INTRODUCCIÓ

Al llarg de la història de la humanitat, el problema de l'origen, de la vida ha rebut respostes molt diferents. Si ens el miren a la llum de la fe, les doctrines religioses de tots els temps i cultures atribueixen l'aparició de la vida a alguna mena d'acte de creació divina. Si ens mirem a la llum de la ciència, cal admetre que el problema no està, ni de bon tros, resolt.

Aristòtil defensava la idea que animals com els cucs, els insectes o els peixos es podien formar a partir del fang. La vida, dons podia sorgir espontàniament i de forma continuada a partir de la matèria inerta. 

L'autoritat d’Aristòtil va tenir gran influencia sobre la cultura del món occidental. L'obtenció d'animals per generació espontània sembla tan fàcil i habitual, que el prestigiós alquimista i metge flamenc Van Helmont va donar al segle XVII una recepta amb la qual deia que era possible obtenir ratolins adults a partir de grans de blat i una camisa vella i suada.

No va ser fins al segle XIX que els experiments fets pel francès Louis Pasteur van demostrar, sense cap mena de dubte, la falsedat de la generació espontània. Tot i això, quedava per resoldre el problema principal: si la vida no pot sorgir de la matèria inerta, com es va originar a la Terra?

Poc abans de 1930, el rus Aleksandr Oparin i el britànic John Haldane van intentar trobar la resposta proposant alguns processos que haurien pogut originar les molècules essencials de la vida.


 Avui, la ciència no té cap dubte que la Terra primigènia va experimentar un llarg període d'evolució química previ a l’aparició de la vida. Actualment es contemplen dos escenaris per a aquest procés: les zones intermareals o les xemeneies 

1. PROVANT D'ENTENDRE QUÈ ÉS LA VIDA

Que es la vida? Aquesta es la pregunta mes difícil de respondre. S'han proposat molts criteris per tal de diferenciar el que es viu del que no ho es, però malgrat tot aquesta diferencia   encara no s'ha pogut establir.

·         La vida és carboni, oxigen, nitrogen, hidrogen..., col·leccions d'àtoms que s'organitzen en molècules de mides diverses. Però aquests elements no diferencien el món viu del món inert. Els minerals i les roques comparteixen amb els éssers vius els mateixos elements químics i ne estan pas vius.

·         La vida és aigua, molta aigua, i sals minerals. Però l'aigua i les sals també són presents als rius, mars i oceans, i no son vius. Els grans de sorra de les platges són fets de diòxid de silici o de carbonat de calci, les mateixes substancies que constitueixen els exosquelets de molts invertebrats. Però els grans de sorra no viuen.

·         La vida són proteïnes, àcids nucleics, líquids i glúcids. Aquestes són les molècules que constitueixen el cos dels organismes i interacciones entre si per mantenir i perpetuar la vida. Però els virus tot i contenir proteïnes i àcids nucleics en el món científic no són considerats vius.  

Aleshores, què és la vida? Per a intentar comprendre en què consisteix la vida, hauríem de modificar l'enunciat de la pregunta. No es tracta tant de saber què és la vida sinó més aviat que fa la vida. Encara que no hem de pensar que pel fet de canviar la pregunta obtindrem una resposta, però  ens proposa un camí diferent per intentar trobar-la. Hi ha definicions que intenten respondre  aquesta pregunta però ho fan de manera inadequada. 

1.1 LES PROPIETATS DE LA VIDA

Un dels objectius de l'agencia espacial nord-americana és la recerca de la vida extraterrestre. La seva recepta per identificar la vida és<<és un sistema químic autopoètic capaç d’experimentar evolució darwiniana, és a dir amb un material genètic que es replica i muta>>.  Aquestes paraules resumeixen les propietats bàsiques de la vida:  

·         Autopoesi: Autopoesi significa “ser capaç d’autorenovar-se”. Els éssers vius estan en contínua renovació. El nostre cos, per exemple, recicla totalment les cèl·lules de la sang casa tres meses, en sis setmanes canvia de pell i en dos mesis renova totes les cèl·lules del fetge. Però tot i això no deixen de ser humans, continuem sent únics i diferenciables de la resta de les persones.

