miércoles, 20 de noviembre del 2019 Fecha
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Preguntamos pero, ¿sabemos responder?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Bioquímica    ~    Comentarios Comments (0)

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¿Qué es la vida?

¿Cómo podríamos ensamblar una explicación científica de la génesis de la vida? A simple vista nos puede parecer una tarea sin esperanzas. No creo que buscar fósiles en las rocas más antiguas sea suficiente y nos ofrezca todas las claves necesarias. La mayoría de las delicadas moléculas prebióticas que dieron lugar a la vida habrán sido erradicadas por el inexorable paso del tiempo y la destructora entropía que todo en polvo lo convierte. Es posible, que podamos esperar el hallazgo de algún residuo químico ya degradado de aquellos organismos ancestrales a partir de los cuales evolucionó la vida celular que conocemos.

Claro que, aparte de los fósiles que podamos encontrar en las rocas, existe otra línea de evidencia que, de la misma manera, se remonta al pasado lejano y oscuro, pero que existe aquí y ahora, dentro de las formas de la vida presente. Los biólogos están convencidos de que ciertas reliquias de organismos antiguos siguen viviendo en las estructuras y procesos bioquímicos de sus descendientes, incluyéndonos a nosotros, los seres humanos.

Estudiando cómo funciona la célula moderna podemos tener una visión de los remanentes de la vida ancestral en acción –una molécula peculiar aquí, una reacción química singular allí, de la misma forma que unas monedas fuera de lugar, unas herramientas rústicas del pasado lejano o, cómo los montículos sospechosos que alertan al experimentado arqueólogo. Así, entre los intrincados procesos que tienen lugar dentro de los organismos modernos, sobreviven trazas de vida primordial que establecen un puente con nuestro pasado lejano. Analizando estas oscuras trazas, los científicos han comenzado a reconstruir los caminos físicos y biológicos que pueden haber llevado a la existencia de la primera célula viva.

De todas las maneras, incluso con tales claves bioquímicas, la tarea de reconstrucción seguiría siendo básicamente una conjetura si no fuera por el relativamente reciente descubrimiento de ciertos “fósiles vivientes”: microbios que habitan en ambientes extraños y extremos.

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Estos denominados supermicrobios, han sido y continúan  siendo intensamente investigados y según parece, van revolucionar la microbiología. Pudiera ser que estemos atisbando en estos microbios  poco convencionales algo próximo a los primitivos organismos que generaron toda la vida en la Tierra. Claves adicionales pudieran venir de la búsqueda de la vida en Marte y otros planetas, y del estudio de cometas y meteoritos. Reconstruyendo todas estas líneas de evidencia, quizá seamos capaces de deducir, al menos en líneas generales, de qué manera emergió la primera vida en el universo.

Muestras de diversos tipos de microorganismos extremófilos.

Claro que, convendría saber, antes de abordar el problema de su origen, lo que la vida es. Hace menos de un siglo que muchos científicos estaban convencidos de que ese problema estaba a punto de ser resuelto. Los avances en la estructura de la materia a nivel atómico, y los avances en el saber de los componentes moleculares de la célula, elevó de manera excesiva la ilusión de los expertos que, con el paso del tiempo, no se plasmó en realidad, y, la vida, sigue siendo un gran misterio sin resolver.

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Los caminos recorridos por la Naturaleza para llegar hasta la Vida… No siempre han sido comprendido y, no pocos de esos pasos necesarios hasta llegar a nosotros, los seres inteligentes del planeta, quedan ocultos por las brumas del Tiempo

Una cosa está clara para mí, es posible que la materia, en sus distintas fases y por separado, nos pueda parecer que es algo inerte, pasivo, y hasta “torpe” que sólo suele responder cuando es requerida por fuerzas externas y, sin embargo, en ciertas circunstancias especiales, la materia parece tener una especie de “chispa interior” un algo que, a veces, se nos asemeja a una especie de “vida propia”. Todos conocemos de las transformaciones que, en ciertas condiciones y lugares, pueden producirse en la materia “inerte” que se transmuta en otra cosa muy distinta de lo que en principio era y, dicho cambio, si no es una especie de “extraña vida” ¿qué es lo que es?

Claro que, de ahí hasta lo que conocemos por ¡Vida!, el trecho es grande y en eso andamos. Buscamos incansables una explicación satisfactoria que nos diga lo que la vida es pero, el enigma continúa y los conocimientos se limitan a niveles locales de cuestiones muy concretas que, de ninguna manera, explican lo que queremos saber.

La ciencia continúa en su intento de dar respuesta a los misterios de los orígenes de la vida sobre la Tierra. Esta vez, un grupo de químicos cree haber dado con nuevas pistas sobre la aparición de las primeras moléculas como almacenes de información genética. Sus hallazgos aparecen publicados en la revista británica Nature.

La sensación que se percibe al profundizar en todo este complejo problema es el de que, todo ha surgido a partir del Caos, inmerso en una gran complejidad de factores que no siempre hemos podido comprender. Otra paradoja adicional de la vida concierne a la extraña conjunción de permanencia y cambio (¿o, es adaptación?). A este antiguo rompecabezas se suelen referir los filósofos como el problema del ser frente al devenir. El trabajo de los genes consiste en replicarse, en conservar el mensaje genético. Pero sin variación, la adaptación sería imposible y los genes finalmente se agotarán: adaptarse o morir es el imperativo que nos impone la Naturaleza.

