BIOLOGÍA INTRODUCCIÓN

La Biología es una ciencia de actualidad, ofrece una gran esperanza a la solución de problemas que

enfrenta la humanidad como es el de la salud, la restauración del medio ambiente, la producción de

alimentos. Esta ciencia propone alternativas al manejo de los recursos naturales, facilita la

comprensión de los mecanismos bajo los que se rigen los seres vivos y da posibilidad de ubicar

nuestro papel como seres humanos en la trama general de la vida.

Esta disciplina científica enfrenta grandes retos para buscar solución al problema del SIDA

(Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida), del cáncer y a múltiples enfermedades crónico

degenerativas.

La Biología ha logrado grandes avances al producir vacunas, antibióticos, transplantar corazones y

manipular los genes que permiten producir proteínas como la insulina humana a partir de bacterias,

la hormona del crecimiento, sustancias edulcorantes, el factor cicatrizante contenido en la saliva de

los perros o el interferón como proteína antiviral.

A estos grandes avances le ha correspondido un fuerte nivel de cuestionamiento, ¿hasta dónde nos

marcaremos la frontera para manipular los genes sin que interfiramos sobre los mecanismos

naturales de selección?, ¿hasta dónde iremos en contra de los 3500 millones de años de evolución

biológica que han tenido los organismos? ¿Hasta dónde se nos permitirá modificar el código

genético de los organismos para crear organismos transgénicos como es el maíz, ratones, sandias,

bacterias... al cierre de éstas reflexiones ya se tiene concluido el proyecto genoma que ubica de

manera precisa los cerca de 100 000 genes y segmentos de interconexión que constituyen los 23

pares de cromosomas y que son los que finalmente controlan toda la actividad de las células y que

nos tienen afligidos con más de 3000 enfermedades hereditarias.

Lo que te ofrecemos es la posibilidad de explorar juntos este mundo que en algunos momentos te

parecerá irreal, pero a través de actividades prácticas de manipulación de organismos y de

fenómenos naturales podremos concretar nuestro aprendizaje. Aunque no estés planeando seguir

una carrera en el campo de las ciencias biológicas, el aprendizaje de esta importante ciencia te dará

un mejor entendimiento de ti mismo, de tu ambiente, de los organismos con los cuales

compartimos este planeta.

Nuestra aventura científica está dividida en cuatro unidades: la primera la denominamos “Origen e

impacto de la Biología” donde se precisará el concepto y su historia, los campos de influencia, las

diferentes disciplinas que se ha tenido necesidad de crear conformando las ramas de estudio, para

de ahí arribar a la herramienta de todo investigador: el método científico, herramienta con la cual se

han comenzado a tejer respuestas a la difícil pregunta ¿cómo se formó la vida?, ¿de manera

espontánea, por creación divina, a partir de otros organismos semejantes o por evolución química?,

una vez hurgado en este campo habremos de aclarar los diferentes niveles de organización

biológica que percibe la biología y que van a marcar el orden en que habrán de abordarse los temas

como el de mayor simplicidad representado por los virus. Dentro de esta simplicidad se esconde un

fuerte grado de complejidad representado por las enfermedades que aún no podemos controlar

La segunda unidad la denominamos Origen y evolución de la célula, está dedicada a estudiar las

características estructurales y el origen de la célula, se presenta un recorrido histórico de los

diversos estudios que contribuyeron a integrar la teoría celular. En la primera década del siglo XIX

muchos se preguntaban ¿será posible que todos los seres vivos estén constituidos por células?. La

teoría celular postula a la célula como la unidad anatómica funcional y de origen de todos los seres

vivos. Por ello consideramos necesario conocer sus componentes estructurales, la función que cada

uno de ellos realiza, las características que la hacen diferente a la materia inanimada como es el

metabolismo. Otro tema que resulta sobresaliente en esta unidad es la reproducción, lo abordamos a

nivel de célula a través de los procesos de mitosis y meiosis para de ahí hacer un recorrido por los

tipos de reproducción que se dan en los cinco reinos y resaltar cómo estos mecanismos pueden y

han contribuido al desarrollo de los pueblos.

La tercera unidad denominada la Herencia biológica, en esta unidad tratamos el nacimiento de la

genética partiendo de los trabajos de Mendel, como precursor de la genética clásica, que nos da

elementos para comprender la forma como se trasmiten los caracteres de una generación a otra,

estos fundamentos sirven de base para que muchos científicos como W.S Sutton y Bovery

iniciaran trabajos de investigación a principios del siglo XX; posteriormente Morgan; funda las

bases de la genética moderna con sus experimentos controlados sobre mutación, en la mosca de la

fruta, el conocimiento del gen y de manera particular las características del DNA. La propuesta de

Punnett nos ha permitido de manera numérica calcular las probabilidades de aparición de ciertos

caracteres a partir de la combinación de los genotipos. Finalmente el tema de la mutación se

constituye en un tema obligado en el que se da la expresión del genotipo alterado, describimos

cómo influyen los mutágenos y cómo los observamos en los individuos.

Evolución y clasificación de los seres vivos es el nombre de la cuarta unidad. Partimos abordando

los aportes de Lamarck, como iniciador de la corriente evolucionista, donde postula que la

diversidad de organismos existentes es resultado de la interacción con el medio ambiente y no

formado por obra divina. Los cimientos del Lamarckismo son base para que Darwin formule su

teoría de la selección natural, como resultado de una de las investigaciones más prolongadas en la

historia de la ciencia (25 años), donde sobresale su famoso viaje y las conclusiones obtenidas en la

Isla de los Galápagos; la gran diversidad de organismos ofrece otro gran reto, clasificarla, para lo

que habrán de diseñarse diversas formas para lograrlo, Carlos Linneo es el científico que logra

hacer una propuesta de clasificación donde destaca el sistema binomial que lleva su nombre y nos

permite asignarle nombre a los organismos representados por los cinco reinos y los dos dominios

que engloban hasta el momento la biodiversidad planetaria.

PRECISANDO EL CONCEPTO

El término Biología se deriva de las voces griegas: el prefijo bios que significa vida (o entraña la

idea de algo vivo) y el sufijo logia que es el estudio o tratado. Así, en el sentido amplio, es la

ciencia de la vida , vida que es representada por los diversos organismos que cubren el planeta y

que hasta el momento hemos clasificado en 5 reinos, según Wittacker o 6 planteado en el libro de

Biggs, así nuestro concepto lo podemos precisar como la ciencia que estudia a los 6 reinos y sus

fenómenos comunes: sus orígenes (cómo se formó la vida en la Tierra), su continuidad (cómo se

han dado los cambios y transformaciones a lo largo del tiempo), su diversidad (representado por los

reinos: Bacteria, Arqueobacterias, protista, fungi, plantas y animales) y sus relaciones ( la manera

cómo interactúan los factores bióticos con los abióticos y viceversa).

LOS ANTECEDENTES

El término Biología se le atribuye a Jean Baptieste Caballero de Lamarck en el año de 1800, en

el que se pretendió concentrar las diferentes disciplinas (Botánica y Zoología), que estudiaban a los

seres vivos, sin embargo, la unificación del concepto se debe a Thomas Hernry Huxley que lo

trabaja y lo contextualiza. Sabemos que cuando una ciencia se consolida, no quiere decir que en ese

momento surge, ya que el estudio de los animales y plantas se remonta con los antiguos pobladores

que podían saciar su hambre o curar sus heridas con los organismos de su entorno. ¿Cuándo y a qué

horas cazar? ¿Dónde localizar las plantas y animales cuando se les requerían? ¿Qué plantas eran

benéficas y cuáles perjudiciales?, eran preguntas vitales para la sobrevivencia. La importancia de

los animales y las plantas ha sido de gran valor como lo demuestran las pinturas elaboradas en las

cavernas y/o el aprecio que se le tenía a las personas que se dedicaban a su cuidado o cultivo en las

antiguas culturas de Egipto, Mesopotamia, China y aún en el México actual. La sistematicidad de

este conocimiento comienza a darse con los griegos, particularmente con Aristóteles, Teofrasto,

Galeno e Hipócrates quienes dejan testimonios de sus ideas, planteamientos y observaciones.

La Biología es una ciencia dinámica, de gran importancia en la actualidad, está siendo

reestructurada constantemente en la mente de los científicos, para responder a múltiples preguntas

relacionadas con el acontecer de los organismos que nos permitan conocerlos, comprenderlos y así,

aprovecharlos de la mejor manera. Las preguntas elaboradas han transformado la ciencia a lo largo

de nuestra historia y le han dado el énfasis de la época. ¿Qué ventajas tiene una animal diurno

sobre un nocturno? ¿Cómo viven? ¿Cómo y de qué se alimentan? ¿Cómo están estructurados y

cómo funcionan?, si se enferman ¿Cómo se curan? ¿Cómo es que tienen capacidad para regenerar

sus tejidos? ¿Cómo influye la capa de ozono en la vida? ¿Cómo empezó la vida y cómo se ha

transformado? Muchas de éstas preguntas han sido respondidas parcialmente, algunas siguen

pendientes, otras aún no se formulan, pero no se han dejado en el olvido, posiblemente la más

trascendental sea la que tú puedas formular y que nos de posibilidades de apreciar la magia de la

vida que tiene su máxima expresión en nosotros mismos. ¿No lo crees así?

La Biología está cambiando rápidamente, se revitaliza con los nuevos descubrimientos que nos

plantean nuevas interrogantes, nuevos desafíos y oportunidades que colocan a ésta ciencia en lo

que podemos denominar en este momento como la edad de oro de la Biología.

RAMAS DE ESTUDIO Y CIENCIAS AUXILIARES DE LA BIOLOGIA

El objeto de estudio de la Biología es la vida, sin embargo ésta es muy compleja, ha sido necesario

recurrir al auxilio de otras disciplinas científicas y a la creación de nuevas ramas que permitan

lograr el objetivo, sus límites han sido difíciles de determinar y su amplitud es tal, que no hay una

persona que la domine, se ha requerido el auxilio de otras ciencias, sobre todo, si partimos de que

los seres vivos estamos regidos por las leyes de la física y la química, las ciencias que han

auxiliado a la Biología en diferentes momentos históricos son: Astronomía, Economía, Ética,

Oceanografía, Geología, Matemáticas, Física y Química.

Los aportes de las ciencias auxiliares

Química.- Nos facilita comprender el funcionamiento de los organismos, la manera cómo

transforman los alimentos, cómo son degradados para obtener energía, la forma cómo fijan la

energía los vegetales, su composición química y cómo son reintegrados a la tierra a partir de los

ciclos biogeoquímicos.

Física.- Sus aportes a la conformación de la microscopía, ha dotado de una gran herramienta de

trabajo, el aporte de la termodinámica, expresada a través de las leyes que llevan su mismo nombre,

nos dan posibilidades de interpretar mejor los ciclos biogeoquímicos, el comportamiento de la

energía a través de las cadenas alimenticias, nos da posibilidades de comprender mejor el

mecanismo de la respiración.

