Capitulo
1
Otros caminos en procura de discernir el origen de la
creación de la vida.
El planeta tierra es el
tercer planeta que gira en torno al sol, ocupa un lugar privilegiado entre los
otros planetas que giran alrededor del sol. En una posición equidistante, para que los rayos solares le
lleguen en forma de emisiones de vientos solares. De acuerdo a los cálculos de
los astrónomos tienen antigüedad que supera los 5.000 millones de años época en
la cual debería estar empezando un proceso de consolidación.-
Sea su origen del proceso
de una nebulosa que se desprendió de otra mayor, o de acumulación de meteoritos
y partículas que estaban presentes en su órbita de formación.
Sea cual fuera su origen
en aquellas primeras etapas debía de haberse formado una gran masa
incandescente de materia, que por efecto de la gravedad, que tiene la tendencia
de atraer lo que se halla en su entorno en forma de partículas, para formar su
inmensa masa incandescente.
Esa masa incandescente
rodeada de una atmosfera muy pesada y muy caliente pensamos que debe haber
tenido una evolución de enfriamiento durante el cual durante miles y miles de
millones de años, se empiezan a definir una estructura de planeta que se vuelve
sólida por el propio enfriamiento que ocupa la mayor masa del planeta y una
cubierta gaseosa de muy delgada capa que la envuelve en su totalidad. Situación
de estructura que se mantiene hasta las épocas actuales, durante el proceso la
masa sólida se concreta en la creación de diversas combinaciones de minerales
de lo cual resultan la formación de rocas intrusivas y efusivas que están
compuestas por los agregados de los minerales fuertemente enlazados entre sí.
En la parte aérea también
por el proceso de enfriamiento se definen distintas estructuras gaseosas por
efecto de la combinación de elementos químicos formando moléculas de distinta
índole o permaneciendo puros.
En esa atmosfera en la que
además se incluyen gases que se desprenden de la parte sólida por grietas o por
vulcanismo.
Entonces el planeta tierra
hasta hace alrededor de 4.000 millones de años desde sus orígenes se definió
como lo vimos, en una parte sólida y en una parte aérea, en la cual, enormes
cantidades de vapor de agua (producto de efusiones volcánicas o de los
elementos químicos que en la atmosfera existían para producirla) que al
enfriarse lo suficiente provocan enormes sistemas de tormentas, con descargas
de grandes masas de agua que inundan
paulatinamente los desniveles del terreno sólido originando la formación de los
grandes océanos y lagos lo que ocurre durante miles y millones de años.-
Todo lo anterior ocurre en
épocas cámbricas o anticámbricas en que los suelos están consolidándose en
placas tectónicas y las masas de agua estaban tan expandidas que llega un
momento en que la cantidad de agua que tenía el planeta lo cubría en su casi
totalidad habiendo muy pocas zonas emergentes.
Con el correr del tiempo, la parte sólida aun inmersa
por los efectos de los movimientos de placas sub acuáticas provocan muchas
emergencias y pliegues debido a las presiones que se ejercen entre ellas, lo
que provoca mas y mas superficies emergentes. De lo cual resulta la formación
de una gran masa continental llamada pangea,-fig.1- de la cual forma parte un
sub continente que queda prácticamente todo al sur del ecuador llamado
Gondwana. Esta masa continental al norte y al sur relativamente grande en su
superficie es muy pequeña en relación a la superficie total del planeta, ocupada
en el resto por un gran océano llamado Tetis.-
La parte solida como lo
mencionamos anteriormente está formada por aglomeraciones de minerales, muchos
de los cuales en su composición tienen el elemento sílice formando silicatos de
diversa naturaleza de calcio, aluminio, magnesio, etc.
En otros minerales figura
el elemento carbono para formar carbonato de distinta índole entre los cuales
uno de los principales es el carbonato de calcio; muchos otros compuestos
minerales integran las rocas pero los más importantes son los que están integrados
básicamente con calcio y sílice.
Es de hacer notar que en
estas rocas tanto en las formadas en profundidad que se distinguen por tener
los granos más gruesos como en las consolidadas en superficie con granos más
finos, el elemento oxigeno forma una gran parte de la composición masal entre
40 y 50% del peso total. Esto es en lo referente a la composición química
principal de la parte sólida.
En cuanto a la parte aérea tiene una gran
importancia su composición química, -fig 2- dado que en aquellas épocas tan
primitivas, su composición estaría integrada por grandes cantidades de metano, anhídrido
carbónico, oxido carbónico, nitrógeno, nitrógeno amoniacal, muchísimo vapor de
agua y muchísimas combinaciones de radicales ácidos, nitratos, sulfatos, sulfitos,
etc.
La consecuencia de estas
presencias de gases y vapores en la atmósfera traería como resultado lluvias
muy ácidas, cuyas aguas podrían tener efectos disolventes sobre muchas de las
combinaciones químicas que integran las rocas sólidas; sobre las cuales
pudieran depositarse. Agregándose éstos efectos a los físicos que pudieran
ocasionar las correntadas y desplazamientos de agua sobre la superficie sólida.
Estos efectos de disoluciones podrían ser la causa de la salinidad de los
mares, océanos debido al efecto continuo durante miles de años sobre las
estructuras sólidas, minerales que tuvieran en su integración el cloruro de
sodio.
Aparte de éstos efectos
disolventes generales, en situaciones locales de espacios definidos podían
haberse producido acumulaciones de sustancias por éstos efectos físicos y químicos
dando lugar a que ocurrieran algunas concentraciones de elementos y moléculas
químicas; provocando enlaces creativos.-
Alrededor de 4.000 millones
de años atrás el planeta tierra estaba haciendo una evolución de los aspectos físicos
y químicos en su parte solida, y también en la parte de atmósfera. Los gases y
sustancias productos de las emanaciones de los volcanes y grandes fisuras de la
cubierta solida, (por la cual se escapaban gases de origen plutónico) cargados
de productos químicos de carácter ácido entre los cuales se cuentan: el azufre,
cloruros, nitratos, etc. Además de las otras muchas sustancias de similares características
que los enriquecen.
