LA CÉLULA

0. INTRODUCCIÓN

Toda la materia conocida está formada por átomos. Los átomos se organizan en moléculas y macromoléculas más o menos complejas. La materia viva no es una excepción, pero su materia ha alcanzado un nivel de organización extremadamente complejo y capaz de autoperpetuarse: la célula. La célula es capaz de automantenerse y de evolucionar, gracias al ADN que se transmite de generación en generación.

1. EL ORIGEN DE LA VIDA

La Tierra es el único planeta conocido que alberga vida. Aunque la ciencia aún no ha podido explicar completamente el origen de los seres vivos, la mayoría de las hipótesis apoyan el inicio a partir de materia inorgánica, hace unos 4.000 millones de años. Sin embargo, hasta el s. XIX el origen de la vida se explicaba mediante dos teorías complementarias: el creacionismo y la generación espontánea. El creacionismo propone que los seres vivos más complejos (animales, plantas) fueron creados por un ser sobrenatural. La generación espontánea explicaría la aparición de organismos sencillos (invertebrados, microorganismos) a partir de materia inorgánica en descomposición. La generación espontánea fue refutada por los trabajos de Redi, Spallanzani y Pasteur. Actualmente se sabe que la química orgánica es universal, pues se han encontrado numerosas moléculas orgánicas en el medio interestelar y en meteoritos y cometas. Quizá la vida sea una consecuencia inevitable de la complejidad creciente de la materia siempre que se den las condiciones de habitabilidad apropiadas. En la actualidad, la ciencia asume que las moléculas orgánicas aparecieron por abiogénesis o evolución química a partir de moléculas sencillas de la Tierra primitiva. La aparición de la vida se produciría en dos etapas sucesivas: la evolución química o precelular y la evolución celular. Para explicar la aparición de las moléculas orgánicas en nuestro planeta hay tres hipótesis principales: panspermia, fuentes hidrotermales y sopa primordial.

1.1. PANSPERMIA

La panspermia afirma que la materia orgánica (e incluso la vida) tiene un origen extraterrestre. Las biomoléculas del espacio interestelar pudieron llegar aquí en cometas, meteoritos y polvo cósmico, sobre todo en las primeras épocas de la Tierra, cuando sufrió un continuo bombardeo de estos elementos. Aunque esta teoría se inició en el siglo XIX, actualmente ha vuelto a retomarse dado los últimos descubrimientos de moléculas orgánicas en el espacio y los cuerpos menores del Sistema Solar.

1.2. FUENTES HIDROTERMALES

Según esta hipótesis, la abiogénesis se habría producido en las fuentes hidrotermales o fumarolas próximas a las dorsales oceánicas. Estas fumarolas volcánicas arrojan gases muy diversos (H 2 , CO 2 , CH 4 y H 2 S) que, junto a unas condiciones de gran energía calorífica, ausencia de oxígeno y estabilidad, podrían haber originado las primeras moléculas orgánicas.

1.3. SOPA PRIMORDIAL

Esta hipótesis supone el paso de materia inorgánica a orgánica en un proceso muy lento y gradual. Tendría lugar en masas de agua caliente (caldo primordial, primitivo, primario, de la vida, sopa primitiva) que estarías expuestas a las condiciones dependientes de la composición química de la atmósfera primitiva, muy diferente de la actual, ya que tenía las siguientes propiedades: Abundancia de moléculas simples: vapor de agua, CO 2 , CO, H 2 , N 2 , H 2 S y CNH. Estas moléculas reaccionaron entre sí y formaron moléculas cada vez más complejas, hasta dar lugar a moléculas orgánicas. Ausencia de O 2 : favoreció la estabilidad de las moléculas complejas que se formaban, pues la atmósfera tenía un carácter reductor. Mucha energía: aportada por el propio calor del planeta, las tormentas eléctricas, los impactos de meteoritos y cometas y la radiación ultravioleta y de otro tipo. En los años 20 y 30 del S. XX, Oparín y Haldane propusieron la teoría bioquímica del origen de la vida, en la que moléculas inorgánicas reaccionaban para formar otras más complejas, hasta dar lugar a macromoléculas orgánicas y protobiontes, similares a células sencillas. Cuando estos protobiontes adquirieron la capacidad de dividirse, se convirtieron en las primeras células. En 1953, Stanley Miller y Harold Urey realizaron un famoso experimento en el que sometieron una mezcla de sustancias inorgánicas a descargas eléctricas. El resultado fue la obtención de moléculas orgánicas como aminoácidos. En 2015, unos investigadores han probado que se pueden obtener multitud de moléculas orgánicas a partir de sólo H 2 S, CNH, H 2 O y luz ultravioleta (artículo).

2. EVOLUCIÓN CELULAR

Los primeros seres vivos eran unicelulares, procariotas, anaerobios y heterótrofos. Obtenían su energía fermentando materia orgánica. Unos 1.000 millones de años después surgieron los primeros fotosintéticos, que ocasionaron la mayor catástrofe ambiental de la historia de la Tierra. Al producir O 2 , estos organismos acabaron con la mayor parte de la vida terrestre. Sin embargo, algunas células evolucionaron y se convirtieron en aerobias, capaces de utilizar el O 2 para obtener energía de forma más eficiente. Hace unos 2.000 millones de años, cuando la atmósfera ya era similar a la actual, aparecieron los primeros eucariotas, seguramente por endosimbiosis entre varios procariotas, según la teoría de Lynn Margulis. Las células eucariotas dieron lugar a todos los demás seres vivos, incluidos los pluricelulares: algas, hongos, animales y plantas. El periodo de la historia de la Tierra entre su formación y hace unos 570 millones de años (Precámbrico) es bastante desconocida, pues sólo había organismos unicelulares, que dejan pocos fósiles y son difíciles de interpretar. Es de suponer que los organismos unicelulares se agruparon en colonias cada vez más complejas hasta formar organismos pluricelulares. Los unicelulares fotosintéticos formarían algas, de las que luego evolucionaron las plantas. Primitivos hongos unicelulares darían paso a los hongos pluricelulares. Protozoos primitivos originarían los animales.