Matemáticas.- La posibilidad de analizar los fenómenos biológicos de manera cuantitativa, nos

permite predecir el comportamiento de las poblaciones en cuanto a su aumento o disminución, el

cómo se difunde una enfermedad o cómo se trasmiten los caracteres de padres a hijos para obtener

variedades mejoradas.

Geografía.- La influencia de la latitud, longitud, altura sobre el nivel del mar, los tipos de suelo...

como factores determinantes para la distribución de los organismos, su ubicación o abundancia

dependiendo de cada uno de ellos.

Geología.- Aporta elementos importantes para el estudio de los fósiles ubicados en sustratos de

suelo o incrustados en un tipo de roca, la forma como evolucionaron los continentes para establecer

la Teoría de la Pangea, la formación de diferentes envases o cuerpos de agua que dan la

posibilidad de crear algún tipo de ecosistema.

Astronomía.- Favorece la explicación acerca del ciclo astral de los animales, es decir determina

cuándo se aparean, cuándo se dará la floración en función de las horas luz o la fructificación

relacionada a las horas frío, por qué y cómo se da el comportamiento migratorio de los organismos

y el establecimiento del reloj biológico.

Oceanografía.- Estudia el comportamiento de los océanos y su impacto en las formas de vida no

sólo marinas sino continentales a través de los ciclones; la forma como influyen las corrientes

marinas o el fenómeno del niño y niña que son determinantes en los climas y por ende, el

desarrollo de la vida en general

Historia.- Nos ayuda a la reconstrucción de los hechos biológicos, como la conformación de las

eras geológicas y los acontecimientos que en cada una de ellas encierra, nos ha facilitado

establecer la cronología celular, los diferentes acontecimientos que se dieron antes y después del

DNA, los diferentes científicos que intervinieron durante 2000 años, para finalmente, conocer la

forma de cómo los vegetales producen sus alimentos o lo que llevamos recorriendo... entorno al

origen de la vida.

Etica.- Como parte de la Filosofía que trata de la moral y de las obligaciones del hombre, abre un

espacio de reflexión a través de fuertes cuestionamientos, entorno a lo que podrían considerarse

excesos relacionados con la vida: El aborto, la eutanasia, la pena de muerte, congelación de

embriones humanos, madres incubadoras, la clonación en humanos...cuestionamientos que se basan

en principios, normas y valores y que van encausando el actuar de la Biología en relación a su

objeto de estudio: La vida y todo lo que a ella le afecte.

Política.- Aunque no se le puede considerar una ciencia, actualmente se ha constituido en un fuerte

auxiliar, no para comprender la forma como se llevan a cabo los procesos biológicos sino la

búsqueda de formas que permitan proteger las diferentes expresiones de la vida como: Las selvas y

bosques, evitar y sancionar el contrabando de flora y fauna, de la contaminación, o la

sobreexplotación, todo esto a través de formular leyes, decretos, reglamentos, emitir sanciones,

negociar internacionalmente para adquirir recursos económicos para mantener las áreas protegidas

o hacer que las fronteras realmente funcionen para detener el contrabando de especies, la

circulación de sustancias tóxicas o normar la existencia de basureros radioactivos.

Ramas de la biología

Múltiples son las ciencias que se han desprendido, como ramas creadas a través del tiempo, por la

necesidad de precisar el análisis de la vida en diferentes niveles, como el atómico, el celular,

funcional, estructural o de biodiversidad: plantas, animales, hongos, protozoarios o bacterias.

Las siguientes ramas de la Biología, pueden abordar indistintamente, a cualquiera de los reinos

existentes desde diferentes niveles:

CIENCIA OBJETO DE ESTUDIO

Genética Los mecanismos, leyes de la herencia y variaciones genéticas.

Citología Las células, su estructura y función.

Fisiología El funcionamiento de los organismos.

Anatomía La estructura de los organismos.

Paleontología Los organismos del pasado por sus fósiles.

Taxonomía La clasificación y relación de los organismos con la evolución.

Biología molecular La estructura de los genes y las proteínas.

Biofísica Las leyes de la física y su impacto en los procesos biológicos.

Bioquímica Las reacciones químicas que se dan en la célula.

Evolución El cómo surgen especies nuevas y cómo influyen en las nuevas.

Ecología La forma como se relacionan los organismos entre sí y su medio Ambiente

Estas ramas se especializan en alguno de los reinos:

Zoología Los animales.

Botánica Las plantas.

Microbiología Los microorganismos.

Micología Las características de los hongos.

Las siguientes ramas se identifican por su especialidad en alguno de los organismos:

Mastozoología Los mamíferos.

Virología Los virus. (Aunque estos no son considerados organismos)

Ornitología Las aves.

Ictiología Los peces.

Entomología Los insectos.

Herpetología Los reptiles.

Ficología Las algas.

Nematología Gusanos filamentosos.

Las siguientes ramas manejan ecosistemas generales:

Biología marina La vida en el mar.

Hidrobiología Los ecosistemas de aguas continentales.

Ecología Los organismos en relación a su medio ambiente.

Sociobiología Las relaciones sociales que se dan entre las poblaciones animales.

Etología Comportamiento de los animales.

Parasitología Los organismos que viven a expensas de otros.

Estas ramas manejan algún nivel de expresión de los organismos:

Histología Los tejidos y sus propiedades.

Dendrología La edad de los árboles y su interpretación en relación al clima.

Embriología Las primeras etapas de desarrollo de los seres vivos.

Neurofisiología El cerebro y el sistema nervioso.

Se consideran ramas de reciente aplicación:

Biomedicina La aplicación de los principios biológicos a la salud.

Biotecnología Lleva a escala industrial procesos biológicos (por ejemplo la respiración).

O ramas muy especializadas como:

Conquiología Las conchas de los moluscos

TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

La Biología es una ciencia que se ha conformado a través de múltiples preguntas, algunas de ellas

están aún sin resolver, (muchas de estas interrogantes han tenido como resultado los más

ingeniosos experimentos que le han dado la esencia al conocimiento) como la clásica pregunta

¿Cómo se formó la vida? ¿Cómo emergieron la gran cantidad de organismos, que junto con

nosotros forman la diversidad de los seres vivos que pueblan la Tierra? Dos grandes líneas de

pensamiento y acción han pretendido dar respuesta a esta interrogante: la postura evolucionista y

la creacionista. Cada una ha tenido su propio espacio para su análisis y promoción e incluso se

llegó a legislar para separar lo religioso de lo laico, teniendo así que lo científico o evolucionista se

desarrolla en los centros de educación formal e investigación especializada, mientras que lo

religioso se lleva a cabo en la Iglesia como institución u otros espacios creados para estimular la fé.

Cada una de éstas posturas tiene sus propios seguidores y han conformado nuestra historia hasta

éste momento.

¿Qué es la vida?

A la difícil pregunta ¿Cómo se formó la vida o los primeros organismos?, se le une esta otra ¿Qué

es la vida? De igual manera no tenemos la respuesta, no podemos abordarla a nivel de diccionario,

tendremos que asomarnos a la Filosofía, que será como la energía que le va a dar el impulso para

buscar la respuesta.

Nos resulta fácil definir términos como el de clima, homeostasis, célula, fotosíntesis..., pero si

intentamos dar respuesta directa al ¿Qué es la vida? comenzamos a titubear y a lo más que

llegaremos es a caracterizarla. Al hacerlo descubrimos que estas características incluyen una

organización precisa, una gama amplia de reacciones químicas (metabolismo) que favorecen el

crecimiento, la irritabilidad y la adaptación. Si insistimos en la pregunta ¿Cómo surgió la vida o los

primeros organismos? Y si logramos descubrir los mecanismos que propiciaron el surgimiento de

la vida ¿Podremos manipularlos para hacer vida? ¿Podremos utilizarlos de acuerdo a nuestros

intereses? o en el mejor de los casos ¿Nos ayudará para predecir el futuro en función de las

condiciones en que nos desarrollamos? La búsqueda de respuestas se han constituido en un reto que

aún, pese a los avances científico-tecnológicos no logramos dar respuesta cabal, convincente,

tenemos fracciones de las respuestas, juntaremos algunas piezas pero sin duda nos seguirán

faltando. Sin embargo, el abordar este tema nos debe llevar a reflexionar sobre lo que en este

momento es importante para ti, o para mí, y es el de que nos maravillemos con la expresión de la

vida que está a nuestro alrededor, reconocer que su máxima expresión está en cada uno de nosotros

y que apreciarla y aprovecharla es uno de nuestros mayores retos.

Juntando las piezas

El origen del Universo

Un referente obligado para abordar el origen de la vida es partiendo del origen del Universo

(Cosmos), que según datos, tiene una edad que oscila entre los 10 y 20 mil millones de años,

formándose como resultado de una descomunal explosión de materia densamente condensada a

una temperatura de cien mil millones de grados Celsius, al darse el enfriamiento a dos mil

quinientos grados Celsius las partículas subatómicas (protones y neutrones) se unen formando el

núcleo de los átomos. “Estos núcleos, con sus protones cargados positivamente, atrajeron a

pequeñas partículas livianas cargadas negativamente (electrones) y así formaron los átomos”,

(Curtis, p.49) a partir de ahí los 92 elementos y finalmente todos los cuerpos celestes (estrellas,

cometas, satélites,.. y por supuesto nuestro planeta y de ahí la vida). La muestra más palpable de la

gran explosión nos lo da el análisis del ciclo de vida de una estrella y el resultado del estudio del

movimiento de las mismas a partir del efecto Doppler que es el rastro dejado por un cuerpo en

forma de ruido (semejante al paso de una ambulancia) o de luz en su recorrido (por la huella de luz

que deja una estrella, es posible calcular la velocidad de desplazamiento del cuerpo celeste en un

período de tiempo) demuestran como el Universo se encuentra en expansión. A George Gamow

se le considera el padre de ésta Teoría denominada del Big-Bang o de la Gran Explosión aunque en

algunos textos como el de Geografía general de Funes se le atribuye a Lemaitre.

El origen de la Tierra

El surgimiento de la Tierra se percibe en el mismo orden lógico de pensamiento, un proceso

gradual de múltiples cambios, transformaciones hasta llegar a modelar el planeta que tenemos. La

Tierra debió iniciar su existencia como una masa gaseosa desprendida en el momento de la Gran

Explosión formando primero al Sol como a otras estrellas a partir de la acumulación de polvo y

gases de hidrógeno y helio hace 5000 millones de años.

El Sol originado a partir de la inmensa nube, se condensó gradualmente a medida que los átomos

de hidrógeno y de helio eran atraídos por la fuerza de la gravedad y caían en el centro de la nube.

Cuando la aglomeración se hizo más densa, los átomos se movieron más rápidamente, más átomos

chocaban unos contra otros y el gas de la nube se tornó más y más caliente. A medida que la

temperatura se elevaba, se intensificó la violencia de las colisiones hasta que los átomos de

hidrógeno chocaron con tal fuerza, que sus núcleos se fusionaron formando átomos de helio

adicionales y liberando energía nuclear. Esta reacción termonuclear aún ocurre en el corazón del

Sol y es la fuente de energía que se irradia desde su incandescente superficie.