En la parte sólida de la
tierra a medida que se fue enfriando la superficie, se fueron formando placas
originando (como ya lo hemos descripto anteriormente), desplazamientos flotando
sobre la capa de magma subyacente.-
A consecuencia de los
fenómenos de las precipitaciones de enormes cantidades de agua en forma de
lluvia en extensas zonas de los continentes pueden haberse formado lagos de
agua dulce, ocupando valles entre montañas. Los volúmenes de agua (por los
propios arrastres de los ríos) desembocaron en éstos lagos. En muchos casos
debido a los arrastres que traen las aguas de partículas muy finas, pueden
extenderse en amplias superficies y después depositarse en los fondos formando
capas. Con cierta periodicidad, acorde con los fenómenos atmosféricos que
determinen más o menos cantidades de lluvia, alternados con otros en que haya
menos cantidad de precipitaciones. También en éstos procesos hay una especie de
selección de tamaño de partículas o granos que se depositan selectivamente, de
menor a mayor tamaño, a medida que se aproximan al lugar de entrada de las
aguas torrenciales. Cuando estos fondos de laguna se solidificaron por alguna
circunstancia y luego por repliegues del terreno son elevados a posiciones
altas referidas a los terrenos subyacentes, pueden ocupar posiciones muy
distintas de las horizontales en que fueron formados, aun llegando en algunos
casos a la casi verticalidad, como lo podemos observar actualmente en algunas
rocas llamadas filitas y pizarra cristalina.
Las lagunas que podrían
formarse por éstas circunstancias de las grandes lluvias, estarían ubicadas no
solo en el interior de los continentes sino que también en zonas muy próximas a
las costas marítimas u oceánicas. - Fig. 3-
Por lo cual éstas lagunas
podrían tener frecuentes contactos con las aguas de los mares y océanos, debido
a los efectos de las mareas que entran y salen de ellas a través de aperturas
transitorias o permanentes. Éstos efectos de marea debidos a la atracción de la
luna, (que se supone que en épocas muy primitivas de las que estamos hablando, estaría
en órbita más cercana a la tierra que en la actualidad), y consecuentemente los
efectos de marea serían muchos más intensos. Estos efectos de las mareas que llevan sales en sus
aguas, pueden tener consecuencias químicas, sobre las suspensiones que pudieran
tener las aguas dulces propias de la laguna, dando lugar a efectos coloidales y
precipitaciones. Estás pueden consolidar los granos sueltos que hay en las
proximidades de las desembocaduras de los ríos y arroyos. Aun sobre las
extensas capas hasta donde llegan micro partículas, de los cuales pueden resultar
distintos tipos de arcillas.
La consecuencia de éstas
situaciones de lagunas costeras, es que sobre la extensión del continente
emergente en aquel momento, ocurren una sobre concentración de elementos químicos,
moléculas y sustancias, lo cual no puede ocurrir en espacios totalmente
abiertos como podría ser la superficie de los océanos y en la superficie
abierta de los continentes.
En éste periodo primitivo
en que la tierra se está enfriando, el planeta gira sobre sí mismo, sobre un
eje que no está en una posición totalmente vertical, respecto al plano de giro
orbital. Este hecho, determina una especie de “bamboleo” debido al cual los
rayos solares inciden periódicamente cada seis meses con más o menos intensidad
sobre algunas de las zonas polares. Por lo cual el enfriamiento es bastante
mayor en esas zonas que en las ecuatoriales. En las zonas polares por tal causa
las temperaturas ya en aquellos periodos, bajan a menos de 0 grados, por lo
cual se empieza a formar la congelación del agua, determinando que se formen
desde aquel entonces casquetes polares de gran importancia. También la altitud
de las montañas, determina que las aguas se congelen, de lo cual resulta que
grandes masas de hielo formadas en esos lugares den origen a los glaciares.
Estos últimos en su desplazamiento, trituran rocas además, el hielo al
hincharse dentro de las estructuras rocosas también las destrozan y pulverizan;
los productos de éstas destrucciones son desplazados dentro de las masas de
hielo de los glaciares. Cuando llegan a ciertos niveles de altitudes y
desplazamientos y gracias a que las temperaturas suben, los hielos se
transforman en torrentes. Los sedimentos van a ser depositados en los lugares
mas bajos, ya sea dentro de lagos, o mares. A veces muy lejos de sus lugares de
origen, por lo cual ésta es otra fuente de enriquecimiento en lugares
delimitados.
Capitulo 2
Creación
de sustancias químico orgánicas.-
En éstos lugares donde hay
concentración de sustancias químicas, también los efectos que ocurren en la
atmósfera provocan sus consecuencias; tormentas con descargas eléctricas entre
nubes y rayos que llegan a la tierra, crean determinadas situaciones de estados
electrónicos, a los que se suman los que puedan provenir desde el espacio
extraterrestre ya sea de origen solar o del propio cosmos. Éstos efectos
electrónicos pueden provocar que se produzcan reacciones entre los propios
elementos químicos que pueda tener la atmosfera, así el carbono combinado con
el hidrógeno da origen al metano y también combinado con el oxigeno da el anhídrido
carbónico. El nitrógeno combinado con el hidrogeno da combinaciones
amoniacales; así distintas sustancias químicas pueden irse formando en el seno
de la atmósfera.