L’Autopoesi és un neologisme proposat el 1971 pels biòlegs xilens Humberto Maturana i Francisco Varela per designar l'organització dels sistemes vius.

·         Metabolisme: és el conjunt de reaccions químiques que tenen lloc en un organisme per mantenir-lo viu. Aquests processos permeten als organismes créixer i reproduir-se, mantenir les estructures i respondre al seu medi. El metabolisme se sol subdividir en dues categories: el catabolisme i l'anabolisme.

•   El catabolisme s'encarrega de descompondre la matèria orgànica, com per exemple per extreure energia en la respiració cel·lular.

•   L'anabolisme utilitza aquesta energia per construir components de les cèl·lules.

Però, els éssers vius processen informació de l'entorn i elaboren respostes.

·         Reproducció: Els bacteris, els organismes unicel·lulars i un gran nombre d'éssers pluricel·lulars són capaços de reproduir-se a si mateixos. Però la reproducció sexual evita que puguem aplicar aquesta afirmació a tos els éssers vius. En aquest cas, la reproducció, l’aparició d'un nou organisme que acumuli tot el material genètic dels progenitors o  una part d'aquests, requereix, tret d’excepcions, la intervenció de dos individus de la mateixa espècie. La reproducció conserva el programa basic de la vida. Però en aquesta perpetuació hi ha erros que alteren el missatge. Paradoxalment, les errades, que en termes científics coneixem com a mutacions, poden enriquir l’existència.

·         Evolució: actualment hi ha pocs fets que siguin tan irrebatibles com aquests: la vida ha canviat al llarg des dels seus orígens. Els canvis en el material genètic i la reorganització que aquests experimenta en la reproducció sexual oferien un nombre inimaginable de possibilitats a la vida. Les innovacions que proporciones una millor adaptació a les dificultats que l’entorn planteja són afavorides per la selecció natural, l’eina que garanteix l’eficàcia i la continuïtat dels éssers vius.

2. L'ÉSSER VIU I LA VIDA

Què són els éssers vius?

Podríem definir els éssers vius per les característiques comunes a tots ells: aleshores hauríem de definir un ésser viu com aquell que està format per cèl·lules i que realitza les tres funcions vitals: es nodreix, es relaciona  i es reprodueix.

la ciència que estudia els éssers vius és la biologia. Ho fa des de tots els punts de vista, des del molecular fins al d'ecosistema.

Les característiques dels éssers vius:

1.   Actuen espontàniament i amb una certa intencionalitat. Aquesta actuació té com a objectiu realitzar les funcions vitals.

o   La nutrició: permet als éssers vius incorporar nutrients del medi i aprofitar-los per fabricar el propi cos i obtenir l'energia necessària per a les seves activitats.

Els éssers autòtrofs fabriquen els nutrients a partir de substàncies inorgàniques, mentre que els heteròtrofs incorporen els nutrients dels seus aliments.

o   La reacció: la funció de relació es la que permet als animals percebre informació del medi exterior o de l'interior del propi organisme i respondre als canvis que es produeixen. D'aquesta manera, els animals poden defensar-se, reproduir-se, alimentar-se...

§  Un estímul és qualsevol factor que produeix la reacció d'un individu (olor, dolor, gust, tacte, fred...).

§  Els receptors dels òrgans dels sentits són els encarregats de captar els estímuls físics o químics,  el sistema nerviós els rep i elabora una resposta.

Quan un ésser viu reacciona davant d'un estímul, es produeix una resposta. Els conjunt de respostes que elabora un individu quan es relaciona amb el medi s'anomena comportament.

o   La reproducció: És la capacitat de generar descendents, és a dir, inclou la producció per part dels éssers vius d'organismes de la mateixa espècie, de manera que les espècies es mantenen al llarg dels temps.