Según la teoría actual, los planetas se formaron a partir de los restos del gas y del polvo que giraban

alrededor de la estrella recién formada. Al comienzo, las partículas deben haberse reunido al azar,

pero a medida que la masa aumentaba de tamaño otras partículas comenzaron a ser atraídas por la

gravedad de las masas más grandes. El torbellino de polvo y las esferas en formación continuaron

girando alrededor del sol hasta que finalmente, cada planeta hubo limpiado por completo su propia

órbita, recogiendo la materia suelta, a la manera de una bola de nieve gigantesca.

La órbita más cercana al Sol fue recorrida por Mercurio, la siguiente por Venus, la tercera por la

Tierra, y así sucesivamente hasta Neptuno y Plutón. Se estima que los planetas incluyendo a la

Tierra, han comenzado su existencia hace aproximadamente 4600 millones de años. Durante el

tiempo en que la Tierra y otros planetas estaban formándose, la liberación de energía a partir de

materiales radiactivos mantenía sus interiores muy calientes. Cuando la Tierra aún estaba tan

caliente que era principalmente un líquido, los materiales más pesados se reunieron en el centro

denso, cuyo diámetro es aproximadamente la mitad del diámetro del planeta., Apenas se agotó la

existencia del polvo estelar, piedras y rocas más grandes, el planeta dejó de crecer. A medida que la

superficie de la Tierra se enfriaba, fue formándose una corteza externa, una cáscara tan delgada

como la de una manzana. Las rocas más viejas de esta capa datan, según los métodos isotópicos, de

hace 4 100 millones de años.

Sólo 50 kilómetros por debajo de su superficie, la Tierra está aún caliente y una pequeña fracción

de ella todavía está derretida. Sus evidencias se manifiestan en las erupciones volcánicas que

expulsan lava (roca fundida) a través de los puntos débiles de la corteza terrestre, o en los géiseres,

que arrojan hirviendo el agua que se había escurrido gradualmente hacia el interior de la Tierra.

(Curtis, pp 109-110)

La Tierra primitiva en la que los volcanes y relámpagos fueron decisivos para modelarla, la

ausencia de oxígeno, las altas temperaturas y los gases metano, amoniaco, vapor de agua y bióxido

de carbono fueron los ingredientes centrales para la formación de la vida. (Ville p.426).

La Tierra se originó en un período largo de tiempo, esta es una de las cuatro condiciones para

poder explicar el lento diseño de las primeras formas de vida, que iniciaron como estructuras

simples, que fueron transitando a una mayor complejidad como las conocemos ahora. El lapso de

tiempo no es un deseo caprichoso, existen múltiples pruebas que le dan veracidad a esta exigencia.

Determinación de la edad de la Tierra

Por ejemplo “el primer intento científico para conocer la edad de la Tierra, fue de Herodoto, que

observó cómo los sedimentos se depositaban en las orillas del Río Nilo y así supo que estudiando la

superposición de los estratos, podría conocerse la edad de la Tierra, además, pensó que calculando

el volumen de los sedimentos que van al mar, permitirían calcular la duración de los períodos

erosivos. Por este método se pensaba que, calculando el tiempo en que se tardó en depositar cada

capa, se podría conocer la edad del planeta determinándose en 600 millones de años.

El método de la salinidad fue otro intento para medir la edad de la Tierra. Se pensó que los mares

en un principio no eran salados y que la salinización se dio en la medida que la sal se desprendía

del suelo y era llevada al mar por los ríos. Por esta forma se calculó la edad de la Tierra en 100

millones de años. Este método es poco aceptable porque no se sabe si en un principio los mares

eran dulces o salados, o si la concentración de sales se debió a la intensa evaporación del agua del

mar o si la sal realmente se desprendió de las rocas sedimentarias. (Funes, pp 69-70)

Existieron otros métodos como el petrográfico basado en las semejanzas de las rocas o el

paleontológico en los restos de animales y plantas. “El geólogo James Hutton (1721-1797) propuso

que la Tierra fue moldeada por el viento, el clima y el fluir del agua, su propuesta se le conoció

como uniformitarismo y era relevante por considerar que la Tierra tenía una larga historia, contraria

a la postura cristiana que sólo le atribuía 10 000 años, consideraba que los cambios eran parte de un

curso normal de acontecimientos, por oposición a un sistema estático. El inglés William Smith

(1769-1839) fue de los primeros en estudiar la distribución de los fósiles en las diferentes capas del

suelo, conocidas como estratos geológicos, estableció que cada estrato, independientemente del

lugar en el que se encontrase, contenía tipos característicos de fósiles y que estos fósiles eran

realmente la mejor manera de identificar un estrato particular, al identificar diferentes localidades

geográficas. George Cuvier fue el fundador de la paleontología de los vertebrados y pudo hacer

deducciones brillantes a partir de pocos fragmentos óseos, determinó que muchas especies que

habían existido alguna vez, ya no existían. (se sabe actualmente que mucho menos del 1% de todas

las especies que han vivido en algún momento están representadas actualmente sobre la Tierra)”

(Curtis, pp 29). El método que ha tenido mayor aceptación científica, es el radioactivo, en el que se

utiliza el Uranio y Torio y con ello se determinó en 4 500 millones de años la edad de la Tierra,

tiempo considerable que nos da posibilidades de tejer explicaciones sobre los múltiples cambios

sufridos en el planeta.

El origen de la vida

Empezaremos aclarando lo siguiente: La denominación “nuestra era” reemplaza alternativamente

la de “era cristiana”. Se designa a través de ella el mismo periodo que computa los años a partir

del año 1, pero con una visión universal que excluye la parcialidad religiosa. Las iniciales para

expresarla son AEC (Antes de la Era Común o DEC Después de la Era Común.

Teoría de la generación espontánea (abiogénesis)

El término espontáneo, es para indicar que la vida ocurrió en un lapso muy pequeño de tiempo y

sin influencia de otros organismos o de materia viviente. Su principal defensor fue el filósofo

griego Aristóteles que por el año 340 AEC afirmaba... “de estos insectos, la pulga se originó de una

ligerísima cantidad de materia putrefacta, ya que donde quiera que haya excremento seco, es seguro

encontrar una pulga. Las chinches son generadas por la humedad de los animales vivientes y

cuando ésta se seca, saltan de sus cuerpos. Los piojos son generados por la carne de los animales”

(Green, p.229)

Aristóteles creía también que las moscas salían de la carne podrida de los animales. Pensaba que

otros tipos de insectos salían de la madera, de las hojas secas y hasta del pelo de los caballos. (Peter

A, p.10)

Durante la Edad Media los estudiantes resucitaron los escritos de los filósofos griegos, agregaron

literatura y otras ideas fantásticas, como: “Los árboles ganso producen gansos bajo ciertas

circunstancias” (Green, p. 229) El pensamiento de la generación espontánea se contraponía en ese

mismo momento a la observación de que los organismos procedían de otros semejantes como lo

relata nuevamente el mismo Aristóteles en su libro Animalium... “La mayoría de los peces se

originan de los huevecillos de otros peces. Existen sin embargo, algunos peces que pueden

originarse del lodo. En un estanque completamente seco, observé que al llenarse éste nuevamente

con agua de lluvia aparecían otra vez pececillos, estos animales no pudieron haberse originado ni

de los huevecillos, ni de la copulación y por lo tanto deben haberse originado del lodo”

Por su parte Boethius escribió... “Si se arroja un trozo de madera al mar, con el tiempo se crían

gusanos en él y en éstos van apareciendo la cabeza, los pies, las alas y finalmente las plumas.

Cuando por fin acaba de crecer tiene el tamaño de una oca, y vuela como las otras aves haciendo

uso de sus alas. Un naturalista describe un caso que apoya las observaciones anteriores. Un gran

barco que tenía el nombre de Cristóbal, había permanecido anclado por tres años en una de las

Hébridas. Fue arrastrado hacia la tierra, y la parte que había permanecido bajo el agua estaba llena

de agujeros rebosantes de gusanos. Algunos no se habían formado todavía como aves, pero otros ya

tenían ese aspecto” (CNECB, p.39)

Así, la generación espontánea supone el surgimiento de la vida a partir de condiciones, tales como

la humedad, la temperatura y materia orgánica, lo que llevó a eminentes científicos a no dudar de

esta propuesta como fueron Newton, W Harvey, Descartes y Van Helmont. Este último propuso

una receta para generar ratones de las camisas (trapos viejos sudados, mas paja en un rincón

generará ratones). Aunque estas ideas parecen increíbles, no olvidemos que todas tienen rasgos que

las justifican. Pueden ser probadas con la lógica y las bases científicas de su tiempo. Muchos de los

experimentos clásicos de la biología fueron hechos por el deseo de comprobar la teoría de la

generación espontánea (Green, p.229). Es necesario recordar que la fuerza de este planteamiento

duró cerca de 2000 años, del 340 AEC en que se dejan testimonios del pensamiento hasta el año

1700 de nuestra era.

La corriente creacionista

Dogma: Es una proposición que se asume como principio innegable e irrefutable de una ciencia o

doctrina. Los fundamentos de un dogma no están sujetos a discusión o cuestionamientos, su verdad

resulta inobjetable, sea demostrable o no, sea comprensible o no. Es por tal razón que el

creacionismo es considerado un dogma y no una teoría.

Su principal defensor fue Carlos Linneo por el año de 1770, sostiene el criterio de que las

especies... “Son inmutables y experimentan cambios sin más modificaciones que las que permiten

distinguir unas de otras, cada especie según esta teoría es independiente de las restantes incluso las

más afines” (Gama, p. 150)

Este planteamiento se basa en las narraciones bíblicas del Génesis, afirma que la Tierra no tiene

más de 10 000 años, que cada especie fue creada por separado durante un breve lapso de actividad

divina ocurrido hace 6000 años y que cada especie tiende a mantener su peculiaridad única y bien

definida (Fried, p. 355)

La creación según el Génesis

La Biblia en el apartado de Génesis da cuenta detallada de cómo se creó la vida en seis días y a

partir del día séptimo Dios descansó al ver su obra terminada. Menciona que la tierra estaba

desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. Mientras la luz activa de Dios

estaba moviéndose de un lado a otro sobre la superficie de las aguas. Primer día (el día bíblico

puede abarcar mil años o más, no se traduce al de 24 horas)

La tierra estaba desordenada y vacía, y las tinieblas estaban sobre el haz del abismo. “Llegue haber

luz”, entonces llegó a haber luz. Y empezó Dios a llamar la luz Día, pero a la tiniebla llamó Noche.

Y fue la tarde y la mañana, un día (Génesis)

Segundo día.