Otros productos químicos se pueden formar
en enlaces provocados por efectos electrónicos ocurridos en la atmósfera y
arrastrados por las lluvias dando lugar a que contribuyan al enriquecimiento de
esos nichos donde hay concentración de elementos químicos –Fig. 4-
Entre los elementos químicos
que pueden ser aportados a éstas zonas de concentración, el elemento carbono es
de los más importantes y tienen mayor trascendencia en la vida del planeta por
sus efectos y sus propiedades. Quienes tienen alguna noción de química conocen
que el elemento carbono tiene propiedades muy especiales que ningún otro
elemento químico posee, como ser: enlaces del carbono con el propio carbono
hasta de dos y de tres valencias y pueden haber otras combinaciones con
cualquier otros elementos químicos, formando diversas combinaciones, dando
distintas sustancias, así lo hace con el bromo, cloro, hidrogeno, nitrógeno, etc..
Por tales propiedades
resulta ser la base de los procesos químicos que conducen a la producción de la
sustancia orgánica.
Entre las combinaciones
que puede hacer el carbono, en el camino de producir sustancias orgánicas están
los enlaces: carbono con carbono, carbono con hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, dando
lugar a que se formen distintos tipos de estructuras químicas con muy distintas
propiedades, así por ejemplo, el carbono con hidrogeno solo, o en que
participan 2-3-4-5 carbonos con sus respectivos hidrógenos originan las
sustancias del orden de los hidrocarburos, entre los cuales se encuentran
metano, propano, butano y otros denominados grasas minerales, alquitranes, etc.
También en estos tipos de
enlaces en que participan más de seis carbonos con sus respectivos hidrógenos, pueden
tomar formas anilladas (bencinas) lo que le da otras propiedades, sobre todo
relacionadas con la combustión. Cuando en estos sistemas de cadenas se
sustituye alguno de los hidrógenos por OH se producen los llamados alcoholes
que cuando afectan a un solo carbón se llaman etílicos y cuando es mas de 1-
2-3 o más se llaman: propílicos, butílicos, exílicos, etc. Cuando ocurren mas
sustituciones de hidrogeno en las cadenas, en que participan, hasta 6 átomos de
carbono se forman las llamadas sustancias hidratos de carbono dentro de las
cuales se encuentran diversas clases de azúcares; que pueden tener un grupo
como en la glucosa o también en maltosa, lactosa. Dentro de éste gran grupo se
encuentran también almidón, celulosa en los cuales el carbono uno del anillo,
de 5 carbonos es sustituido por un oxigeno.
Capitulo
3
Otros
compuestos en que participa el elemento carbono.-
Otros productos químicos que caben dentro de los
enlaces del carbono, además delos hidratos de carbono, son los lípidos
(grasas), son compuestos en que participan más de dos sustancias: por un lado
largas cadenas (colas) 15 a
20 formadas por uniones de carbono con sus respectivos hidrógenos las que se
enlazan valentemente a una cadena de azúcar de tres carbonos llamada glicol, por
lo cual tiene la propiedad de ser hidrófuga en la parte de colas y ser
hidrófila en la parte de glicol. Esta característica les da la propiedad dual
de que floten sobre superficies acuáticas en una parte de la molécula y en la
otra sea miscible en agua.-
Otros productos que están
dentro de las sustancias orgánicas que se encuentran en el camino para deducir
las causas que conducen a la creación de vida, son los que están compuestos por
enlaces del carbono con el nitrógeno, enlaces que forman cadenas cíclicas de
cinco o seis carbonos en que se alternan éstos dos elementos.
Todos éstos productos químicos
que se encuadran en las descripciones anteriores incluyen en sus enlaces
aportes de energía la cual podría provenir en las épocas muy primitivas (mas de
4.000 millones de años).
De la energía interna de
los propios átomos, con sus electrones y en otros de procedencias externas al
planeta, como ser los rayos solares, algunos casos de descargas eléctricas
producidos por los fenómenos atmosféricos.
Hay casos en que para que
se rompa la resistencia que opongan dos elementos y a veces moléculas a
enlazarse intercambiando electrones, en que es necesario darles un impulso que
rompa esa especie de resistencia. En esos casos puede provenir de una energía
cuyo origen puede estar en distintas fuentes una de ellas, por ejemplo puede
ser las ondas de rayos solares; puede haber otras fuentes entre ellas el calor,
el que puede acelerar la energía de electrones que están en los alrededores de
los núcleos, provocando que puedan alcanzar las órbitas de electrones de otros
núcleos con la consecuencia de intercambios de energías entre dos elementos.-
Desde épocas muy
primitivas, muchos enlaces químicos se podrían haber estado realizando desde
los inicios de la formación del planeta. En los lugares de concentración de
elementos, que determinan que hayan
aproximaciones entre los distintos átomos, también se supone que pudieran haber
trasiegos de energía entre sustancias que por su composición la contenga en
grandes cantidades. Es el caso de las combinaciones del hierro con el oxigeno,
en que por las cualidades electrónicas del hierro puedan unir a su núcleo dos o
tres átomos de oxigeno; en el caso de los fosfatos tienen peculiaridades
semejantes, en el cual se pueden reunir hasta 4 átomos de oxigeno al átomo del
fosfato.
El oxigeno es un elemento
por sus cualidades reactivas de ser
altamente energético por lo cual particularmente en el caso del hierro, si hay
otras moléculas menos energéticas que se aproximen a la zona en que pueda haber
mucho hierro con mucha cantidad de oxigeno se produzcan intercambios llamados
de oxireducción por el cual al hierro con mucho oxigeno se le quita
ése(oxidación) y por el otro lado es agregado a la molécula
aproximada(reducción)por lo cual se crea una nueva molécula mas grande y con
mas incorporación de energía.