2.   Són éssers molt complexo. Això és degut al fet que han de regular moltes reaccions químiques internes diferents i respondre adequadament a un gran nombre de substàncies externes. Els éssers vius estan constituïts per matèria orgànica i inorgànica.

o   La matèria orgànica és aquella que està constituïda, bàsicament, per àtoms de carboni (C) i d'hidrogen (H). la majoria, a més, presenta àtoms d'oxigen (O) i de nitrogen (N). En la natura només es troba formant part d'organismes i els seus derivats naturals, com el petroli.

o   La matèria inorgànica és la que no està constituïda, bàsicament, per àtoms de carboni i d'hidrogen. També rep el nom de matèria mineral, ja que forma els minerals, les roques i l'aigua.

3.   Estan constituïts per una cèl·lula o més. Els primers són els éssers unicel·lulars i els segons, els pluricel·lulars.

Des del punt de vista estructural, la cèl·lula és una estructura de matèria viva constituïda per una membrana, un citoplasma i material genètic (ADN), que conté la informació sobre la seva estructura i funcionament.

Des del punt de vista funcional, la cèl·lula és unitat més senzilla de matèria viva autònoma, ja que és capaç de nodrir-se, reproduir-se i relacionar-se per si mateixa.

4.   La informació biològica sobre la seva estructura corporal (anatomia) i el seu funcionament (fisiologia) es troba en els àcids nucleics. cadascuna de les unitats d'informació es denomina gen. Els gens d'un ésser viu són hereditaris, per la qual cosa passen del progenitor als seus descendents.

5.   Els éssers vius mantenen relativament constant el seu medi intern. El seu objectiu és intentar que no els afectin les variacions del medi ambient. Aquesta propietat s'anomena homeòstasi.

3. PRIMERES HIPÒTESI DE L'ORIGEND E LA VIDA

L'origen de la vida i dels primers organismes

Les primeres explicacions històriques sobre l'origen de la vida i els esser vius sostenen que els diversos éssers vius van ser creats per algun esser superior. Avui dia s'entén que els texts religiosos pretenen mostrar la intervenció divina en la creació de la vida, però no explica com s'ha originat la matèria viva, la qual cosa pertany a l'àmbit dels texts científics.

·         La teoria de la generació espontània

 Aquesta teoria defensa que alguns esser vius podrien originar-se a partir de materials inerts, com el fang, la carn en corrupció, etc.

Aquesta hipòtesi va ser acceptada en el mon científic durant segles. El filòsof materialista grec Aristòtil es manifestà com un dels principals defensors de la generació espontània. Va escriure nombrosos documents, en els quals descrivia diversos exemples de generació espontània. Segons les paraules d'Aristòtil:

Tot ésser està format per un principi passiu que és la matèria i un principi actiu que li dóna forma i vitalitat. Així, el llot és el principi passiu, i unit a ell, existeix un principi actiu capaç de donar-li forma i vida al nou ésser.

Per a Aristòtil aquest principi actiu es trobava en la llum solar, en la carn en putrefacció i en altres substàncies capaces d'originar éssers amb vida.

Es creia que del fang es generaven les anguiles, de la pluja les granotes, de la carn en putrefacció els cucs, les mosques, etc. Fins i tot es van arribar a proposar formules per obtenir éssers vius.

Francesco Redi va fer diversos experiments que demostraven que la idea de la generació espontània era errònia. En un experiment realitzat el 1668, Redi va prendre tres flascons i va posar carn putrefacta en cada un. Va segellar fortament un dels flascons, en va deixar un altre d'obert, i va cobrir el tercer amb una gasa. La conclusió de l'experiment va demostrar el desenvolupament de cucs a la carn del flascó obert i sobre la gasa del flascó corresponent, mentre que no es van observar cucs en cap part del flascó segellat. Aquest experiment  va permetre comprovar que larves de les substàncies orgàniques en descomposició no apareixen si s'evita que les mosques hi ponguin els seus ous. 

Més tard, Anthony Van Leeuwenhoek, inventor del microscopi va trobar en les gotes d'aigua bruta gran quantitat de microorganismes que semblaven sorgir sobtadament amb gran facilitat.

