteza como en los gases volc�nicos emitidos en el fondo del oc�ano. Si la vida surgi� en la corteza, G�nter W�cht�rh�user propone que sean las piritas ("piritas gen�ticas") en plena formaci�n
Si en cambio la vida surgi� cerca de los escapes de
gases volc�nicos,
tambien all� debe ser condici�n necesaria que se
produzcan compuestos
que desarrollen su capacidad de autorreplicarse. Una
vez fijado ese
fenotipo, por fuerza se debieron producir
errores
heredables, que ocasionalmente originaban
generaciones de mol�culas
que se replicaban m�s eficientemente que sus
predecesores (regla 33). Si alguna
vez esas generaciones de mol�culas, en simbiosis con
otras, lograban
entre todas ubicarse en el borde entre el orden y el
caos (lectura 16), la condici�n suficiente ya estar�a dada y con el
tiempo se llegar�a
a la vida del RNA.
Por caldo primordial entendemos un medio acuoso
localizado en algunas regiones a�n no identificadas, con
sustancias org�nicas
sintetizadas por alguna combinaci�n del sol, los gases
volc�nicos y los rayos el�ctricos,
acumuladas durante
siglos y siglos. Por ejemplo di�xido de carbono y luz solar
generando �cido
f�rmico que se acumula. El viento moja con ese caldo
a la pirita o arcilla,
que luego seca el sol. All� pueden aparecer
reacciones con agua como
producto final. La reacci�n ocurre con las mol�culas
antes disueltas
adheridas ahora a la pirita o arcilla. En esa interfase, la
pirita o arcilla gen�tica,
con las fallas superficiales y los defectos puntuales
que la caracterizar�an,
podr�a generar productos derivados tanto de la
pirita o arcilla como de las
sustancias org�nicas, parecidos al patr�n que lo
gener�, esto es,
con esos defectos y fallas. Se puede as� incluso
especular que en
esa interfase se llegar�an a establecer presiones de
selecci�n, esto
es, condiciones ambientales para que suceda con mayor
rapidez un tipo
de mecanismo que otro. Esas presiones se concretar�an
al encontrar
alguna estructura defectuosa o mutante que tenga el
tama�o y la forma
convenientes como para sorber mejor algunas
sustancias org�nicas del
caldo adaptadas para una duplicaci�n y con ello
prevalecer en velocidad
de autoproducci�n frente a otras estructuras algo
diferentes (tambien
mutantes). Asimismo esas mutantes pueden llegar a
adquirir un borde
o una saliente tales que el producto autorreplicado
sea m�s veloz
en aparecer all� que en otras zonas. Estamos pidiendo
aqu� que las
piritas o arcillas gen�ticas se vuelvan a producir
espontaneamente sobre la
base de piritas o arcillas preexistentes. Esto describe un
proceso no-lineal
de autocat�lisis a la manera de un �ster en ausencia
de agua + un
�cido como catalizador, que genera ese mismo
catalizador, que ahora
es producto y catalizador a la vez + agua. Entonces
algunos "�steres
secos" (alimento abi�tico fabricado por el sol o los
rayos) + una
"pirita o arcilla gen�tica", propaga esa misma pirita o arcilla
gen�tica que ahora es
producto y catalizador a la vez + agua. Esto es, E
en presencia de
A genera m�s A y el subproducto W a descartar
proveniente de la reacci�n. E
es uno de los componentes del caldo primordial que el
viento dej�
como espuma viscosa a
secar al sol
sobre la interfase de A, la pirita o arcilla gen�tica. En la
medida que W no
abunde (por evaporaci�n) la pirita o arcilla gen�tica puede
crecer cada vez
que el viento le aporte m�s espuma. Es imposible
imaginar algun origen
de la vida sin alguna no- linealidad primigenia o
ancestral
A El material (la pirita o arcilla apta para
duplicar su estructura)
presentar�a entonces caracter�sticas fisicamente
manifiestas (en una
palabra, un fenotipo) con las que modificar al
ambiente cercano y
autoduplicarse parcial y lentamente. En ambiente
favorable su fenotipo
se podr�a ir volviendo poco a poco m�s complejo. En
un momento dado
apareci� un nuevo tipo de genes gracias a que dentro
de ese nicho
modificado por el fenotipo se podr�an acumular
compuestos favorables,
m�s concentrados que en otros sitios alternativos. Si
esos nuevos
genes pasaban de 0 a 1, de apagado a encendido, m�s
r�pido, entonces
resultaban ser m�s eficaces que los fenotipos
primitivos. Por presi�n
selectiva pod�an ir controlando lentamente a dicho
fenotipo y en un
momento dado pasar a dominar la constituci�n del
entorno. De esta
manera podr�amos explicar, penosamente (porque los
intentos de imitarlo
en el laboratorio no son f�ciles), c�mo un sistema
menos complejo
da origen a un sistema m�s complejo. Necesitamos
postular la autoorganizaci�n
de un sistema que sea, como se�ala la teor�a, un sistema
abierto provisto de fuentes externas de energ�a qu�mica (resultante
en parte por siglos de energ�a solar concentrada) que lo alejen
de las condiciones
de equilibrio. La "transici�n de fase" desde un
sistema autorreplicante
menos complejo a otro m�s complejo no se podr�a
justificar si no hubiese
un real apartamiento del equilibrio. El orden se trueca con energ�a
aprovechable, que nunca puede estar
en el equilibrio si la suponemos disponible.