Entre todas las fuentes
posibles de aporte de energía, es indudable que la que pueda tener un flujo
continuo es la que proviene del sol, por lo inagotable.
Dado que la que proviene
de otras fuentes (como pueden ser de los enlaces químicos) no tiene esa
cualidad de inagotable.
Siendo así que la energía
solar seria el origen de muchísimas clases de enlaces, sería muy probable que
desde los inicios de la evolución del planeta ya habría alguna estructura físico
química capaz de captar la energía solar, la cual lógicamente serian
corpúsculos de clorofila, por lo cual ya se podrían estar iniciando los
primeros enlaces para crear sustancias que estén en el camino en busca de la creación
de vida.
Capitulo
4
Época prebiótica.
En el capitulo anterior,
llegamos a la conclusión de que el sol debe de haber sido el que portara la energía
para que se rompiera la resistencia e hiciera posible algunos enlaces. Determinando
de que los enlaces se produjeran y también que la clorofila que es una
sustancia compuesta por enlaces de carbono y nitrógeno formando cadenas
cíclicas a las que se asocia un átomo de magnesio, determine que se forme una
estructura capaz de captar fotones u ondas radiales procedentes del sol.
Esta es un tipo de
electricidad que en forma de alguna clase de energía, y trasmitida para que se
formen moléculas en las cuales se introduzca más y más electrones para crear
moléculas en las cuales éstos queden incorporados.
Estos procesos de
captación de energía por las antenas que integran las clorofilas y el átomo de
magnesio, tienen que realizarse apoyado en alguna estructura, en la cual se
pueda incluir los corpúsculos de clorofila y que sus productos puedan ser
almacenados de alguna manera de lo cual se deduce que la célula que hoy
conocemos dentro de la cual se producen grandes transformaciones creativas de
elementos útiles al funcionamiento celular, en estructuras mucho más
elementales que las actuales, ya debían de haber aparecido hace 4.000 millones
de años.
Por las cualidades químicas
que tienen las sustancias lipidias y algunos aportes que a sus estructuras se
puedan haber hecho, pueden haber originado la llamada membrana creando especies
de vesículas muy pequeñitas; dada las dimensiones de los elementos químicos. Dentro
de las cuales en bicapas son limitados los volúmenes, y en el interior los
productos creados por los procesos de captación de energía solar queden
delimitados en espacios determinados, creando de ésta manera que tengamos dos
ambientes: uno externo en el que pueda haber moléculas y partículas generadas espontáneamente
y otro interno en el cual se produzcan reacciones por enlaces impulsados por la
energía solar.
Las membranas de las células
modernas son muy complejas y tienen funciones muy especiales relativas a las
actividades creativas que se realizan dentro de la célula
. En la bicapa vista bajo
los aumentos de los microscopios electrónicos se encuentran una cantidad de
estructuras relacionadas con su origen lípido y los nuevos aportes que
seguramente fue realizando el proceso evolutivo, como ser canales proteicos o
enlaces transitorios entre los elementos estructurales de la membrana, le dan
cualidades selectivas que tiene que ver con lo que puede entrar o salir del
interior de la célula, materiales para la construcción de moléculas funcionales.
Las membranas de las células
primitivas que podrían haber existido rodeando la vesícula, tendrían que ser lógicamente
de estructuras muchos más elementales que las actuales dado que están en etapa
de los procesos evolutivos primarios de estas estructuras. En aquellas
membranas muy primitivas que son delimitantes del entorno vesicular, deberían
de estarse instalando muchos corpúsculos de clorofila en forma de capas y en la
bicapa los electrones captados en una especie de laboratorio adyacente a las
clorofilas se procesan las moléculas nuevas. –Fig. 5-
Lógicamente las vesículas tendrían
que ser múltiples, producto de que éstas en determinadas circunstancias crecen
y luego se dividen. Cada nuevo brote o división cuya extensión superficial lógicamente
tiene que aumentar por el aporte de lípidos y otros complementos que se adhieren
a los ya existentes en todo el entorno que rodea la vesícula brote arrastra
consigo los corpúsculos de clorofila, que se seguirán multiplicando y agregando
a la membrana creciente con lo cual en el nuevo brote se reinstala y amplia el
laboratorio intra membranoso, de esa manera se explicaría en forma hipotética
que hubiera una multiplicación de vesícula sin el aporte de lo que más adelante
aparecerá en forma de ADN y ARN.-
Época
fosilífera
Analizando lo que podría
haber ocurrido en las etapas iniciales del planeta, nos encontramos con que
alrededor de los 3.800 millones de años atrás, recién aparecen algunos indicios
de fósiles de lo que podrían ser microfósiles; sería un limite en que se marcaría
un antes de la aparición de éstas estructuras y un después de ellas; éstos microfósiles
por lo que se ha estudiado tendrían la capacidad de captar la energía solar
para con ella realizar la creación de moléculas en las cuales se integra
compuestos minerales prácticamente indestructibles, en los cuales podrían estar comprendidos los
elementos químicos, sílice y calcio. Es el caso de los llamados estromatolitos,
que es una formación rocosa compuesta
por capas silicosas debidas a un proceso de estratificación en que los agentes climáticos
tienen mucho que ver, ya que estos determinarían que los niveles de agua
relativamente bajos en el que los microelementos vivientes se multiplicarían, podrían
tener cambios determinando que las colonias debido a la elevación de los
niveles que provocarían que los rayos solares llegaran con menos eficiencia a
sus zonas de hábitat.-
Estas
muestras rocosas se encuentran en alguna parte del continente australiano y
probablemente en otros lugares del mundo. La existencia de éstos fósiles, son
la prueba de que probablemente en
algunos miles de años antes de que éstas se formaran, ya existirían sobre la
faz de la tierra estructuras químicas; probablemente, prebiológicas capaces de
captar la energía solar, seguramente con la participación de los corpúsculos de
clorofila ,y también contemporáneamente haber existido algún tipo de membrana
en que éstos corpúsculos de clorofila, en los cuales hubieran estructuras
capaces de asimilar creativamente la energía proveniente del sol. Se instalarían
por lo cual desde aquellos momentos los procesos de fotosíntesis ya tendrían
inicio -Fig 6-.