J T Needham, deia que hi havia una força vital que originava la vida. Les  seves suposicions es basaven en els resultats que obtenia després de realitzar diversos experiments. Va introduir teixits vegetals i animals en flascons hermètics i els va escalfar, la deixava reposar diversos dies i en observar al microscopi trobava organismes vius. Ell afirmava que la calor pel que havia fet passar als  teixits vegetals i animals era suficient per matar a qualsevol organisme i que, llavors, la presència d'éssers vius era originada per la força vital.

No obstant això Spallanzani que no estava convençut per aquesta hipòtesis, va tornar a realitzar l’experiment i va demostrar que els organismes trobats per Needham procedien de l'aire que penetrava als falcons escalfats.

Però moltes persones de la seva època no van donar validesa a l'experiment, malgrat la seva rotunditat, i van exposar com a argument que s'havia alterat l'aire de l'interior del recipient per efecte de la calor, eliminant els principis creadors de la vida.

A la segona meitat del segle XIX, Louis Pasteur va realitzar una sèrie d'experiments que van provar definitivament que també els microbis s'originaven a partir d'altres microorganismes.  Pasteur va fer un experiment similar al que va efectuar Redi, va utilitzar recipients de colls llargs i corbats en forma de S. En el seu interior va col·locar un brou de cultiu que feia bullir per a eliminar els microorganismes. En el colze del coll hi havia líquid el qual impedia l'entrada de nous microorganismes. D'aquesta manera el brou podia conservar-se estèril indefinidament. Si es trencava el coll del recipient llavors els microorganismes apareixien de nou contaminant el caldo

Amb aquest experiment, Pasteur va demostrar que <<tots els essers vius procedeixen d'altres éssers vius>> i que la teoria de la generació espontània de vida no era certa.

La hipòtesi de l'origen de la vida a partir de coacervats.

Després de l'experiment de Pasteur, es va proposar que la generació espontània de vida es podria haver donat en les condicions inicials del planeta.

A. Oparin deia que l'aparició de la vida va estar precedida d'una evolució química. Segons ell, l'atmosfera terrestre primitiva estava constituïda per hidrogen, aigua, amoníac, alguns hidrocarburs i que a partir d'aquestes substancies, en refredar-se la Terra, es van originar una gran quantitat de molècules orgàniques que es van acumular a la hidrosfera i van constituir el brou primitiu, nomenat així per J. B. Haldane.

Algunes d'aquestes molècules petites(monòmers)  es devien combinar i formar molècules d'elevat pes molecular(polímers), les quals, mes endavant, s'unirien espontàniament per constituir microscòpiques estructures tancades, anomenades coacervats, formades per un embolcall de polímers i un medi intern que podria presentar enzims. Els coacervats tindrien un metabolisme molt senzill, que els permetria créixer i dividir-se.

J.B. Haldane el 1929  va arribar a unes conclusions similars a les d'Oparin, per la qual cosa aquesta teoria rep el nom de Teoria d'Oparin-Haldane.

·         La síntesi experimental de matèria orgànica senzilla.

El 1953, Stanley Miller (1930-2007) va donar suport experimental a la idea d'Oparin. Va fer passar vapor d'aigua (H2O) a través d'una càmera de vidre que contenia una barreja dels gasos hidrogen (H2), metà (CH4) i amoníac (NH3) i va sotmetre la barreja a descàrregues elèctriques. Un dia va ser suficient per sintetitzar aminoàcids, i una setmana després ja havien estat produïts alcohols, aldehids, cetones, urea, formol, sucres, lípids i altres molècules complexes.

3.1 HIPÒTESI ACTUALS

1. Teoria Saltacionista (Goldschmidt)

Diu que l'evolució no és gradual ni progressiva, sinó que s'efectua per salts en determinats períodes, seguits per altres períodes molt més llargs d'estabilitat en les espècies. Els períodes en què no hi ha evolució es diuen Estasi, quan es produeix canvis s'anomenen de Puntuació. Els éssers que no canvien i que encara avui existeixen se'ls anomenen "fòssils vivents".