En el equilibrio
hay muerte,
pero no orden biol�gico. En las figuras siguientes se
esquematizan
algunas de estas ideas.
Fig 1. Los nuevos genes que se pudieron formar
en presencia de un fenotipo ancestral lo fueron
controlando gradualmente hasta
dominarlo. Llegamos as� a la posibilidad de
desarmar, por in�til,
el subsistema primitivo que permiti� el armado de un
nuevo sistema
algo m�s complejo, con una autoorganizaci�n superior.
El "andamio
de pirita o arcilla y de espuma" ya no se encuentra, ya que es
peso muerto
ineficiente. Ver figuras ABB. Fig ABB Piedras con una
coordinaci�n
extraordinaria que caen "fortuitamente" en una zona
Fig ABC Arco
de piedra formado por piedras de la fig ABB Fig ABD
Andamio de piedras
que sirve para armar encima un arco de piedras que
forma un puente
"de mayor complejidad" Fig ABE El andamio se ha
retirado, ver fig
ABA. Interpretemos las figuras. El sistema no-lineal
que caracteriza
a la vida en el planeta surgi�, no por casualidad como
en la figura
ABC, sino por una etapa, que result� intermedia, de una vida
autorreplicante
de muy baja complejidad. A su amparo (y con suficiente
energ�a aprovechable para pagar el orden generado) se fue
perfeccionando, por presiones
de selecci�n, otro sistema m�s avanzado en su
complejidad, hasta llegar
a posibilidad final de independencia y
autosuficiencia. Se necesitaron centenares de millones
de a�os. Abundan las razones para que las mol�culas
org�nicas y entre
ellas los polinucle�tidos se hayan introducido en el
peque�o sistema
coloidal autorreplicante. Algunos amino�cidos y
�cidos como los di
y tricarbox�licos consiguen aumentar la solubilidad
de los iones de
aluminio de la arcilla. Algo similar se puede proponer
tambien para la pirita. Actuar�an como catalizadores
para formar nuevas
arcillas o piritas. Hay que aclarar que una vida basada en
piritas o en arcillas tiene muy
poca versatilidad y delicadeza, ya que los compuestos
del carbono
las superan en posibilidades. La oxidaci�n de los
compuestos del carbono
puede suceder por etapas y no solamente de un golpe.
�C�mo se introdujeron
los compuestos org�nicos en medios aptos para
recibirlos? Se puede
decir, como ya se ha se�alado, que mol�culas
org�nicas simples se
pueden sintetizar con el sol o con los rayos durante
las tormentas.
Pero hemos dicho simples (por ejemplo �cido f�rmico a
partir de di�xido
de carbono y luz) y con ellas y sin las enzimas, que
surgieron much�simo
despu�s, falta un tramo dif�cil de explicar. Porque
se necesitan mol�culas
muy complejas para la vida actual. Las s�ntesis de
algunas de esas
mol�culas a partir de otras simples que algunos
qu�micos imaginativos
han postulado, rayan en lo incre�ble (por ejemplo un
choque qu�ntuple)
y para la mayor�a ni siquiera hay pistas imaginativas
propuestas.
VIDA DEL RNA - Si estos chicles de piritas, o estas
arcillas, o estas
regiones cercanas al escape de gases volc�nicos en el
agua (que tambien
se podr�an visualizar como alimentando en forma de
olas que enseguida
se retiran, a rocas basicamente secas), son el origen de
las formas primitivas de vida, los cient�ficos no las encuentran.
Fueron los andamios
para una construcci�n m�s definitiva, construcci�n o
forma de vida
basada en una rara biomol�cula, la del RNA. Esta s� se encuentra y sigue
actuando, con funciones amplificadas. La idea
es sencilla de
entender siguiendo los ideogramas presentados por
Cairns - Smith.