Como sabemos en el proceso
de la fotosíntesis explicado en una forma muy simplista, se toma anhídrido carbónico
del medio ambiente y con mas agua y energía, se empiezan a crear moléculas que según
el investigador Calvin lo describe como que fueran procesos que se realizan en
especies de circuitos, que se inician en
éste primer proceso que se explicó el cual resulta acido carbónico y en
sucesivos se agregan mas carbones y mas agua y mas energía para en cada circuito agregar un carbono mas, en
forma simplista el proceso se completa con la creación de glucosa que contiene
seis carbonos mas otros productos derivados o complementarios del proceso
(fosforilación) del cual resulta ATP y otros productos energéticos. En el
proceso de la creación de la glucosa que contiene seis carbones, se han ido
creando otros azucares con tres carbones (glicol),cuatro carbones y cinco
carbones (ribosas) algunos de los cuales tienen mucha participación en las
estructuras de sustancias bióticas como ser el propio ADN y ARN.-
Las vesículas que en
aquellas etapas primitivas ,pudieran incorporar los corpúsculos de clorofila,
deberían de contener rodeándolas como ya expresamos en otra oportunidad, una doble membrana dentro
de la cual funcionaria una especie de laboratorio en el cual se iniciarían los
llamados procesos de fotosíntesis; éstas membranas podían tener además la
función de dar estructura que comprendería cierta rigidez y fortaleza a la célula,
por lo cual suponemos que además de las moléculas grasas se incorporarían otros
complementos que contribuirían a dar la estructura de rigidez superficial de la
célula.-
En procesos evolutivos,
que seguramente habrían tenido estas vesículas prebióticas, podrían haber
aparecido muchos tipos de enlaces siempre relacionados con el elemento carbono.
De éstos enlaces que se realizan con elementos y moléculas, algunos contenidos
en el interior de la vesícula producidos por su propia génesis, y otros
aportados desde el exterior que podrían haber sido elaborados en interacciones,
entre elementos y moléculas químicas creados por efectos electrónicos
realizados dentro de la atmósfera húmeda, con el aporte de energía de descargas
eléctricas ocurridas dentro de la propia atmósfera (productos diversos: purinas,
pirimidinas, aminoácidos ,azucares y algún otro hidrocarbonato, etc. encontrado
según lo demuestran los ensayos de Miller y otros).Por efectos evolutivos
debidos a los relacionamientos químicos ocurridos durante los procesos en los
que participan los productos de fotosíntesis y los productos del propio medio
ambiente aparecen en aquellas primeras etapas, la intervención de las llamadas
encimas en las cuales en su composición participan estructuras globulares
formadas por cadenas de aminoácidos.-
Las encimas en los
procesos biológicos en que se realizan enlaces para crear nuevas sustancias,
actúan catalíticamente o sea que abrevian los tiempos en que se hacen las
reacciones químicas, o sea con mucho más velocidad, y ahorrando en los procesos
mucha energía además de facilitar que los enlaces se realicen. Las
circunstancias de que estas estructuras, las encimas, están formadas por
cadenas de aminoácidos presuponen que éstos existían en aquella época (casi
todos encontrados en los ensayos de Miller y otros).-
Los aminoácidos, son 20
los conocidos y menos los esenciales –Fig. 7- Cuando se unen en cadenas por
enlaces peptídico en numero suficiente crean las llamadas proteínas; éstas
clases de sustancias tienen diversas estructuras de acuerdo como se agrupen las
cadenas y también con las clases de aminoácidos que las integran, cumpliendo químicamente
y electrónicamente sus funciones, se presentan en las estructuras corporales de
seres vivos ya sean microbios, algas, plantas y animales; cumplen funciones muy
diversas: estructurales, sensitivas, electro conductoras, etc.
En aquel periodo precursor
de la época en que aparecen los estromatolitos, si nos atenemos a la información que puede surgir
de los conocimientos actuales, deducimos que la presencia en los procesos
biológicos de aquella época, de los aminoácidos hace suponer que detrás de su
estructuración como proteínas, deben de estar también los procesos que conducen
a su estructuración; en los estudios de biología referidos a la genética, las
moléculas químicas que se organizan para crear ARN deben tener su génesis.
El ARN formando cadenas
codifica el ordenamiento en que deben de agruparse también formando cadenas los
aminoácidos para crear la proteína correspondiente. Las moléculas de ARN están
formados por los enlaces de tres clotidos; cada clotido esta integrado por los
enlaces, a un azúcar ribosa de un fosfato en el carbono cinco y de una purina o
pirimidina al primer carbón.
De alguna manera por algún
proceso evolutivo la estructura ARN se transforma en ADN en el cual la
diferencia consiste, en que la ribosa se oxida a desoxirribosa en el carbono
dos por perdida de un oxigeno en ese lugar. Por efectos de la propia evolución
de las estructuras celulares primitivas, el ADN pasa a ser el código genético
por el cual se trasmite a cada célula hija, unicelulares en aquel tiempo, las
mismas características de la célula madre.-
Capitulo
6
Flujo de
elementos químicos y energía.-
Debemos de tener en cuenta
para entender todos estos procesos en que en cada etapa de crecimiento sea por
procesos fotosintéticos con aporte de energía de ésta naturaleza, siempre se va
aumentando la cantidad de producto en el cual se ha incorporado un poco mas de energía.