“Llegue haber una expansión en medio de las aguas y ocurra una división entre las aguas y las

aguas”. Hizo Dios la expansión, y apartó las aguas que estaban debajo de la expansión más no las

que deberían estar sobre la expansión, (lluvia). Y llegó a ser así, y empezó Dios a llamar la

expansión Cielo”. Y fue la tarde y la mañana, el día segundo. (Génesis)

Tercer día

“Júntense las aguas que están debajo de los cielos en un mismo lugar y descúbrase la seca”. Y llegó

a ser así, y llamó Dios a la seca Tierra y a la reunión de las aguas llamó Mares, y vio Dios que era

bueno. Y dijo: Produzca la tierra hierba verde, hierba que dé simiente, árbol de fruto que de fruto

según su género, que su simiente esté en él sobre la tierra. Y fue así. Y fue la tarde y la mañana, el

tercer día. (Génesis)

Cuarto día

“Llegue haber lumbreras en la expansión de los cielos para hacer una división entre el día y la

noche; y sean por señales para estaciones, días y años. Y sean en la expansión de los cielos para

brillar sobre la tierra (Estrellas). Y llegó a ser así. Y procedió Dios a hacer las dos grandes

lumbreras, la lumbrera mayor para dominar el día (Sol) y la lumbrera menor para la noche (Luna)”

Fue la tarde y mañana, día cuarto. (Génesis)

Quinto día

“Produzcan las aguas reptiles de animal viviente y aves que vuelen sobre la tierra en la abierta

expansión de los cielos. Y empezó Dios a crear las grandes ballenas y toda cosa viva que se anda

arrastrando, las aguas produjeron según su género y toda ave alada según su especie.” Y Dios los

bendijo diciendo: Fructificad y multiplicad y henchid las aguas en los mares. Y fue la tarde y la

mañana del día quinto. (Génesis)

Sexto día

“Produzca la tierra seres vivientes según su género, animal doméstico, animal moviente y bestia

salvaje de la tierra según su especie”. Y fue así (Génesis) “Y dijo Dios: Hagamos al hombre a

nuestra imagen, conforme a nuestra semejanza y creó Dios al varón y hembra, y los bendijo

diciéndoles: Fructificad y multiplicad y henchid la faz de la tierra.” Y fue la tarde y mañana del día

sexto. (Génesis)

Séptimo día

Y fueron acabados los cielos y la tierra, y todo su ornamento. Terminó Dios, reposó en el día

séptimo y bendijo Dios al día séptimo, santifícalo porque en él reposó de toda su obra que había

Dios creado y hecho. (Lo que ahora nosotros llamamos Domingo día de descanso) (Génesis). Los

que defienden ésta teoría son partidarios de la inmutabilidad y sostienen que las especies se

originaron independientemente unas de otras, por un acto de creación y que cada una se conserva

fiel al tiempo original con que fueron creadas. Se considera que la creación de las especies de los

distintos organismos, obedece a un plan predefinido de perfección orgánica que tienen una

complicación progresiva y que según este plan las especies fueron apareciendo en orden progresivo

de complicación, hasta culminar con el hombre. Los defensores de esta teoría tuvieron problemas

para explicar el por qué de las variaciones entre los organismos de la misma especie. Problema que

empezó a resolverse con la llegada de Jean Baptiste Lamarck (Gama, p. 150)

Evolucionismo

Teoría de la biogénesis

Esta teoría sostiene que la vida se originó de la vida y que lo semejante engendra a lo semejante, se

opone a la teoría del creacionismo y a la de la generación espontánea, sobre todo a ésta última,

porque es posible comprobar experimentalmente que la vida no surge de ésta manera, en el

creacionismo no es posible intentarlo de la misma forma. Sus principales defensores fueron

Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani y Louis Pasteur. Experimento clásico de Francesco Redi

(1626-1697)

En 1668 el físico, médico y poeta italiano Francesco Redi, realizó un experimento trascendental

bajo condiciones controladas con el fin de refutar la idea de la generación espontánea. Su

experimento estaba dirigido especialmente a observaciones e ideas ya generalizadas que

aparentemente apoyaban a la teoría de la generación espontánea. “Redi dijo: “Aunque es motivo de

observación diaria, que un número infinito de gusanos se formen en un cuerpo muerto y en plantas

podridas, me siento inclinado a creer que estos gusanos son generados por contaminación y la

materia pútrida en la cual se encuentran, sólo actúa como un medio adecuado donde los animales,

en época de cría depositan los huevecillos para encontrar allí, un medio nutritivo para su

desarrollo”.

Es decir, Redi expresó que las larvas y gusanos no eran generados por la materia muerta, sino que

eran la descendencia de sus progenitores, como la de cualquier otro animal. Para demostrar esta

idea, puso dos pedazos de carne en frascos (carne de anguila) una parte quedó expuesta a las

moscas y otros insectos. Los gusanos sólo aparecieron en el frasco abierto y no en el frasco

cerrado” (Green, p. 230)

Él usó diversos frascos donde se permitía el contacto de las moscas con la carne y otros en los que

se evita, favoreció la conclusión de que la mosca sólo proviene de la misma mosca y no de manera

espontánea. Lo que Redi observó fue el ciclo completo de la mosca que consta de huevo, larva,

pupa y adulto. (Alexander pp 10 y 12).

Redi relata: “Coloqué tres serpientes muertas en una caja y las dejé descomponerse. A los tres días

estaban cubiertas de larvas, las que fueron consumiendo poco a poco toda la carne de las serpientes

hasta que quedaron sólo huesos. Hacia el décimo noveno día algunas larvas quedaron inmóviles,

como si estuvieran durmiendo. Parecieron acortarse y tomar una forma oval, como de un huevo.

Después adquirieron una consistencia dura, como la de las pupas de las orugas.

Redi puso algunas de estas pupas en un vaso de vidrio, y lo tapó cuidadosamente con papel.

Después de ocho días, las bolitas duras se rompieron y salió de cada una de ellas una mosca gris.

Al principio, las moscas se movían muy lentamente y tenía las alas cerradas. Después de unos

cuantos minutos desplegó las alas y pronto tuvo la apariencia de una mosca normal. Todas las

moscas maduraron de una manera semejante”, entonces Redi propuso su hipótesis. Habiendo

considerado los hechos anteriores principié a pensar si las larvas fuesen los renuevos de las moscas

y no derivados de la descomposición de la carne. La hipótesis me pareció plausible, porque antes

de la aparición de las larvas siempre encontraba sobre la carne moscas adultas del mismo tipo de

las que surgían de las pupas” (CNEB, pp. 43,44).

Ya en el siglo XIX ningún científico continuaba creyendo que los organismos complejos aparecían

espontáneamente. Sin embargo el advenimiento de la microscopia con Antonio van Leeuwenhoek

(1632-1723) llevó a que se reanimara con mayor fuerza la generación espontánea de organismos

simples. Solamente era necesario poner sustancias en descomposición en un lugar cálido durante un

corto período de tiempo y minúsculas “bestias vivas” aparecían bajo la lupa ante los propios ojos.

“Leeuwenhoek examinó muestras de agua de los pantanos, del río de Delft y del agua de lluvia que

había caído en las macetas. En todas estas muestras encontró pequeños seres vivos” (CNEB, p.47)

El italiano Lazzaro Spallanzani. (1729-1799) Eminente investigador, que tuvo aportes como el

haber descubierto la forma de desplazamiento de los murciélagos a través de su radar ubicado en

las orejas y en 1785 desarrolló un sistema de inseminación artificial en perros para demostrar la

importancia de los espermatozoides. Este científico retoma los trabajos dejados a su muerte por

Leeuwenhoek

“John Needham (1713-1781) y Lázaro Spallanzani (1729-1799) conocieron los trabajos de

Leeuwenhoek en relación a los seres pequeñísimos que se producían tan rápidamente que daban la

impresión de generarse espontáneamente, por lo que decidieron someter a prueba la teoría de

generación espontánea utilizando éste recurso, aunque desde puntos de vista opuestos.

John T. Needham se inclinaba a creer que la teoría de la generación espontánea era válida. Por lo

mismo, pretendió demostrar que en la materia orgánica hay una “fuerza vital” creadora: entonces

efectuó una serie de experimentos, hirviendo caldo de carnero por poco tiempo; colocándolo luego

en frascos que tapó con corchos, y teniendo como resultado que en un período corto, el caldo

presentó colonias de microorganismos.

Spallanzani planteaba...Que si un caldo nutritivo se le sella el aire mientras está hirviendo nunca

produce microorganismos por lo cual no se descompone. “No aceptaba lo que Needham creía haber

demostrado y no sólo repitió los experimentos de éste sino que ideó otros, además cambió un poco

las condiciones; somete el caldo de carnero a ebullición por más tiempo y con temperatura

elevada. Ciertamente, en ninguno de los frascos del caldo de Spallanzani hay microorganismos.

Hace público los resultados” (UEM, p.37)

Mediante este experimento se pudo demostrar que existe vida en el aire a partir de esporas, sin

embargo, no pudo responder al cuestionamiento de los vitalistas. (Alexander p.14).

Needham, objetó que lo sucedido se debía a que al hervir excesivamente el caldo y al quitar el aire

se producía una incompatibilidad con la vida (recordemos que el vitalismo era una postura

necesaria para que los organismos tuvieran vida). “Spallanzani decide demostrar el error de

Needham. Colocó caldo en ocho frascos, tapó cuatro de ellos con corcho y selló herméticamente

los otros cuatro. ¡Los resultados fueron espectaculares! En los frascos tapados con corcho se

encontró gran cantidad de microorganismos, mientras que en los sellados la ausencia de éstos fue

absoluta”. (UEM, p. 37) Pudo demostrar que al romper sus frascos y permitir la entrada del aire

nuevo el caldo se descompuso inmediatamente. Sin embargo no pudo comprobar que el aire dentro

de los frascos no estaba viciado. En 1860 la controversia se había vuelto tan fogosa que la

Academia de París ofreció un premio para los experimentos que arrojaran nueva luz sobre el

problema” (Curtis, p.111)

Louis Pasteur

El premio fue reclamado en 1864 por Louis Pasteur, quien ideó un experimento para mostrar que

los microorganismos aparecían solamente por causa del aire contaminado, no espontáneamente

como sostenían sus opositores. En sus experimentos usó matraces con cuello de cisne, porque

permitían la entrada de oxígeno pensaba que el (elemento faltante en el experimento de

Spallanzani, que después de 100 años Pasteur modificó parcialmente), era necesario para la vida,

mientras en sus cuellos largos y curvos quedaban atrapadas bacterias, esporas de hongos y otros

tipos de vida microbiana, impidiéndose así que el contenido de los matraces se contaminara.

Pasteur mostró que si se hervía el líquido en el matraz (lo cual mataba a los microorganismos

presentes) y se dejaba intacto el cuello del frasco, no aparecería ningún microorganismo, solamente

si se rompía el cuello del matraz permitiendo que los contaminantes entren en el frasco, aparecerían

microorganismos (algunos de sus matraces originales todavía estériles permanecen en exhibición

en el Instituto Pasteur de París).

En retrospección, los excelentes planteamientos de Pasteur en sus experimentos, resultaron

decisivos, porque el amplio problema de la generación espontánea había ocurrido alguna vez o no

bajo las condiciones específicas que se alejaban para ello. Los experimentos de éste científico

daban respuesta solamente a este último asunto pero los resultados eran tan dramáticos que muy

pocos científicos fueron capaces de vislumbrar la posibilidad de que, en condiciones muy

diferentes, cuando la tierra era joven, podría en verdad haber ocurrido alguna forma de generación

espontánea. El problema acerca del origen de los primeros sistemas vivos quedó sin respuesta hasta

bien avanzado el siglo XX (Curtis, p.111).