Fig
Un puente no se construye con piedras ca�das desde la
monta�a por
casualidad, sino primero exige la preparaci�n de un
andamio que permite
su misi�n auxiliar de sost�n y que luego no tiene
raz�n de seguir
estando, por lo que desaparece sin dejar rastros. En
la vida del planeta,
el andamio podr�a haber sido la pirita (primero
mojada, por ejemplo, por
gas volc�nico disuelto en agua y luego seca), con lo
cual evitamos frenar
la reacci�n prebi�tica autorreplicante por el exceso
de agua. El RNA
pudo haber servido casi como un organelo de sost�n de
la protoc�lula,
Fig
que por sus posibilidades propias de autorreplicaci�n
pudo haber eliminado
el andamio al cual se incorpor� en un dado momento.
El RNA como explicaci�n
de las etapas primeras de la vida, tiene sus
adversarios: Joyce y
Orgel escriben de ella:
Aunque es bastante cierto, en los laboratorios se va juntando
paulatinamente
mayor evidencia de su versatilidad en condiciones especiales.
ETAPAS DE LA VIDA DEL RNA.
Esquematicamente existir�a primordialmente algun
chicle que ser�a
luego el andamio de la vida.
El RNA es una de las tantas mol�culas que se
producir�an en el
chicle, para lo cual la qu�mica involucrada no es
nada sencilla
ni facil de explicar por peque�os pasos materiales.
El RNA aprender�a a autocopiarse, como se est�
autocopiando el chicle-andamio.
Pasar�a a ser un organelo de ese andamio, ayud�ndolo
en su estabilidad
mec�nica, como a veces se lo encuentra haciendo hoy
en d�a en algunas
formas biol�gicas.
El RNA con la ayuda de una prote�na genera esa
prote�na que reconstruye
a otra mol�cula de RNA. Entre el r-RNA y la RNA-
polimerasa, con bases pur�nicas y pirimid�nicas,
con amino-�cidos y pentosas, juntan los ingredientes para armar
un sistema autorreplicante.
El organelo autoduplicante no necesita m�s del
andamio que le di�
origen y entonces forma su propio complemento de
mol�culas (protometabolismo).
En esta transici�n de fase el sistema se ubicar�a
quiz�s en el borde
entre el orden y el caos y generar�a mol�culas de
complejidad y capacidad
catal�tica creciente.
El RNA tiene una sola cadena desde su parte superior
hasta su parte inferior: se dice que es
monocatenaria. con ayuda de una prote�na y en presencia de
otro tipo de pentosas, genera otra tercera
prote�na con
la cual se retrotranscribe a s� misma como DNA
inicialmente monocatenario
y luego bicatenario.
Es la ruta que va del RNA al DNA, a contramano de la que hoy utiliza la vida,
que comienza con el DNA y sigue por etapas intermedias de RNA.
DNA es �cido desoxirribonucleico y RNA es �cido ribonucleico.
FIN DE LA VIDA DEL RNA Y COMIENZO DE LA VIDA DEL DNA
bicatenario autorreplicante.
-----------------------------------------------------
-----
Comienzo
|
DNA en su versi�n monocatenaria -<<------ RNA -------
-->> Prote�na
| | | | |
|
| <<--------------------------------------
---------
|
DNA en su versi�n bicatenaria - Fin
-----------------------------------------------------
-------------------------
NOMBRE DE LAS PROTEINAS de izquierda a derecha
DNA-replicasas y ligasas, DNA-polimerasas y
maturasas, histona IV
en eucariontes
Retrotranscriptasa o transcriptasa reversa
RNA-polimerasa
Amino-acil RNA-t sintetasas (un alto n�mero de ellas)
Corresponde se�alar que el flujo de informaci�n de
este diagrama evolutivo
comienza con el RNA, genera primero el ramal derecho
y luego revierte
hacia el ramal izquierdo, volviendo a usar el RNA
como trampol�n.
Esto no coincide con el flujo en un diagrama actual,
que es Si la evoluci�n hubiese seguido
ese camino, las
dificultades a superar crecer�an fuertemente en la
primera etapa frente
a las de este otro camino biologicamente m�s f�cil.
Informaci�n de diferentes fuentes, especialmente de
JOHN HORGAN, En
el principio, Investigaci�n y Ciencia, abril 1991, No
175, pag 80.
CAIRNS-SMITH
E------->A + W
"es una mol�cula inepta".
DNA -->>
RNA --->> Prote�nas.
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