El producto sea
incorporado en la membrana o en las estructuras internas incluso ADN,ARN y aminoácidos
debe de encontrarse en forma de suministro continuo a nivel externo e interno, a
los efectos de que de él haya siempre abundancia. Para que lo indicado en el párrafo
anterior se cumpla, todos los procesos que conducen a la creación de vida en
forma de energía deben de realizarse a nivel planetario en ambientes en que
nichos como lo hemos visto anteriormente, puedan proporcionar los ambientes
para que las materias primas que conduzcan a éstos procesos estén presentes; nos
remitimos a los ejemplos que dimos de lo que puede ocurrir en torno a las
lagunas costeras y a los ambientes que a ellas las rodean. Esta etapa anterior
al periodo de los estromatolitos es una hipótesis que proponemos en el camino
de encontrar los procesos que conducen a la creación de vida, hipótesis fundada
en pura suposiciones la que difícilmente pudiera comprobarse; otra cosa sucede
con lo que puede haber ocurrido desde los estromatolitos cuya datación es de
3.800 millones de años, desde los cuales por los estudios microscópicos ya se
puede determinar que en su composición se muestran "esqueletos" de
seres identificados como algún tipo de alga, por lo que los análisis comprueban
la hipótesis.
Nos trasladamos entonces a
la época en que aparecieron los estromatolitos que como vimos están formados
por colonias de seres unicelulares del tipo de algas muy primitivas y muy
elementales como serían algas azules y algunos tipos de cianobacterias; la
composición de éstas bacterias y algas esta también formada por una pared y una
doble membrana la cual contiene dentro de si entre sus paredes elementos que
pueden reaccionar entre si por el aporte de energía que le llega como vemos a través
de las antenas de clorofila, y formar elementos químicos cada vez mas
importantes y con mas energía incorporada.-
Como vemos estamos ya en
una etapa en que comprobamos la existencia del ADN en el cual el código
genético es transferido en procesos en los cuales las encimas tienen mucha
participación a otra estructura el ARN el cual directamente interviene en la creación
de las proteínas, las cuales son muy importantes en la conformación de las
estructuras internas de las células y lógicamente en aquellos tiempos de las
primeras algas existentes.-
Dentro de las primeras
estructuras "vivientes" ya existen seguramente los llamados
cloroplastos.-
El cloroplasto ya es una
estructura independiente dentro de las llamadas algas. El cloroplasto es en
realidad una célula completa de estructura simple con funciones muy especificas
relacionadas con la fotosíntesis; éstas estructuras, los cloroplastos,- Fig. 8-
tienen su propio ADN y se multiplican al mismo tiempo que las células en las
que están implantados y realizan intercambios de simbiosis con la célula (alga)
que los alberga célula que a la vez tiene su propio ADN, de ésta manera en el
concepto de un ser primitivo unicelular como puede haber sido alga de aquella
época tenemos, dos estructuras simultaneas de ADN.-
Existe también la teoría
de que la asociación del cloroplasto con el alga se debe a un proceso casual
que determina que alguna bacteria heterótrofa, o que se alimenta de otras células,
se tragó a un cloroplasto, y que en ves de digerirlo lo incorporó a su sistema
con la consecuencia de que en el proceso evolutivo la bacteria se beneficia de
la captura de energía solar que lo transforma en sustancia que se realizan en
el cloroplasto, en una especie de simbiosis.-
Elucubrando sobre el tema
podemos pensar que el cloroplasto puede haber sido en el inicio de la vida el
primer ser viviente dado que tiene todo para que pueda funcionar
independientemente basado en la captura de la energía solar; tiene su ADN y tiene un sistema interno de membrana
en los cuales se apoya los corpúsculos de clorofila para dentro de su
estructura ir formando cada ves moléculas mas importantes. El proceso de la fotosíntesis
crea la circunstancia de que anhídrido carbónico mas agua mas energía (sol) se
creen moléculas de azúcar simples que en procesos continuos generan glucosa y
aun las bases nitrogenadas que conducen a la creación del ADN; además está
rodeado de una membrana que funciona como filtro para la introducción de
elementos hacia adentro de las membranas en un flujo continuo para que dentro
de la estructura además de las moléculas citadas se creen sustancias del tipo
de reserva como pueden ser algunas clases de almidones; como vemos dentro del
cloroplasto se pueden generar varios tipos de sustancias entre las cuales una
de las mas importantes es el ATP, el cual funciona como veremos mas adelante
comparativamente como si fuera una moneda de uso corriente, o mejor aun como un
bolsito en el cual colocamos monedas las cuales diariamente vamos gastando y en
el cual una vez vaciado se la volvemos a reponer; el ATP en los procesos de
enlaces de molécula que tienen alguna dificultad de hacerlo por si mismo actúa
haciendo de intermediario cediendo parte de su energía (en forma de oxigeno
generalmente),para que el enlace se realice y al final del proceso recupera sus
átomos que prestó.-
Puede haber ocurrido,(y
esto es una especie de digresión) que en una época próxima a la existencia de
los estromatolitos los cloroplastos que como vimos son estructuras
independientes que tienen mucho parecido con las células normales, hubieran
tenido en los ambientes adecuados, como pudieran ser los nichos de
concentración una gran difusión poblando extensas áreas, pudiendo aun haber
formado especies de capas extensas en los lagos como ocurre actualmente en