Las respuestas en el siglo XX

Svante A. Arrhenius (Teoría de la panspermia)

El químico sueco Svante A. Arrhenius, publica en 1908, su libro “la formación de los mundos”. En

él sustenta la teoría de la Panspermia. En donde afirma que la vida surge en la Tierra por la llegada

de esporas (organismos vivientes) de diferentes puntos del universo, transportadas a través de

meteoritos. Supone que esas esporas resistieron el frío y la falta de aire del espacio exterior,

viajaron hasta encontrar un medio para poder vivir y reproducirse.

Existen algunas objeciones a la Panspermia. La principal es que no aclara el origen de las esporas.

Es decir, no explica realmente el origen de la vida. También se duda de la resistencia de las esporas

a las radiaciones que existen en el espacio exterior y de que puedan sobrevivir a las altas

temperaturas ocasionadas por la caída de los meteoritos en la superficie terrestre.

Esta propuesta no es tan descabellada dada la inmensidad del universo, que en la Tierra existen

organismos en aguas termales en completa ebullición que otros organismos soportan condiciones

extremas como la mosca de la sal o el crecimiento de pastos de suelos salobres. Sin embargo, los

seguidores a esta propuesta son pocos dadas las evidencias.

Teoría de la evolución química (SÍNTESIS abiótica)

Si la vida no se genera espontáneamente, sino a partir de los elementos vivos semejantes, la

pregunta aún no se responde cabalmente. ¿Cómo se formó la vida?, ¿Cómo se formaron los

primeros seres vivos para que a partir de ellos se hayan desarrollado las múltiples formas de vida

que conocemos?, es decir, el origen de la vida no puede quedar reducido a un mero acto de

reproducción de que lo semejante engendre a lo semejante.

Alexander Ivanovich Oparín (1894-1984) y John Haldane (1894-1964...partiendo de Oparín en

1924 para llegar a S. Fox en 1960.

La vida surgió a partir de un lento proceso de evolución química. Es decir, que a partir de

sustancias inorgánicas sencillas se formaron sustancias orgánicas cada vez más complejas, hasta

integrar las primeras formas de vida. Esta idea fue propuesta por Alexander Ivanovich Oparín en

1924 y coincidentemente por John Haldane, por lo que muchos la han bautizado como la hipótesis

heterótrofa de Oparín Haldane. A partir de esta propuesta, múltiples trabajos han reafirmado que la

vida surgió por única vez, de manera lenta pero constante a partir de múltiples reacciones químicas

favorecidas por las condiciones de la atmósfera primitiva, ésta idea cobró fuerza y para 1935 era

ampliamente aceptada.

“Se piensa que al inicio la temperatura de la Tierra era baja, pero al continuar la compactación

gravitacional se produjo calor, este aumentó en respuesta a la energía de la desintegración

radiactiva. El calor se liberó en manantiales térmicos o volcanes, que a su vez produjeron gases, los

cuales formaron la segunda atmósfera reductora, con poco oxígeno libre o sin él. Los gases

producidos incluían dióxido de carbono, monóxido de carbono, vapor de agua, contenía también un

poco de amoniaco, sulfuro de hidrógeno y metano, aunque estas moléculas reducidas bien pudieron

haberse degradado por la radiación ultravioleta del Sol. Con el enfriamiento gradual de la Tierra, el

vapor de agua se condensó produciendo lluvia torrencial que formaron los océanos, además, estas

lluvias erosionaron la superficie de la Tierra agregando minerales a los océanos haciéndolo salados.

La energía de los relámpagos, aunado a el calor que surgía del interior del planeta y las radiaciones

ultravioleta provenientes del Sol, produjo una variedad de sustancias orgánicas sencillas en la

atmósfera, las cuales se acomodaron en poco tiempo en los mares primitivos. Puesto que no había

seres vivos que pudieran degradar esas sustancias orgánicas y porque la atmósfera promotora

seguía sintetizando ininterrumpidamente moléculas hasta que adquirieron las características de una

diluida sopa caliente (metáfora propuesta por J.B. S. Haldane) Fried, p 355

Los mares debieron haber recibido una constante aportación de nuevas partículas orgánicas, ya que

en la Tierra en constante enfriamiento debió ocurrir torrenciales tormentas eléctricas durante

muchos miles de años.

“La siguiente etapa fue crucial para la hipótesis de Oparín. Las sustancias orgánicas de los mares

fueron concentrándose cada vez más, lo que les permitió formar moléculas cada vez más grandes y

de mayor complejidad especial, es decir, coloides con propiedades especiales de carga eléctrica,

capacidad de dividirse al llegar a ciertas dimensiones. Oparín les dio el nombre de Coacervado,

aunque el término le corresponde originalmente a B. Jhon, Oparín lo fundamentó mayormente con

sus investigaciones, por lo que se le atribuye más a él, a esos coloides específicos de gran

complejidad organizacional; los coacervados adquirían forma de gota gracias a que los rodeaba una

“jaula” de moléculas de agua perfectamente ordenada. Por consiguiente había una clara línea

divisoria entre las moléculas de la gota y las de agua circundante. Las propiedades de absorción de

los coacervados hacían que éstos crecieran, pero en última instancia debió formarse una membrana

verdadera en la interfase coacervado-agua, con lo cual aumentó la permeabilidad selectiva de la

pequeña gota” (Fried, p.355).

En opinión de Oparín, desde las primeras etapas del desarrollo de la materia viviente debió haber

síntesis de proteínas a partir de aminoácidos. Dado que las proteínas pueden funcionar como

catalizadores, su formación debió ser un mecanismo que promovió el establecimiento de un orden

en las reacciones químicas, es decir, el surgimiento de un metabolismo controlado, Oparín no

mencionó el probable mecanismo de reproducción de esas complejas organizaciones de moléculas

orgánicas, que en el año de 1924 aún no se sabía nada acerca de las funciones de los poli

nucleótidos. Con todo ello es claro que la formación de esas moléculas portadoras de información

es fundamental para cualquier teoría acerca de la evolución gradual de la vida a partir de sistemas

abióticos más sencillos.

Miller-Urey

Stanley Miller, quien fuera discípulo del premio Nobel Harold Urey (Universidad de Chicago)

dispuso un aparato de TESLA (Test life abiotic) en 1953, que producía pequeñas descargas

eléctricas en el interior de un sistema cerrado que contenía metano, amoníaco, vapor de agua y un

poco de hidrógeno gaseoso. (En éste aparato se reproducían las condiciones de la atmósfera

primitiva en cuanto a las descargas eléctricas simulando las tempestades eléctricas, la composición

química, el comportamiento de la hidrósfera y el tiempo suficiente para que reaccionaran los

componentes químicos) Los resultados de la estimulación energética, de una atmósfera parecida a

la de la tierra primitiva fueron asombrosos. Se formaron diversas moléculas orgánicas entre las que

destacaron cetonas, aldehídos y ácidos, “pero lo más importante de todo es que formaron cuatro

aminoácidos: glicina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico, todos ellos componentes de las

proteínas que forman a los seres vivos. También se habían formado ácidos grasos, los ácidos

fórmicos, acético y propiónico, así como urea, otros aminoácidos no proteínicos y muchos otros

compuestos orgánicos de alto peso molecular. Se había demostrado de esta manera que los

compuestos fundamentales para la aparición de los seres vivos se podían originar abióticamente.

Ante resultados tan espectaculares, rápidamente se empezaron a repetir en todo el mundo

experimentos de tipo similar y otros más complicados.

Al principio, los experimentos utilizaban descargas eléctricas como fuente de energía, para éstas

reacciones de síntesis prebiológica, rápidamente se generalizó la utilización de otras formas de

energía, como radiación ultravioleta, partículas aceleradas que simulaban las producidas por el

decaimiento radioactivo de algunos elementos, o fuentes de calor que en la Tierra primitiva

pudieron haber sido originadas por la actividad geológica. También cambiaron las sustancias

químicas, se introdujo ácido sulfhídrico (H2CO) y monóxido de carbono (CO). De igual manera el

resultado varió; se produjeron aminoácidos, purinas, pirimidinas, carbohidratos y ATP” (Lazcano,

pp, 42-43).

Sidney Fox

Sidney Fox (Universidad de Miami) demostró que la luz ultravioleta puede inducir la condensación

de aminoácidos a Dipéptidos y posteriormente, en condiciones de calor moderado y seco, también

pueden polimerizar aminoácidos para generar protenoides, es decir, polipéptidos cortos que

contienen hasta 18 aminoácidos. El descubrimiento más interesante de Fox es que el ácido poli

fosfórico fomenta la producción de esos polímeros, resultado un tanto análogo a la función actual

del ATP durante la síntesis de proteínas, los protenoides de Fox suelen adoptar una forma esférica

específica. Aunque aún se encuentran lejos de la estructura viva verdadera, estas diminutas esferas

(microesférulas o esférulas de Fox) manifiestan algunas de las propiedades de las células vivas;

para comprobar la formación de polímeros, Fox calentó una mezcla de aminoácidos secos y obtuvo

polipéptidos. Al producto de ésta polimerización le llamó protenoide, su ensamblaje a su vez,

generará protobiontes semejantes a seres vivos simples, al crecer los protobiontes generan dos

estructuras semejantes. Las condiciones internas son distintas de las externas (Fried p. 356)

Una variedad de protobionte son las microesferas que se forman por la adicción de agua y

protenoide; poseen propiedades osmóticas, también absorben materiales de su entorno y responden

a cambios en las concentraciones osmóticas como si estuvieran rodeadas por membranas aunque

éstas no contienen lípidos.

Ciril Ponamperuma

Los primeros trabajos de Fox fueron expandidos por Ciril Ponamperuma en 1964, demostró que

durante la polimerización térmica de aminoácidos se forman cantidades de guanina; con base en

ese resultado el científico relacionó la síntesis de nucleótidos con la síntesis de polipéptidos. Más

adelante, informó que el tratamiento prolongado de los gases de una atmósfera reductora con una

corriente eléctrica da como resultado la formación de adenina y ribosa (Fried p.356).

C. Ponamperuma, es actualmente director del Laboratorio de Exobiología del Departamento de

Química, en la Universidad de Maryland. Nació en 1923 en Galle, Sri Lanka. En 1962 comenzó a

trabajar en el programa de exobiología iniciado por la NASA en el Ames Research Center, en

donde, en 1965 fue designado como rector de la rama de Evolución Química.

Ponamperuma obtuvo resultados importantes al descubrir aminoácidos en los meteoritos,

demostrando la posibilidad de sintetizar en el laboratorio muchas moléculas importantes desde el

punto de vista biológico, así como de simular, también en laboratorio, las condiciones ambientales

existentes en los planetas y en la Tierra primigenia.

Otros científicos, han recalcado la importancia de los suelos húmedos (Haldane) y las arcillas

(Bernal) como medios estabilizadores que favorecieron a los coacervados previamente formados.