2. Teoria el gen egoista

 Suposa que no van evolucionar ni els individus ni les poblacions, ni les espècies, sinó que evolucionen els gens, produint-se una competició entre els gens al·lels (són aquells que porten diferent informació per al mateix caràcter , es trobaran i el mateix cromosoma i en la mateixa posició) i no entre individus, només els gens existeixen com a unitats individuals permanents al llarg de l'evolució i els éssers vius serien simplement estratègia de supervivència dels gens.

3. Teoria neutralista

La va proposar un japonès, Kimura, aquesta teoria sosté que les mutacions no són ni perjudicials ni beneficiosos, i que la selecció dels individus es porta a terme a l'atzar. El mecanisme que realitza aquests canvis es diu deriva genètica, totalment aleatòria de certes variacions genètiques.

4. Evolució divergent

És teoria defensa que a partir d'una espècie determinada amb unes característiques com a conseqüència d'adaptacions a diferents mitjans i diferents nínxols ecològics, l'espècie va canviant i acaba originant individus completament diferents, també és anomenada radiació adaptativa.

5. Micro-evolució

Són petits canvis que es van acumulant en els individus d'una població. Al cap de molt temps apareixen grups molt diferents, quan arriben individus que no es distingeixen són varietats. Aquests canvis poden deure a diversos processos: mutació, selecció natural, flux genètic i deriva genètica.

4. ELS ESCENARIS INICIALS DE LA VIDA

L'any 1860, el químic i microbiòleg francès Louis Pasteur va demostrar la presència de microorganismes a l'aire, però li quedava per desvetllar l'enigma de la generació espontània. El  va resoldre amb el seu experiment dels “matrassos de coll de cigne”. Convençut de l'existència d'un Déu creador, no podia acceptar de cap manera que la vida es pogués originar espontàniament de la matèria inerta. Pasteur no va acceptar mai les propostes de Charles Darwin sobre l'evolució de les espècies, ni que la vida  a la Terra s'hagués originat per causes naturals.

L'experiment de Pasteur, consistia en posar brous prèviament bullits en vasos aïllats de l'exterior o fins i tot oberts per un tub molt prim, llarg i tortuós (coll de cigne) que deixava passar l'aire però o no la pols. S'observava que no hi creixien microorganismes, demostrant així,  que no es generaven espontàniament sinó que l'aire els portava.

1. L'atmosfera i la hidrosfera primitives.

El conflicte intel·lectual entre les tesis que creien en un origen de la vida per causes naturals i les que sostenien la impossibilitat de la generació espontània, experimentalment demostrada per Pasteur.

·     

   El 1924 Alexander d’Oparin proposa la idea d'evolució química molt lenta a partir dels gasos presents a l'atmosfera primitiva  fins a les primeres cèl·lules que s'haurien format als oceans. 
Independentment d'Oparin, John Haldane proposa que les primeres estructures no cel·lulars però amb capacitat de auto replicar-se es van formar en aigües intermareals oceàniques, aigües que serien riques en matèria orgànica. Va introduir el concepte de sopa primitiva per referir-se a aquestes aigües.

Les propostes teòriques d'Oparin i Haldane van ser de base als nord-americans Harold Urey i Stanley Miller per dissenyar, el 1953, un dels experiments més importants de la història de la biologia.

• L'experiment de Urey i Miller

o  Urey i Miller van sotmetre una mescla de gasos tancada en un recipient a 80ºC a l'acció de descàrregues elèctriques

o Els gasos eren hidrogen, metà, amoníac, i vapor d'aigua, que es considerava com els components de l'atmosfera primitiva

o  Passades unes setmanes i refredada la mescla de gasos, van trobar en el recipient molècules d'aminoàcids (constituents de les proteïnes)

o  D'aquesta manera quedava demostrada la possibilitat de la síntesi de molècules orgàniques precursores dels éssers vius a partir de compostos inorgànics en un ambient aquós, amb energia elèctrica (simulant llamps) i a temperatures relativament altes.

