1.2C: Los microbios y el origen de la vida en la Tierra

Se cree que la vida en la Tierra se originó a partir de las arqueas y bacterias unicelulares más antiguas.

Objetivos de aprendizaje

• Evaluar las características de la tierra pre-vida y qué adaptaciones permitieron que la vida microbiana temprana florezca.

Puntos Clave

• Los mecanismos propuestos para el origen de la vida en la Tierra incluyen endosimbiosis y panspermia. Ambas son teorías discutibles.
• En estas dos teorías, se piensa que las bacterias y las arqueas extremófilas iniciaron una atmósfera oxigenada creando nuevas formas de vida.
• Los procesos evolutivos durante miles de millones de años dieron origen a la biodiversidad de la vida en la Tierra.

Términos Clave

• endosimbiosis: Una condición de vivir dentro del cuerpo o células de otro organismo.
• panspermia: La hipótesis de que los microorganismos pueden transmitir la vida desde el espacio exterior a los cuerpos habitables; o el proceso de dicha transmisión.

La evidencia científica sugiere que la vida comenzó en la Tierra hace unos 3.5 mil millones de años. Desde entonces, la vida ha evolucionado hacia una amplia variedad de formas, que los biólogos han clasificado en una jerarquía de taxones. Algunas de las células más antiguas de la Tierra son organismos unicelulares llamados arqueas y bacterias. Los registros fósiles indican que montículos de bacterias alguna vez cubrieron la Tierra joven. Algunos comenzaron a hacer sus propios alimentos usando dióxido de carbono en la atmósfera y la energía que cosecharon del sol. Este proceso (llamado fotosíntesis) produjo suficiente oxígeno para cambiar la atmósfera de la Tierra.

Poco después, nuevas formas de vida que respiran oxígeno entraron en escena. Con una población de vida bacteriana cada vez más diversa, se estableció el escenario para que se formara más vida. Existe evidencia convincente de que las mitocondrias y los cloroplastos alguna vez fueron células bacterianas primitivas. Esta evidencia se describe en la teoría endosimbiótica. La simbiosis ocurre cuando dos especies diferentes se benefician de vivir y trabajar juntas. Cuando un organismo vive realmente dentro del otro se llama endosimbiosis. La teoría endosimbiótica describe cómo una célula huésped grande y las bacterias ingeridas podrían llegar a depender fácilmente entre sí para su supervivencia, lo que resulta en una relación permanente.

A lo largo de millones de años de evolución, las mitocondrias y los cloroplastos se han vuelto más especializados y hoy en día no pueden vivir fuera de la célula. Las mitocondrias y los cloroplastos tienen similitudes sorprendentes con las células bacterianas. Tienen su propio ADN, que está separado del ADN que se encuentra en el núcleo de la célula. Y ambos orgánulos utilizan su ADN para producir muchas proteínas y enzimas necesarias para su función. Una doble membrana que rodea tanto las mitocondrias como los cloroplastos es evidencia adicional de que cada uno fue ingerido por un huésped primitivo. Los dos orgánulos también se reproducen como bacterias, replicando su propio ADN y dirigiendo su propia división.

El ADN mitocondrial (ADNmt) tiene un patrón de herencia único. Se transmite directamente de madre a hijo, y acumula cambios mucho más lentamente que otros tipos de ADN. Debido a sus características únicas, el ADNmt ha proporcionado pistas importantes sobre la historia evolutiva. Por ejemplo, se examinan las diferencias en el ADNmt para estimar qué tan estrechamente relacionada está una especie con otra.

Figura: Extremófilos: cianobacterias fosilizadas fotosintéticas en una formación rocosa de mil millones de años de antigüedad del Parque Nacional Glacier, Montana, EE. UU.

Las condiciones en la Tierra hace 4 mil millones de años eran muy distintas a las que son hoy en día. La atmósfera carecía de oxígeno, y una capa de ozono aún no protegía a la Tierra de las radiaciones dañinas. Las fuertes lluvias, los relámpagos y la actividad volcánica fueron comunes. Sin embargo, las primeras células se originaron en este ambiente extremo. Las arqueas extremófilas aún prosperan en hábitats extremos. Los astrobiólogos ahora están utilizando arqueas para estudiar los orígenes de la vida en la Tierra y otros planetas. Debido a que las arqueas habitan lugares previamente considerados incompatibles con la vida, pueden proporcionar pistas que mejorarán nuestra capacidad de detectar vida extraterrestre. Curiosamente, la investigación actual sugiere que las arqueas pueden ser capaces de viajar al espacio por meteorito. Tal evento llamado panspermia podría haber sembrado vida en la Tierra o en otro lugar.

La presencia de arqueas y bacterias cambió drásticamente a la Tierra. Ayudaron a establecer una atmósfera estable y produjeron oxígeno en cantidades tales que eventualmente podrían evolucionar formas de vida que necesitaban oxígeno. Las nuevas condiciones atmosféricas calmaron el clima para que los extremos fueran menos severos. La vida había creado las condiciones para que se formara una nueva vida. Este proceso es una de las grandes maravillas de la naturaleza.