Por consiguiente, hay un defecto en la hipótesis, que la vida pudo surgir en los mares, pues en ellos

debió ser muy difícil de mantener la integridad estructural y funcional. El fundamento de ésta

hipótesis contraria, es la tendencia de los polímeros a disociarse para formar sus monómeros

constituyentes cuando están disueltos en agua y abunda el calor o alguna otra forma de energía, en

tales condiciones debió promoverse la hidrólisis mas no la condensación. (Fried, p. 356)

A la fecha, los científicos han coincidido en la necesidad de que participen cuatro requisitos para

que se dé la evolución química de la vida:

Primero.- La vida sólo pudo haber evolucionado en ausencia del oxígeno libre. Como tal elemento

es muy reactivo, su presencia en la atmósfera habría producido la degradación de las moléculas

orgánicas. Sin embargo, la atmósfera de la Tierra tenía gran capacidad de reducción, por lo que el

oxígeno libre habría formado óxidos con otros elementos.

Segundo.- Otro requerimiento debió ser la energía. La Tierra era un lugar con gran cantidad de

energía, tormentas violentas, volcanes e intensa radiación, incluso la radiación ultravioleta del Sol.

Probablemente “aquel Sol” producía más radiación ultravioleta que el actual y la Tierra no poseía

una capa protectora de ozono que bloqueara esta radiación.

Tercero.- Los elementos químicos, constituyen las piezas necesarias para la evolución química.

Estos elementos incluyen agua, minerales inorgánicos disueltos (presentes en forma de iones) y

gases presentes en la atmósfera.

Cuarto.- el tiempo como el último de los requisitos, tiempo para que las moléculas pudieran

acomodarse y reaccionar entre si. La edad de la tierra nos proporciona el tiempo necesario para la

evolución química (Ville et al, p.430)

NIVELES DE ORGANIZACIÓN BIOLÓGICA

Uno de los principios fundamentales de la biología es que los seres vivos obedecen a las leyes de la

física y la química. Los organismos están constituidos por los mismos componentes químicos

(átomos y moléculas) que las cosas inanimadas. Sin embargo, podemos establecer claras

diferencias entre sistemas biológicos y no biológicos.

La complejidad de los organismos es tal, que para entenderlos necesitamos dividirlos en partes más

sencillas biológica y funcionalmente distinguibles, cada una de estas partes la denominamos nivel

de organización biológica; los organismos funcionan como un todo complejo a partir de la suma

del funcionamiento de sus partes (aunque el todo, es más que la suma de sus partes, es claro que el

hidrógeno y el oxígeno por si solos tienen propiedades diferentes y que unidos dan una molécula

con características diametralmente opuestas). Si partimos de lo más simple a lo complejo, el primer

nivel de organización es el subatómico (protones, neutrones, electrones). “Estas partículas se

organizan en átomos que constituirían el segundo nivel y la organización de los átomos en

moléculas representa el tercer nivel. Aunque cada nivel está formado por componentes del nivel

precedente, la nueva organización de los componentes en un nivel da como resultado la aparición

de propiedades nuevas que son diferentes de las del nivel precedente”.

Después de los átomos, surgen las micromoléculas para luego dar lugar a las Biomoléculas, estas

son: Carbohidratos, Lípidos, Proteínas y Ácidos Nucleicos.

En un cuarto nivel de organización surge la propiedad más notable de todas: la vida, en la forma de

célula. Otras propiedades surgen cuando las células individuales, especializadas, se organizan, en

un nivel todavía superior: en un organismo multicelular. Organizadas de una manera, las células

forman (la unión de células da como resultado tejidos y éstos a su vez órganos para dar como

resultado aparatos y sistemas y constituir de esta manera el quinto y sexto nivel ) un hígado;

organizadas de otra, el tracto intestinal; de otra, el cerebro humano que representa un nivel

extraordinario de complejidad organizadora. Con todo esto es, a su vez, solo parte de una entidad

mayor, cuyas características son diferentes de aquellas del cerebro, aunque dependen de las de éste.

El organismo individual tampoco es el nivel último de organización biológica, se le puede

considerar como el séptimo nivel. Los organismos vivos actúan recíprocamente formando el octavo

nivel denominado población (podría ser una población de coyotes, nopales, pinos....) que van a

interactuar para constituir un noveno nivel identificado como comunidad, (población de pinos,

conejos, venados, coyotes, águilas...) y la relación entre comunidades va a dar como resultado el

onceavo nivel expresado en los ecosistemas, (un lago, un bosque, una plantación de maíz..)., donde

van a interactuar no sólo los organismos, sino también, los factores ambientales como el clima, la

humedad, la presión atmosférica y finalmente, la biosfera, (la esfera de la vida) doceavo nivel que

expresa toda la vida en el planeta, en un espacio confinado desde las profundidades oceánicas,

hasta los cinco kilómetros de altura sobre el nivel del mar en que se han encontrado formas

vivientes.

Es de esperarse que en la naturaleza no se da un funcionamiento fragmentado como lo acabamos de

presentar; lo hacemos como una estrategia para comprender la gran complejidad que representan

las formas de vida.

Para cada nivel de organización, la biología ha conformado disciplinas que permitan fijarla como

su objeto de estudio. El análisis de esta ciencia generalmente empieza por la célula para dar el salto

a los mecanismos hereditarios entre los organismos; analizar los mecanismos que influyen en su

evolución; finalmente la forma como se relacionan unos con otros, para conformar verdaderos

ecosistemas como unidades ecológicas de alta complejidad organizativa.

Los seres vivos se distinguen por su compleja organización y función, presentan una semejanza

sorprendente en lo que a su composición química se refiere, ya que en la formación de los

principales compuestos no sólo intervienen los mismos elementos, sino con frecuencia éstos se

encuentran en proporciones similares, como en el caso de las proteínas que, en todos los

organismos de los diferentes niveles evolutivos, se forman a expensas de los 20 aminoácidos

fundamentales por medio de la biología molecular es posibles detectar y cuantificar las diferencias

de los compuestos químicos que estén en las células de las diferentes especies. Un compuesto es

una sustancia que está formada por átomos de diferentes elementos que se combinan químicamente

entre sí.

Los elementos son sustancias que no pueden ser desintegradas en otras sustancias por medios

químicos ordinarios. La partícula más pequeña de un elemento es un átomo. Hay 92 elementos en

la naturaleza y cada uno difiere de los otros en la estructura de sus átomos. En la integración y

funcionamiento de los seres vivos intervienen, aproximadamente, 25 elementos llamados

bioelementos.

Bioelementos. Su distribución no es la misma, ni está en la misma proporción en los diferentes

grupos de seres vivos, pero en general se puede considerar que el 99% de la materia viva está

formada por 6 elementos importantes, para poder identificarlos fácilmente se les conoce con la

sigla CHONPS (tabla 2.9), que corresponde al carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el

fósforo y el azufre. Los bioelementos se integran en diferentes combinaciones para formar

moléculas de distintos tamaños que dan origen a los compuestos

Elementos comunes importantes en los seres vivos.

Elemento Símbolo No.

Atómico

Electrones en

cada capa

% de la masa del

cuerpo humano

% de la corteza

terrestre

Carbono C 6 2 4 0 0 18.5 0.003

Hidrógeno H 1 1 0 0 0 9.5 0.10

Nitrógeno N 7 2 5 0 0 3.3 Irrelevante

Oxígeno O 8 2 6 0 0 65.0 46.6

Fósforo P 15 2 8 5 0 1.0 0.10

Azufre S 16 2 8 6 0 0.3 0.05

Sodio Na 11 2 8 1 0 0.2 2.90

Magnesio Mg 12 2 8 2 0 0.1 2.10

Cloro Cl 17 2 8 7 0 0.2 0.05

Potasio K 19 2 8 8 1 0.4 2.60

Calcio Ca 20 2 8 8 2 1.5 3.60

Elementos que se combinan para formar moléculas orgánicas que a su vez dan origen a la

vida

C

H

O

N

P

S

Carbono

Hidrógeno

Oxígeno

Nitrógeno

Fósforo

Azufre

Proteínas

Lípidos

Carbohidratos

Ácidos

Nucleicos

Glucoproteínas

Nucleoproteínas

Lipoproteínas

Fosfolípidos

Almidón

Fosfoproteínas

Organelos

celulares

Célula

Compuestos orgánicos de la célula

El elemento fundamental de los compuestos orgánicos es el carbono, que unido al hidrógeno y

otros elementos (oxígeno, nitrógeno, fósforo o azufre.) es capaz de formar una gran variedad de

compuestos. Desde el punto de vista biológico los más importantes son los siguientes:

Carbohidratos

Lípidos

Proteínas

Ácidos nucleicos

Carbohidratos. También conocidos como glúcidos, hidratos de carbono o azúcares. Son moléculas

que contienen generalmente carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción de un carbono por

dos hidrógenos y un oxígeno, están agrupados en la forma H-C-OH. Los

carbohidratos son las sustancias orgánicas más abundantes en la

naturaleza, se sintetizan en las plantas verdes a partir de agua y dióxido de

carbono, con la ayuda de energía solar. Este proceso se denomina

fotosíntesis y es la reacción de la que dependen todos los seres vivos, ya

que es el punto de partida de la formación de alimentos.

Generalmente los hidratos de carbono se dividen en 3 clases de acuerdo

con el número de moléculas de azúcar que contienen:

Monosacáridos o azúcares simples (una molécula de azúcar)

Oligosacáridos (dos a diez moléculas de azúcar)

Polisacáridos o azúcares complejos (muchas moléculas de azúcar)

Monosacáridos: Han sido descritos con la fórmula (CH2O), la glucosa

C6H12O6, el monosacárido más común, es de importancia central en la

química de la vida. En la estructura de la glucosa podemos ver la marca

registrada de un azúcar (grupo carbonilo) y múltiples grupos hidroxilo.

De acuerdo con la ubicación del grupo carbonilo, una azúcar es una

aldosa (azúcar aldehído) o una cetosa (azúcar cetona). La glucosa, por

ejemplo es una aldosa; la fructuosa, un isómero de la glucosa es una

cetosa.

La mayoría de los nombres de los azúcares terminan en osa. Otro criterio

para clasificar los azúcares, es el tamaño del esqueleto de carbono, que

es de tres a siete carbonos de largo.

La glucosa, la fructuosa y otros azúcares que tienen seis carbonos se

denominan hexosas, las triosas son azúcares de tres carbonos y las

pentosas son azúcares de tres carbonos.

Ejemplos de aldosas y cetosas, esto se debe a la posición del grupo carbonilo en el esqueleto de

carbono.

Aldosas

Cetosas

Los monosacáridos, en particular, la glucosa, son nutrientes importantes para las células.

Disacáridos:

Se compone de dos monosacáridos unidos mediante una unión glucosídica, un enlace covalente

formado por dos monosacáridos mediante una reacción de deshidratación.

La maltosa es un disacárido formado por la unión de dos glucosas.

Sacarosa, formada por la unión de glucosa más fructuosa.