Es van fer experiments posteriors canviant lleugerament la mescla de gasos i utilitzant raigs ultraviolats, enlloc de descàrregues elèctriques, com a font d'energia i es va obtenir la major part dels 20 aminoàcids que formen la vida, adenina i alguns glúcids.


2. Les xemeneies hidrotermals dels fons marins

A finals del 1960 del segle XX alguns geòlegs discrepen de la composició de l'atmosfera proposada per Urey i Miller. Afirmaven que l'atmosfera primitiva havia de ser més rica en diòxids de carboni i menys en metà i amoníac.

La repetició de l'experiment amb aquesta nova composició de la mescla de gasos donava moltes menys molècules orgàniques. Com a conseqüència es busquen nous escenaris com a origen de la vida. La descoberta a finals de la dècada de 1970 de les xemeneies hidrotermals als fons marins va permetre proposar una nova hipòtesi: tant les molècules orgàniques senzilles com la seva unió per formar molècules més complexes (polimerització) s'haurien pogut produir a l'interior de cavitats de roques volcàniques formades a partir de les erupcions submarines. En aquestes cavitats s'hi haurien concentrat quantitats suficients dels gasos que haurien proporcionat els elements químics indispensables per a la formació de les biomolècules.

Tot i que el suport experimental d'aquesta teoria és, més aviat escàs, té l'avantatge que fa que l'origen de la vida sigui independent de la composició de l'atmosfera primitiva. A més, proporciona un ambient molt més tranquil i aïllat dels nombrosos impactes de meteorits i cometes que van caracteritzar les primeres etapes de la història de la Terra.


3. L'espai exterior

L'origen de la vida és encara un misteri per explicar. Com hem vist s'han proposat moltes teories i escenaris possibles. Des de l'atmosfera i els oceans, fins els fons marins amb les xemeneies hidrotermals.

Hi ha una altra possibilitat: Que la vida provingui de l'espai exterior.

Alguns investigadors han proposat que les molècules orgàniques senzilles hagin arribat en meteorits i cometes que van xocar amb la Terra en el passat. L'anàlisi de la composició química de meteorits ha demostrat que contenen substàncies orgàniques relacionades amb la vida. Com que els impactes d'aquest astres sobre la Terra van ser molt més freqüents en el període immediatament posterior a la formació del planeta, alguns científics consideren que és probable que les molècules bàsiques de la vida arribessin de l'espai. D'altres van anar més enllà i proposen que els meteorits haurien pogut transportar no només molècules orgàniques, sinó també minúsculs éssers vius semblants als bacteris actuals que, arribats a la Terra, s'haurien començat a reproduir i evolucionar. Si això fos cert, en realitat seríem extraterrestres.

5. HISTÒRIA DE LA VIDA A LA TERRA

1.   Els primers pobladors

L'evolució de les primeres molècules orgàniques hauria conduit a la formació d'una cèl·lula primitiva. Seria una cèl·lula procariota, molt petita i sense nucli, heteròtrofa, obtenia matèria orgànica directament del medi i el seu metabolisme era anaeròbic, li permetia disposar d'energia en absència d'oxigen.

 Els nutrients orgànics es van començar a exhaurir. Les dificultats per sobreviure en aquest ambient van conduir a la selecció d'un grup de procariotes fotosintetitzadors, organismes autòtrofs, que utilitzaven com a font energètica la llum i que eren capaços d'obtenir hidrogen de cianobacteris, que van esdevenir dominants als mars i oceans i van alliberar milions de tones d'oxigen lliure, general pel trencament de la molècula de H₂O durant la fotosíntesi: L'enriquiment d'oxigen lliure va ser un canvi molt important per a la vida a la Terra, ja que l'oxigen era un "contaminant" letal per a la major part dels primers pobladors microscòpics. Tot i això, van aparèixer mutants resistents a l'oxigen i, a partir d'aquests organismes, es van desenvolupar les vies aeròbiques, molt més eficaces en l'obtenció d'energia.

Els cianobacteris fotosintetitzadors i aerobis es van diversitat en centenars de formes diferents. Progressivament, l'atmosfera es va anar enriquint en oxigen i va anar formant la capa d'ozó (C₃).