algunos ambientes acuáticos en que las algas se desarrollan de tal manera que
sean visibles en formas de manchas o filetes producidos por su acumulación; de
cualquier manera sea como sea su origen y su proceso evolutivo asociándose con
algunas bacterias heterótrofas fueron las fundadoras del reino vegetal. Por
procesos evolutivos las algas pasaron de ser unicelulares a multicelulares
determinando que por esos mismos procesos en lagos y aun en océanos o mares
éstas desarrollaran en ambientes sub acuáticos grandes estructuras. En algunos
ambientes sea por flujo de mareas o por efectos de lluvias abundantes seguidas
de sequías, algunas formas de algas que estuvieran sobre zonas costeras, se
adaptarían a sobrevivir los periodos críticos; sería por tal causa el origen de
la adaptación para que pudiera haber ocurrido en el reino vegetal, un pasaje
desde el agua al terreno elevado, en el cual por adaptaciones evolutivas los
procesos de la fotosíntesis se siguen realizando. Los que saben algún poquito
de genética conocen que todos éstos procesos están respaldados por el ADN.-
Capitulo
7
Aspectos
reproductivos.-
El ADN como vimos es el
que lleva la información genética en código para que de una célula madre se
reproduzca una célula hija con características idénticas a ella. El código genético
esta conformado químicamente; tiene una estructura dicho en forma grosera de un
azúcar llamado desoxirribosa que está unido en el carbono 5 a un fosfato por un lado y
por el otro en el carbono 1 está unido a alguna de las 4 sustancias: adenina, guamina,
citocina y tianina. Todo el conjunto tiene la propiedad, diríamos catalítica,
en que el sistema enzimático tiene
bastante que ver.-
El mandato que se genera
en el ADN por medio del ARN que es una variación del ADN, llega a un sistema
tal por el cual se ordenan los llamados aminoácidos, los cuales cuando están
enlazados en forma de cadena tiene la propiedad de dar estructuras especiales
que pueden ser lineales, planas o globulares; de éstas ultimas hay varias
clases que por sus estructuras internas dan distintas clases de productos o
contribuyen a la creación de ellos; entre éstos productos se encuentran las
enzimas. Resumiendo, en cada célula que nace el ADN se activa y crea las
condiciones para que a través del ARN se
lleguen a producir distintas clases de proteínas en las cuales está basado la
mayor parte del funcionamiento celular; entre las muchas funciones que cumplen
las proteínas dentro de las células individuales y en las que forman los organismos compuestos por múltiples
cantidades de ellas, se encuentran: estructuras de sostén, de enlaces, de
conducción electrónica, musculares, etc.
Las enzimas por lo que
hemos visto desempeñan un papel muy importante en el funcionamiento celular, la
vamos a encontrar participando en los procesos de la fotosíntesis la cual ya
debería de existir durante el periodo anterior a la época de los estromatolitos
(4.000 MA).Como vimos las enzimas son instaladas en sistemas originados por
enlaces de cadenas de aminoácidos, por lo cual es de deducir que en ese periodo
los aminoácidos ya existían.
En los ensayos que hizo el
investigador Miller y asociados, por los cuales imitó una atmósfera primitiva
compuesta de gas metano, amoniaco, vapor de agua y otros elementos, obtuvo como
resultado después de haber sometido esta mezcla a descargas eléctricas, varias
clases de aminoácidos, algunos nucleótidos y otros productos. Entonces es de
pensar, que en esos periodos en que se están creando moléculas captoras de energía
solar ya estarían presentes, asi como las purinas y pirimidinas en el medio
ambiente que rodea a las vesículas en las primeras etapas de vida ya existirían
algunos tipos de aminoácidos. En los procesos evolutivos las mismas sustancias
que crean los contenidos celulares que se codifican desde el ADN persisten en
las células que ya tengan algunos millones de años de evolución, periodo
durante el cual los ambientes del planeta físicos y químicos también debieron
haber tenido cambios. Posiblemente a consecuencia de éstos procesos físico químicos
en el planeta y en los procesos evolutivos que pudieron haber tenido las células
vivas, el aprovisionamiento de algunas sustancias que dependieran de la fotosíntesis
para su procesamiento, pudiera haber cambiado motivando que llegara a
producirse algunos tipos de éstas sustancias por procesos químicos conducidos
por los códigos que se fueran ordenando y acumulando en el ADN; estamos
pensando en productos o sustancias tales como las purinas, pirimidinas, propias
del ADN y de los aminoácidos necesarios para el funcionamiento interno de la célula.-
En éstos procesos de
sustitución de las fuentes de aprovisionamientos las membranas celulares, desempeñan
un papel fundamental; como lo vimos, muy al pasar en descripción anterior,
dentro de las membranas celulares que están formadas por capas dobles y que están
próximas a la pared celular (siempre referido a células únicas primitivas) hay
instalados verdaderos laboratorios –Fig. 9-, en los cuales la energía que
proviene de las antenas de clorofila es transferida y transformada en moléculas
y sustancias proceso que seguramente, pudo haber evolucionado a nivel de la
propia membrana por relacionamientos químicos entre átomos y moléculas, de lo
cual surge que dentro de éstos ambientes se obtienen como ya vimos en los
procesos de fotosíntesis varias clases de moléculas y sustancias entre ellas
los propios componentes del ADN y diversos aminoácidos, sustituyendo de ésta
manera la fuente de aprovisionamiento natural por la autocreada.