Lactosa, formada por la unión de glucosa y galactosa.

Ejemplo:

Polisacáridos:

Están constituidos por la unión de varios monosacáridos principalmente glucosa unidos en cadenas

largas. Por la función biológica que desempeñan los polisacáridos pueden ser: estructurales

(celulosa, quitina) y de almacenamiento (almidón y glucógeno)

Para comprender la diferencia entre polisacáridos estructurales y de almacenamiento de energía; se

tomará como referente a la molécula de glucosa que es una cadena de seis átomos de carbono y que

cuando está en solución, tal como ocurre en la célula, asume una forma de anillo. El anillo puede

estar cerrado de dos maneras. Una de las formas de anillo se conoce como alfa y la otra como beta.

El almidón y el glucógeno están constituidos completamente por unidades alfa. La celulosa en su

totalidad por unidades beta. Ésta ligera diferencia evita que las enzimas digestivas de los animales

rompan los enlaces entre las subunidades de glucosa.

Estructura de la celulosa. La celulosa, igual que el almidón se compone de subunidades de glucosa,

pero la orientación del enlace entre las subunidades en la celulosa es diferente, de tal manera que

cada molécula de glucosa está invertida. A diferencia del almidón, la celulosa tiene una gran fuerza

estructural, debida parcialmente a la diferencia en sus enlaces y también el arreglo de moléculas

paralelas de la celulosa en fibras con enlaces cruzados largos. Las células de las plantas

generalmente producen fibras de celulosa en capas, que corren en ángulos diferentes unas de

otras, dando como resultado la resistencia para el estiramiento en ambas direcciones.

(Audesirk.P.43)

Polisacáridos estructurales: El polisacárido estructural más abundante de la naturaleza es la

celulosa, formada por muchas moléculas de glucosa y es el componente fundamental de la pared

celular, cuya función principal es brindar protección y soporte mecánico a la célula vegetal. Las

vacas y otros rumiantes, las termitas y las cucarachas pueden utilizar a la celulosa como fuente de

energía, gracias a la simbiosis de los microorganismos que habitan en sus aparato digestivo, ya

que tienen la capacidad de romper la celulosa para formar moléculas de glucosa y de esta forma

asimilar este carbohidrato. La celulosa es la materia prima para la fabricación de papel. En los

animales el polisacárido más abundante es la quitina, polisacárido en el que las subunidades de

glucosa se han modificado químicamente y presenta un grupo que contiene nitrógeno, la quitina

es un componente principal de los exoesqueletos de los artrópodos, tales como los insectos y

crustáceos, y también de las paredes celulares de muchos hongos; es un polisacárido resistente y

duro. Al menos 900 mil especies diferentes de organismos pueden sintetizar quitina.

Polisacáridos de almacenamiento: El almidón es un producto de reserva se encuentran en

cereales, como el arroz, el trigo y el maíz, en productos vegetales como la papa y en legumbres

como el frijol. El almidón tiene dos formas: La amilosa y la amilopectina, ambas formadas por

unidades de glucosa acopladas.

El glucógeno es el almidón animal, “es la principal forma de almacenamiento del azúcar en los

animales superiores. En los vertebrados, el glucógeno se almacena principalmente en el hígado y

el tejido muscular. Si hay un exceso de glucosa en el torrente sanguíneo, el hígado forma

glucógeno. Cuando la concentración de glucosa en la sangre baja, la hormona glucagón, producida

por el páncreas, se descarga en el torrente sanguíneo, el glucagón estimula al hígado para

hidrolizar el glucógeno a glucosa, la cual entra en el torrente sanguíneo. La formación de

polisacáridos a partir de monosacáridos requiere energía. Sin embargo, cuando la célula necesita

energía, estos pueden ser hidrolizados, liberando monosacáridos que a su vez pueden oxidarse,

suministrando energía para el trabajo celular.”1

LÍPIDOS

También se les conoce como grasas, son insolubles en solventes polares como el agua, pero se

disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, tales como el alcohol, el éter, la acetona y

el cloroformo. Al igual que los carbohidratos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno

como elementos principales, aunque pueden incluir en su estructura otros elementos químicos

como fósforo, nitrógeno y azufre. Dada la diversidad de características químicas de los lípidos

existen diferentes clasificaciones, atendiendo a los criterios de saponificación. Se clasifican en dos

grupos: los que poseen en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) y los que no lo

poseen (lípidos insaponificables).

A las moléculas de grasa se les conoce también cono triglicéridos y se dicen que son neutros

porque contienen grupos no polares. Una molécula de grasa consta de tres moléculas de ácido

graso unidas a una molécula de glicerol. El glicerol es un alcohol de tres carbonos que contienen

tres grupos hidroxilo. Un ácido graso es una cadena de hidrocarburo larga que termina en un grupo

carboxilo (-COOH), la cadena no polar es hidrofóbica, mientras que el grupo carboxilo da a una

porción de la molécula las propiedades de un ácido, cada enlace entre el glicerol y el ácido graso

está formado por la eliminación de una molécula de agua. Los ácidos grasos que no aceptan la

incorporación de más de un átomo de hidrógeno y que no presentan enlaces dobles, se dice que

son saturados, como el ácido esteárico. Los ácidos grasos que presentan átomos de carbono unidos

por enlaces dobles, se dice que es no saturado, porque sus átomos de carbono tienen el potencial

para formar enlaces adicionales con otros átomos, como el ácido oleico. Las grasas no saturadas

comúnmente se llaman aceites, son más comunes en las plantas que en los animales (aceite de

oliva, aceite de cacahuate). Las grasas animales, como la manteca, el tocino o la mantequilla,

contienen ácidos grasos saturados y habitualmente sus temperaturas de fusión son más elevadas.

Los triglicéridos tienen las siguientes funciones: Sirven como reserva de energía. Los animales

almacenan grasa en el tejido adiposo y estos depósitos representan reservas alimenticias que se

utilizan a corto o a largo plazo.

Protegen al cuerpo del frío, ya que son aislantes térmicos y colaboran a disminuir la pérdida de

calor.

Protegen, contra la fricción, a ciertas estructuras del organismo como el corazón y las

articulaciones.

Son abundantes en la vaina de mielina de las fibras nerviosas, donde se considera que

desempeñan una función de protección.

Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En

general son sólidos y totalmente insolubles en agua.

Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su

consistencia firme. Así las plumas, el pelo, la piel, las hojas y frutos, están cubiertas de una capa

de cera protectora.

Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.

Fosfolípidos:

Recibe este nombre una gran variedad de lípidos que además de carbono, hidrógeno y oxígeno

contienen fósforo y en muchos casos también nitrógeno. Son ésteres derivados del glicerol o

glicerina, en los que uno de los radicales ácidos del glicérido está sustituido por el ácido fosfórico.

Todos los fosfolípidos tienen una “cola”, hidrófoba que consta de dos cadenas de ácidos grasos y

una cabeza “hidrófila”, constituida por un residuo de ácido fosfórico cargado negativamente, el

cual está unido, a su vez, a un grupo cargado positivamente. Los fosfolípidos son, por lo tanto,

moléculas anfipáticas, ya que en la misma molécula existen las dos regiones, hidrófila e hidrófoba.

Por lo cual, tiende a formar membranas cuando se colocan en un medio acuoso, de tal modo que

las cabezas están orientadas hacia el agua y las colas hacia el interior. Los fosfolípidos

desempeñan un papel muy importante en los organismos, ya que son componentes de las

membranas celulares tanto de vegetales como de animales, participando en la regulación de la

entrada y salida de materiales a la célula. (Transporte a través de la membrana celular).

Proteínas

Son moléculas grandes y complejas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y

nitrógeno, sin embargo muchas también poseen azufre, fósforo y otros elementos como

magnesio, hierro, zinc y cobre (aunque estos últimos en cantidades muy pequeñas).

Las proteínas son los componentes principales de la célula constituyendo más del 50% de su peso

seco. Están constituidas por unidades más simples llamadas aminoácidos, su denominación

responde a la composición química general que presentan, en la que un grupo amino (- NH2) y

otro carboxilo o ácido (-COOH) se unen a un carbono (- C -). Las otras dos valencias de ese

carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (-H) y con un grupo variable al que se

denomina radical (-R).

Teóricamente es posible la existencia de una gran variedad de aminoácidos distintos, pero

solamente veinte tipos diferentes se utilizan para construir las proteínas.

Los aminoácidos que un organismo no puede sintetizar y por tanto tienen que ser suministrados

con la dieta se denominan aminoácidos esenciales; y aquellos que el organismo puede sintetizar

se llaman aminoácidos no esenciales.

Para la especie humana son esenciales

ocho aminoácidos: treonina,

metionina, lisina, valina, triptófano,

leucina, isoleucina y fenilalanina

(además puede añadirse la histidina

como esencial durante el crecimiento,

pero no para el adulto). Las diferencias

entre los veinte aminoácidos radican

en sus grupos laterales (-R). En ocho de

las moléculas, el grupo está formado

por cadenas cortas o por anillos de

carbono e hidrógeno, estos grupos son

no polares y por tanto hidrofóbicos.

Los grupos laterales de siete de los

aminoácidos tienen cadenas laterales

que son ácidos débiles o bases débiles;

dependiendo del grupo lateral en

particular y del pH de las soluciones, por su carga eléctrica pueden ser positivos, negativos o

neutros.

Los aminoácidos están unidos entre sí por enlaces covalentes que se establece entre el grupo

carboxilo (-COOH) de un aminoácido y el grupo amino (- NH2).

Para ensamblar los aminoácidos en proteínas, una célula no sólo debe tener una cantidad

bastante grande de aminoácidos, sino también suficiente cantidad de cada tipo. Las proteínas son

moléculas organizadas que se presentan en una gran variedad de formas. Los biólogos reconocen

cuatro niveles de organización en la estructura proteica:

Estructura primaria. Está representada por la sucesión lineal de aminoácidos que forman la

cadena peptídica y por lo tanto indica que aminoácidos componen la cadena y el orden en que se

encuentran. El ordenamiento de los aminoácidos en cada cadena peptídica, no es arbitrario sino

que obedece a un plan predeterminado en el ADN.

Estructura secundaria. Se forma por la disposición espacial que adopta la cadena peptídica a

medida que se sintetiza en los ribosomas. Es debida a los giros y plegamientos que sufre como

consecuencia de la capacidad de rotación del carbono y de la formación de enlaces débiles

(puente de hidrógeno). Linus Pauling y Robert Corey (1951) descubrieron que podían formarse

puentes de hidrógeno entre el hidrógeno ligeramente positivo del grupo amino de un aminoácido

y el oxígeno ligeramente negativo del carboxilo de otro aminoácido. Ellos identificaron dos

estructuras que podrían ser resultado de estos puentes de hidrógeno. Una de éstas fue llamada

hélice alfa, porque fue la primera en ser descubierta, y la segunda, hoja o lámina plegada beta.

Las proteínas que en la mayor parte de su longitud asumen una forma de hélice o de hoja plegada

se conocen como proteínas fibrosas.