Es calcula que fa 1.000 i 700 milions d'anys l'oxigen atmosfèric ja va assolir els valors actuals.

2.   L'aparició dels eucariotes

Fa uns 1.500 milions d'anys es va produir un altre fet transcendental: la  fusió  de  diferents  bacteris, anomenats Thermoplasma per la seva resistència a les altes temperatures, son uns bacteris en forma de tirabuixó que es belluguen molt ràpidament i que tendeixen a unir-se amb altres microorganismes. Aquesta associació, que al començament va ser un fet accidental, es  va  convertir  en  una  simbiosi (endosimbiosi)  permanent. El resultat va ser un nou model d'organització cel·lular, l'eucariota, caracteritzat per la presència d'un nucli separat de la resta de la cèl·lula per una doble membrana. A més, del nucli, la cèl·lula eucariota conté una mena de bastida interna de microtúbuls que li permet adoptar formes impensables en cèl·lula procariota.

Els primers organismes unicel·lulars eucariotes eren anaerobis. La incorporació simbiòtica d'un tercer bacteri (el qual s'acabaria convertint en els mitocondris), va donar a les cèl·lules eucariotes la capacitat d'aprofitar l'oxigen per obtenir energia. Aquesta cèl·lula va proliferar i una de les descendents va experimentar una nova transformació: es va associar amb un bacteri fotosintètic que acabà donant lloc als actuals cloroplasts. 

5.1 LA VIDA ALS MARS

La vida als mars i la colonització de la terra ferma

Els primers éssers vius es van organitzar em ambients aquàtics, però l'abundància de zones poc profundes i alguns fenomens geològics van determinar la dessecació periòdica de vastes regions del planeta. Però viure fora de l'aigua era un repte perillós. La manca d'aigua i l'amenaça de dessecació, la gran intensitat de la llum i la quantitat excessiva d'oxigen, i la falta de sosteniment i la dificultat per desplaçar-se eren un dels problemes que dificultaven viure al medi aeri.

Fa 800 milions d'anys, alguns organismes unicel·lulars van començar a colonitzar superfícies humides, zones intermareals i sediments de llacunes. Aquestes zones s'omplien i s'eixugaven d'aigua periòdicament. Per això aquells organismes que mostraven estructures que evitaven  les pèrdues d'aigua i, a més protegien de la radiació solar, eren afavorits per la selecció natural.

Els primers organismes pluricel·lulars van aparèixer als ambientes, aquàtics fa uns 670 milions d'anys. Entre 600 i 500 milions d'anys enrere, al període cambrià hi va haver una gran diversificació de formes de vida que van deixar un bon nombre de testimonis al registre fòssil. Durant aquest període, el mar estava poblat per una gran diversitat de formes de vida. Van aparèixer multitud de grups nous, entre els quals hi havia els avantpassats dels actuals artròpodes i dels cordats, però la major part d'aquests grups es van extingir.

Els fòssils més antics de plantes terrestres daten de fa uns 450 milions d'anys. Eren plantes semblats a les molses actuals, que necessitaven unes certes condicions de llum i humitat per viure i reproduir-se. El desenvolupament de les llavors a les plantes terrestres va suposar un pas important per vèncer la dessecació. Els animals van trigar més en adaptar-se a la terra ferma. Els més antics que es coneixen van viure fa uns 400 milions d'anys i eren comparades a petits gastròpodes actuals. 

6. MODIFICAR LA VIDA

1.   L’enginyeria genètica.

L’enginyeria genètica és la ciència biològica que tracta de la manipulació dels gens. L’aplicació dels coneixements de l’enginyeria genètica constitueix la biotecnologia, terme que es fa servir per definir les tècniques científiques que utilitzen cèl·lules i organismes vius per produir aliments i productes químics.

·         Processos i tècniques.

L'enginyeria genètica fa servir procediments que aconsegueixen la clonació o la transferència genètica amb l'aïllament, manipulació reintroducció d'ADN als organismes vius per generar noves característiques.