Se ha deducido estudiando
la composición de algunos microbios en su ADN, el relacionamiento de la
integración del código genético de los aminoácidos, basados en los enlaces que
se realizan entre las cuatro purinas y pirimidinas: adenina, guanina, citosina
y uracilo, que combinados en triplete codifican a cada uno de los veinte aminoácidos
que se usan en los organismos vivos-Fig 7-,de los cuales hay una escala que los
califica en muy necesarios o poco necesarios y algunos como comodines que se
usan en las cadenas que dan arranques o terminaciones de los enlaces de aminoácidos.-
Cada una de las bases
nitrogenadas que mencionamos, guanina, adenina, etc.,se representan por las
letras mayúscula con la que inicia cada palabra así A para adenina, G para guanina,
etc. .Así tres letras A codifican un aminoácido determinado, o tres letras G
codifican algún otro aminoácido, o una A una C y G otro y así las combinaciones
de triplete de letras sean iguales o diferentes dan para que se codifiquen los
veinte aminoácidos. Como son sesenta y cuatro las combinaciones se encontró que
algunos combinación en algunos casos hasta cuatro. Los estudios que se
realizaron basados en observaciones de microbios que dieron como resultado la
deducción de los códigos de aminoácidos, han servido como elemento
comprobatorio de que desde el ARN se codifican los aminoácidos y que el
ordenamiento de éstos en cadenas de tripletes es lo que da las proteínas, cuando
la cantidad de los tripletes supera mas de veinte o treinta grupos, o algo
similar.-
Los enlaces que dentro de
las cadenas de tripletes se realizan llamados enlaces peptídico dan distintos
resultados que se manifiestan en formas electrónicas, químicas, etc.
Capitulo 8
Duplicación
del ADN
Cuando estudiamos en los
textos de biología, el proceso de la división celular referido en general a
toda clase de célula únicas o componiendo organismos con multitud de ellas, además
del alargamiento que ocurre en las paredes y membranas celulares, se observa el
proceso de la duplicación del ADN; de éste ultimo proceso la explicación única
que he obtenido, es que el ADN se duplica, no indicando en que consiste ésta duplicación
desde el punto de vista del procedimiento químico que conduzca a que ésta se
realice.-
A mi entender los átomos
que componen las purinas, pirimidinas y aun las porfirinas y otros compuestos
de características similares, que tienen la capacidad de duplicarse, deben de
hacerlo por algunos procedimientos relacionados con otras atracciones electrónicas,
entre los elementos que no caben dentro de los conceptos generales que explican
las causas de enlaces (valencias) iónicas o de electrones.-
Casi todas las sustancias,
lógicamente compuestas por átomos, tienen la propiedad de la llamada atracción
molecular –Fig. 10-
Las fuerzas de Van der
Waals, de London, y de Keeson, que comprenden atracciones polo dipolo
unipolares y otras, tienen la característica de que actúan dentro de átomos que
tienen la misma estructura atómica, como pudiera ser, carbono carbono, nitrógeno
nitrógeno y otros; son enlaces de carácter débil muy fáciles de romper con
mucho menos energía que la necesaria en los enlaces iónicos.-
La aplicación que tendrían
éstas clases de fuerzas en el proceso de la duplicación del ADN a mi entender
se explicaría en una forma hipotética de la siguiente manera: nos basamos en la
observación del hecho de que el ADN (siempre referido a células procariotas)
para iniciar su duplicación debe de ubicarse en el seno de un protoplasma
celular o en un caldo de cultivo; en cualquiera de los casos en medio en el
cual debe realizarse la duplicación debe de estar provisto de suficientes
elementos de lo que compone el CHON de los seres vivos, en un flujo de
suministro continuo para que los propios componentes químicos del ADN estén en
cantidades suficientes.-
De acuerdo con éste
razonamiento las purinas y pirimidinas que componen las cadenas del ADN al
estar en un ambiente acuático en el cual haya en disolución anhídrido carbónico
compuestos del tipo amoniacal o nitrógeno atmosférico, servirían como muestra
para que de su estructura a cada uno de los átomos que lo componen, se le
acople por los efectos de las fuerzas que mencionamos, en el carbono, el
carbono del anhídrido carbónico y en el nitrógeno un nitrógeno del amonio, por
lo cual en el anillo de la muestra formado por carbono enlazado al nitrógeno, a
cada uno de éstos elementos se le acopla
por efecto de las fuerzas descriptas, un elemento igual; esto originaría
una aproximación entre los carbonos y nitrógenos captados en que las fuerzas de
enlace entre ellos sea mayor que las que tenían en sus enlaces originales, con
lo cual se obtendría un duplicado de la muestra, o sea una purina o pirimidina
(copias) obteniendo una molécula acoplada la que es igual a la muestra.
A mi entender esta hipótesis
seria una explicación bastante plausible del proceso de duplicación del ADN y explicaría
el procedimiento que se cumplen cada ves
que una célula hija recibe una copia de ADN. En seres inferiores, luego de la
instalación de la copia de ADN –Fig. 11-, se cumplen por lo menos tres procesos
que comprenden: una etapa primaria de duplicación, luego el proceso de
activación del mandato hereditario y por fin la preparación para una nueva
división.-
En organismos inferiores procariotas,
como el E. Coli, antes de la división celular adherido en algún punto a la
membrana, se observa la aparición del anillo ADN, el cual próximo a su centro
inferior está abierto en forma de un ojal, en el que cada uno de los lados es
igual al otro; el ojal se agranda hacia los dos lados hasta que al terminar en
los dos extremos, quedan dos anillos de ADN;.(¿Será éste el proceso por el cual
se separan muestra y copia preformados durante el primer proceso o sea el de
duplicación?).Otros ejemplos de duplicación que avalan lo anterior seria el que
ocurre con algunos tramos de ADN sueltos que afectan la estructura
protoplasmática de algunas células vegetales, como pudieran ser algunas clases
de virus, en éstos casos los tramos de ADN lineales van abriéndose desde la
parte media, por lo cual suponemos que previamente debe de haber habido un
proceso de duplicación.- Fig. 12-
Espero que con éstos
razonamientos hipotéticos haya contribuido a esclarecer el origen de la vida en
el Planeta Tierra; lo que estaría demostrando que la creación de vida está
directamente relacionada con la creación del ADN.-
Anibal V.Menoza Amaral
Correo electronico
nilte@montevideo.com.uy
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