Estructura terciaria. Corresponde a la estructura de la mayoría de las proteínas globulares,

presentándose superplegamientos y enrollamientos de la estructura secundaria, constituyendo

formas tridimensionales geométricas muy complicadas que se mantienen por enlaces fuertes y

otros débiles. “Los puentes de disulfuro que se forman entre los aminoácidos cisteína pueden

colocar parte de una proteína cerca de otra. Fuerzas internas, debidas al tamaño y las

propiedades de los grupos funcionales en los aminoácidos específicos presentes, también pueden

moldear una proteína. Por ejemplo, los aminoácidos con grupos R muy grandes (como la

fenilalanina), son muy voluminosos para que puedan mantenerse uno junto a otro en una sola

hélice. Como resultado, la hélice se pliega.

Probablemente la influencia más importante sobre la estructura terciaria de una proteína es su

medio celular, específicamente si la proteína está disuelta en el citoplasma, en los lípidos de la

membrana o la mitad en una y la otra mitad en la otra. Los aminoácidos hidrofílicos pueden

formar enlaces de hidrógeno con moléculas cercanas de agua, pero los aminoácidos hidrofóbicos

no pueden. Por lo tanto, una proteína disuelta en agua se pliega en un arreglo irregular, con sus

aminoácidos hidrofílicos viendo hacia el medio acuoso externo y los hidrofóbicos hacia el interior,

reunidos en el centro de la molécula”.

Estructura cuaternaria. Se refiere a la organización espacial adquirida cuando dos o más cadenas

polipeptídicas, iguales o diferentes, con estructuras terciarias quedan autoensambladas por

enlaces débiles, no covalentes, presentando su propia conformación tridimensional. Esta

estructura no la poseen todas las proteínas, la hemoglobina es una proteína que presenta los

cuatro niveles estructurales, consta de dos pares de péptidos muy similares, que se mantienen

unidos mediante enlaces de hidrógeno.

Clasificación de las proteínas

Según su conformación:

Se entiende como conformación, la orientación tridimensional que adquieren los grupos

característicos de una molécula en el espacio, en virtud de la libertad de giro de éstos sobre los

ejes de sus enlaces. Existen dos clases de proteínas que difieren en sus conformaciones

características: “proteínas fibrosas” y “proteínas globulares”.

Proteínas fibrosas. Constan de cadenas largas, dotadas a menudo de secuencias repetitivas de

ciertos aminoácidos, peculiaridad de la estructura primaria que se refleja en las configuraciones

hélice alfa y beta laminar plegada de la estructura secundaria, su función es básicamente

estructural, forma parte de la piel, músculos, tendones y tejido conectivo.

A continuación se describen las principales proteínas fibrosas: colágeno, queratina, fibrinógeno y

proteínas musculares.

El colágeno, forma parte de huesos, piel, tendones y cartílagos, es la proteína más abundante en

los vertebrados. La moléculas contiene por lo general tres cadenas polipeptídicas muy largas, cada

una formada por unos 1 000 aminoácidos, trenzadas en una triple hélice siguiendo una secuencia

regular que confiere a los tendones y a la piel, su elevada resistencia a la tensión. Cuando las

largas fibrillas de colágeno se desnaturalizan por calor, las cadenas se acortan y se convierten en

gelatina.

La queratina, constituye la capa externa de la piel, el pelo y las uñas en el ser humano y las

escamas, pezuñas, cuernos y plumas en los animales. La queratina protege el cuerpo del medio

externo y es por ello insoluble en agua.

El fibrinógeno es la proteína plasmática de la sangre responsable de la coagulación. Bajo la acción

catalítica de la trombina, el fibrinógeno se transforma en la proteína insoluble fibrina, que es el

elemento estructural de los coágulos sanguíneos o trombos.

La miosina, que es la principal proteínas responsable de la contracción muscular, se combina con

la actina, y ambas actúan en la acción contráctil del músculo esquelético y en distintos tipos de

movimiento celular.

Proteínas globulares. Carecen de la regularidad que se observa en las estructuras primaria y

secundaria de las proteínas fibrosas, pero exhiben complejos patrones de plegamiento que

producen una estructura terciaria globular. En general, son proteínas de gran actividad funcional;

los anticuerpos, algunas hormonas, la hemoglobina, las enzimas entre otras pertenecen a este

grupo. Son solubles en medios acuosos, en algunas ocasiones tienen funciones estructurales

como en los microtúbulos.

Los anticuerpos, también llamados inmunoglobulinas, agrupan los miles de proteínas distintas

que se producen en el suero sanguíneo como respuesta a los antígenos (sustancias u organismos

que invaden el cuerpo). Un solo antígeno puede inducir la producción de numerosos anticuerpos,

que se combinan con diversos puntos de la molécula antigénica, la neutralizan y la precipitan en la

sangre.

Las hormonas proteicas son segregadas por las glándulas endocrinas, no actúan como las enzimas,

sino que estimulan a ciertos órganos fundamentales que a su vez inician y controlan actividades

importantes, como el ritmo metabólico o la producción de enzimas digestivas y de leche. La

insulina, segregada por los islotes de Langerhans en el páncreas, regula el metabolismo de los

hidratos de carbono mediante el control de la concentración de glucosa. La tiroxina, segregada

por el tiroides, regula el metabolismo global; y la calcitonina, también producida en el tiroides,

reduce la concentración de calcio en la sangre y estimula la mineralización ósea.

La hemoglobina es una proteína respiratoria que transporta oxígeno por el cuerpo; a ella se debe

el color rojo intenso de los eritrocitos. Se han descubierto más de cien hemoglobinas humanas

distintas, entre ellas la hemoglobina S, causante de la anemia de células falciformes.

Todas las enzimas son proteínas globulares que se combinan con otras sustancias, llamadas

sustratos, para catalizar las numerosas reacciones químicas del organismo. Estas moléculas,

principales responsables del metabolismo y de su regulación, tienen puntos catalíticos a los cuales

se acopla el sustrato igual y controla el metabolismo en todo el cuerpo.

Los microtúbulos son agrupaciones de proteínas globulares que actúan como entramado

estructural de las células y, al mismo tiempo, transportan sustancias de una parte de la célula a

otra. Cada uno de estos microtúbulos está formado por dos tipos de moléculas proteicas casi

esféricas que se disponen por parejas y se unen en el extremo creciente del microtúbulo y

aumentan su longitud en función de las necesidades. Los microtúbulos constituyen también la

estructura interna de los cilios y flagelos, apéndices de la membrana de los que se sirven algunos

microorganismos para moverse. Las paredes del tubo están formadas por dos tipos de

subunidades de una proteína globular, la alfa y la beta tubulina.

Según su composición:

Pueden clasificarse en proteínas simples y conjugadas. Las simples son aquellas que están

formadas únicamente por la unión de aminoácidos, ligados unos con otros por enlaces peptídicos,

mientras que las conjugadas son las que en su molécula presentan otros componentes orgánicos

o inorgánicos. La porción no proteica de una proteína conjugada se denomina “grupo prostético”,

ÁCIDOS NUCLEÍCOS Son macromoléculas complejas de elevado peso molecular de naturaleza ácida, de suma

importancia biológica, se localizan principalmente en el núcleo pero también en el citoplasma. La

secuencia de bases nitrogenadas en estas moléculas (polímeros) codifica la información genética

necesaria para todos los aspectos de la herencia biológica.

A ello se debe la evolución diversificadora de lo organismos, las mutaciones positivas y las

alteraciones negativas que producen malformaciones en los individuos. Estos ácidos no sólo

dirigen la síntesis de enzimas y de otras proteínas, sino que también son las únicas moléculas que

tienen el poder (con la ayuda de enzimas adecuadas) de autorreplicarse, que representa una

manifestación básica de la vida. Los dos tipos de ácidos nucleicos en las células son:

Ácido desoxirribonucleico. (DNA)

Ácido ribonucleico. (RNA)

Ambos son polímeros de unidades repetidas llamadas nucleótidos (monómeros), cada uno de los

cuales está formado por un azúcar de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada (púrica o

pirimídica) y una molécula de ácido fosfórico. Además de los nucleótidos que constituyen las

moléculas de los ácidos nucleicos, las células contienen cantidades relativamente grandes de

nucleótidos libres, que desempeñan principalmente funciones de coenzimas. Por hidrólisis parcial

es posible retirar el radical fosfato de los nucleótidos, aparecen entonces compuestos

denominados nucleósidos, constituidos por una pentosa y una base.

La estructura de los ácidos nucleicos es importantísima en los mecanismos de la herencia y de la

síntesis de proteínas.

TABLA 2.16 LAS PRINCIPALES MOLÉCULAS BIOLÓGICAS

Clases de moléculas Principales subtipos Ejemplo

Función

Carbohidrato:

Generalmente

contiene carbono,

oxígeno e hidrógeno,

en la fórmula

aproximada (CH2O)

Monosacárido: Azúcar simple Disacárido: dos monosacáridos unidos

Polisacárido: muchos monosacáridos (generalmente glucosa) unidos

Glucosa Sacarosa Almidón .Glucógeno Celulosa

Fuente de energía importante para las células, subunidad de la que está hecho la mayor parte de polisacáridos. Principal azúcar transportada en los cuerpos de las plantas terrestres. Almacenamiento de energía en plantas. Almacenamiento de energía en animales.

Material estructural en plantas.

Lípido: Contiene una alta

proporción de

carbono e

hidrógeno.

Generalmente es no

polar e insoluble en

agua.

Triglicérido: tres ácidos grasos unidos a un glicerol. Cera: números variables de ácidos grasos unidos a una cadena larga de alcohol. Fosfolípidos: grupos fosfato polar y dos ácidos grasos unidos a un glicerol.

Aceite, grasa Ceras en cutícula de plantas Fosfatidilcolina Colesterol

Almacenamiento de energía en animales y algunas plantas. Cubierta a prueba de agua en las hojas y tallos de las plantas de tierra. Componente común de las membranas en las células. Componente común de las

membranas de células eucarióticas;

precursor de otros esteroides como la

testosterona y las sales biliares.

Esteroides: cuatro

anillos unidos de

átomos de carbono

con grupos funcionales

agregados.

Proteína: Cadenas de aminoácidos. Contiene carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

Queratina Seda

Hemoglobina

Proteína helicoidal, principal componente del cabello. Proteína en forma de lámina delgada; de la seda producida por la polilla y las arañas.

Proteína globular compuesta de

cuatro subunidades peptídicas;

transporte de oxígeno en la sangre de

los vertebrados.

Ácido nucleico: formados de subunidades de nucleótidos; pueden consistir en un solo nucleótido o en una cadena larga de nucleótidos.

Ácidos nucleicos de cadena larga Nucleótidos simples

Ácido desoxirribonucleico (DNA) Ácido ribonucleico(RNA) Trifosfato de adenosina(ATP) Monosfosfato de adenosina cíclico

(AMP cíclico)

Material genético de todas las células vivas. Material genético de algunos virus; en las células vivas, es esencial en el intercambio de información genética del DNA a proteínas. Principal molécula transportadora de energía a corto plazo en las células. Mensajero intracelular.

(Audesirk. p.39)