L'enginyeria genètica fa servir la tècnica de clonació utilitzant com a vector un plasmidi, els quals es reprodueixen amb independència de la resta del matèria genètic bacterià. També hi ha virus, anomenats retrovirus, el material genètic dels quals pot integrar-se en el DNA de la cèl·lula que infecta. els plasmidis i els virus utilitzats per l'enginyeria genètica reben la denominació de vectors, ja que vehiculen la introducció d'informació genètica nova. Als anys setanta del segle passat es van descobrir uns enzims propis dels bacteris, anomenats enzims de restricció, la funció dels quals és destruir el DNA aliè que penetra dins les cèl·lules. Són una mena de “tisores genètiques” capaces de tallar segments de DNA en llocs precisos.

Actualment, la insulina que utilitzen les persones diabètiques o l'hormona del creixement s'obtenen per enginyeria genètica. S'introdueix el gen humà en bacteris i aquests produeixen la insulina o l'hormona del creixement.

Exemple en la producció d'insulina.

2.   Els vegetals transgènics

Els vegetals transgènics són uns organismes que es modifiquen artificialment introduint un gen que li proporcionarà una característica concreta.

Els vegetals tenen una facultat que facilita les aplicacions de l’enginyeria genètica: les cèl·lules d’algunes espècies regeneren fàcilment una planta sencera, de manera que els canvis genètics introduïts en aquestes cèl·lules poden passar a les de tota la planta incloent-hi les cèl·lules reproductores. Així doncs, aquests canvis també es transmetran a la descendència.

L’enginyeria genètica pretén, aconseguir cultius amb més rendiment, controlar la maduració i conservació dels fruits, obtenir resistència a les plagues i herbicides o produir substàncies terapèutiques a partir de les plantes. Els cultius transgènics més estesos són la soja, el blat de moro, la colza, la patata i el tomàquet. També s’intenten desenvolupar varietats transgèniques d’arròs i remolatxa, entre d’altres. Actualment s’han obtingut prop d’un centenar de vegetals amb gens aliens empeltats, que es troben en distintes fases de comercialització.

Però aquest procés a rebut moltes critiques la més destacada és la que critica el fet que s'usi bacteris per fer els aliments transgènics. Però, aquesta no deixa de ser una crítica innòcua, ja que aquesta comprovat que l'ús de bacteris generalment utilitzades per modificar l'ADN és segur i no hi ha risc per a la salut ni dels investigadors, ni dels consumidors, ja que un cop s'obté l'ADN final que es necessita, aquest s'extreu dels bacteris i es purifica, de manera que no hi ha cap resta de vida bacteriana en el material genètic que després s'introduirà en l'organisme modificat.

3.   Vida artificial

Crear vida artificial al laboratori a partir de matèria inerta sempre ha fet volar la imaginació de la humanitat. Tot i això, si mai s'arriba a aconseguir, la vida artificial no tindrà res a veure amb Frankenstein ni amb altres criatures. Més aviat es tractarà de bacteris.

Recentment, l'equip d'investigadors de l'institut Craig Venter, a Rockville (EUA), ha sintetitzat el cromosoma complet del bacteri mycoplasma genitilium, un bacteri molt petit amb un únic cromosoma que té només 484 gens. Per aconseguir-lo, ha dissenyat un complex sistema d'enginyeria genètica que li ha permès sintetitzar petits segments artificials de DNA i, posteriorment, unir-los i fer-ne còpies a l'interior del bacteri Escherichia coli i d'un llevat. Així ha obtingut nombroses rèpliques artificials del cromosoma del bacteri original. El proper pas és crear cèl·lules vives de Mycoplasma a partir d'aquest cromosoma sintètic.

La síntesi artificial d'un cromosoma, tot i que representa un pas molt important, no significa que s'hagi aconseguit crear vida al laboratori. Un cromosoma no és més que un manual d'instruccions, i per parlar de vida artificial també serà necessari crear la resta de components de la cèl·lula a partir de la informació genètica continguda en el cromosoma sintètic.