La aparición de los primeros seres vivos
Cualquiera haya sido el origen de las moléculas orgánicas, los científicos coinciden en que los primeros seres vivos fueron acuáticos, unicelulares y procariotas. Posiblemente, antes de estos existió un sistema precelular o protobionte, más simple, que fue adquiriendo las características de la vida.
Los aportes de la Paleontología permiten estimar que la vida pudo haberse originado entre los 3500 a 3900 millones de años antes del presente. Los organismos más antiguos que se han encontrado hasta el momento fueron encontrados en Australia, en rocas de 3500 millones de años. Estas formaciones rocosas se llaman estromatolitos y están formadas por superposción de láminas. Estas láminas vistas al microscopio revelaron la presencia de bacterias similares a las bacterias actuales.
Se postula que las primeras células se formaron espontáneamente por agrupación de moléculas orgánicas que fueron concentrándose en los mares primitivos. Estas células estarían formadas por los compuestos básicos presentes en los seres vivos: lípidos, proteínas, hidratos de carbono y ácidos nucleicos. Posteriormente se habría formado una estructura, parecida a lo que hoy conocemos como membrana plasmática, que estableció un límite entre el medio interno y el exterior que posibilitó el intercambio de sustancias.
Por las altas temperaturas de la Tierra en sus orígenes, algunos científicos plantean que los primeros seres vivos debieron ser bacterias hipertermófilas. Este tipo de bacteria viven en fuentes termales a más de 80 °C. A favor de esta hipótesis está el hecho de qué en esa época no existía la capa de ozono que pudiera proteger a los organismos de los rayos ultravioletas, por lo tanto los primeros seres vivos debieron colonizar el fondo de los mares primitivos antes que la superficie terrestre.
Nutrición de los primeros seres vivos
Se plantea que estos organismos unicelulares se alimentarían por incorporación de compuestos orgánicos presentes en el medio acuático, es decir que eran heterótrofos. La atmósfera primitiva no presentaba oxígeno libre por lo que se cree que eran anaerobios, es decir que utilizaban compuestos diferentes al oxígeno para obtener energía.
Es probable que después de millones de años, tal vez por presión de la escasez de alimento, un grupo de organismos adquiriera la capacidad de sintetizar moléculas orgánicas utilizando el dióxido de carbono de la atmósfera y la energía de la luz solar. De esta manera se habrían originado los autótrofos.
La capacidad de realizar la fotosíntesis fue un hecho trascendetal para la historia de la vida en el planeta. Este proceso que realizaban las bacterias liberó oxígeno a la atmósfera. Con el paso del tiempo, millones de años después, se formaría la capa de ozono.
El oxígeno libreen aquel entonces era un gas muy escaso y tóxico, lo que pudo haber provocado la muerte de numerosas bacterias. Sin embargo, es posible que algunos grupos adquirieran la capacidad de utilizar este gas para obtener energía. De esta forma habrían aparecido los organismos aerobios, es decir organismos capaces de utilizar el oxígeno para degradar compuestos orgánicos.
El origen de las células eucariotas
La presencia de un núcleo, que separa el material genético del citoplasma, y la presencia de organelos rodeados por membranas que realizan las diferentes funciones celulares son las características que diferencian a estas células con respecto a las procariotas. Probablemente, estos rasgos se fueron adquiriendo de manera gradual a lo largo del tiempo a partir de un ancestro común procariota. Los primeros registros fósiles de organismos eucariotas datan de aproximadamente 1.800 millones de años.
La explicación de cómo pudo haber ocurrido este proceso que permitió el surgimiento de las células eucariotas ha sido motivo de discusiones. La teoría más difundida y que tiene mayor aceptación es la teoría endosimbiótica , propuesta por la científica estadounidense Lynn Margulis (1938-2011). Según esta teoría las mitocondrias y los cloroplastos podrían haberse originado a partir de la asociación de organismos procariotas dentro de otro de mayor tamaño. Esta unión resultó más beneficiosa para todas las partes involucradas y se hizo permanente. Margulis apoyó su teoría con numerosos datos bioquímicos, morfológicos y palentológicos. Algunas de las evidencias sobre el origen a través de un proceso de endosimbiosis de estos organelos son las siguientes:
La evidencia de que las mitocondrias y los plastos surgieron a través del proceso de endosimbiosis son las siguientes:
- El tamaño de las mitocondrias es similar al tamaño de algunas bacterias.
- Las mitocondrias y los cloroplastos contienen ADN circular, al igual que los procariotas, mientras que el núcleo eucariota posee varios cromosomas lineales.
- Están rodeados por una doble membrana, lo que apoya la idea de la fagocitosis (la membrana interna sería la membrana plasmática originaria de la bacteria, mientras que la membrana externa correspondería a aquella porción de la membrana del procariota que la habría englobado).
- Las mitocondrias y los cloroplastos se dividen por el mismo proceso de fisión binaria que los procariotas.
Para la formación del núcleo, una explicación posible es que la membrana nuclear se habría formado como extensión y desprendimiento de la membrana plasmática rodeando, de esta manera, al material genético.
A continuación se muestran una figura y un video que ayudan a la comprensión de esta teoría.
En el siguiente video se sintetizan los principales eventos relacionados con el origen de los primeros seres vivos.