Pero, ¿Cómo coexisten conservación y cambio en el sistema? Esta contradicción yace en el corazón de la biología. La vida florece en la Tierra debido a una serie de tensiones creativas que existen y son creadas por la propia Naturaleza y que, finalmente, se acoplan y compensan para que todo transcurra en armonía dentro de una rica variedad de cuyas reglas del juego, en realidad, no tenemos ni idea.

Muchos son los puntos en los que nos podríamos fijar para tratar de indagar lo que realmente pasó para que, en la Tierra, surgiera la vida.

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                           Imagen de satélite del Lago Acraman; Captura de pantalla de NASA World Wind

Por ejemplo, el lago Acraman (un gran lago seco, de forma aproximadamente circular y de unos treinta kilómetros de diámetro) situado en Australia del Sur, a doscientos kilómetros de Port Augusta, en el límite de la llanura de Nullarbaor, aunque nos pueda parecer como otro lago seco cualquiera, resulta que el Acraman no es un lecho lacustre ordinario.

Hace aproximadamente unos seiscientos millones de años, un meteoro gigante cayó del cielo y abrió un enorme agujero en lo que ahora es la península de Eyre. El agujero original media al menos noventa kilómetros de diámetro y varios de profundidad. El lago Acraman de hoy es todo lo que queda de aquella enorme cicatriz, un testigo mudo de un antiguo cataclismo de proporciones impresionantes. El daño físico causado por el impacto supera todo lo imaginable. ¡La caída de un pedrusco de cien mil millones de toneladas y varios kilómetros de diámetro!

Claro que, tal suceso, no fue un hecho aislado. Cada pocos millones de años un cometa o un gran asteroide golpea la Tierra y, cada vez hay más evidencia de que los impactos cósmicos han tenido una influencia capital en la evolución de la vida en el planeta al provocar extinciones en masa. Los impactos cósmicos no sólo han alterado el rumbo de la evolución, sino que también desempeñaron un papel crucial en el origen de la vida.

Resultado de imagen de Hace aproximadamente unos seiscientos millones de años, un meteoro gigante cayó del cielo y abrió un enorme agujero en lo que ahora es la península de Eyre. El agujero original media al menos noventa kilómetros de diámetro y varios de profundidad. El lago Acraman

Este enorme crater irregular, de unos 3 kilómetros de diámetro es el Glosses Bluff, en Australia. Se calcula su edad en unos 140 millones de años. Ante acontecimientos como este, nos preguntamos: ¿Estamos seguros? ¡De ninguna manera¡ Y, sin embargo, sucesos como este pudo traer la vida a nuestro planeta.

Hasta hace poco tiempo, los científicos apelaban fundamentalmente a la química y a la geología en sus intentos de explicar la biogénesis. Se trataba a la Tierra como un sistema aislado. Pero en las últimas décadas se ha asumido que, la realidad, es que la Tierra es simplemente una parte de un todo y, siendo así (que lo es), hay que tener en cuenta la dimensión astronómica de la Vida. Para entender cómo empezó la vida, parece que tenemos que buscar respuestas en las estrellas.

Hasta Lucrecio, el poeta-filósofo romano, con algún poema, trató de convencernos de que no estamos solos en el Universo. Él argumentaba que si el Universo estaba hecho de átomos idénticos y sujeto a leyes universales de la Naturaleza, entonces los mismos procesos que dieron lugar a la vida en la Tierra deberían también dar lugar a la vida en otros mundos. El argumento se remonta al atomista griego Epicuro y es, muy convincente pero, de momento, no sabemos si es correcto.

Yo, hace tiempo que aposté por él, la vida debe estar presente ¡en tantos lugares!

Claro que todo esto, no responde a la pregunta: ¿Qué es la vida?

emilio silvera

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Preguntamos pero, ¿sabemos responder? II

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Los astrónomos han confirmado mediante observaciones espectroscópicas que los átomos son realmente los mismos en cualquier lugar del Cosmos, Un átomo de Carbono en la galaxia Andrómeda es exactamente igual que un átomo de Carbono de la Galaxia Vía Láctea, son idénticos y también, idénticos, a los átomos de Carbono de la Tierra. Cinco elementos químicos desempeñan un papel estelar en la Biología terrestre:

Carbono

Oxígeno

Hidrógeno

Nitrógeno, y

Fósforo

Estos elementos están entre los más abundantes del Universo. Sin embargo, no siempre fue asíHubo un tiempo, antes de que nacieran las primeras estrellas, que en el Universo todo era Hidrógeno y Helio, los materiales primordiales a partir de los cuales, pudieron surgir todos los demás en los hornos nucleares de las estrellas y en las explosiones supernovas.

                               ¿la Vida? Sí es un delicado equilibrio que hace la Naturaleza para que pueda existir

Todas las leyes de la física nos muestran que la existencia y sostenimiento de la vida se asientan en equilibrios y medidas o cantidades específicas. La estructura general del universo, el lugar de la Tierra en el mismo, las características materiales de ésta –aire, luz, agua, etc.–, se basan en propiedades esenciales para nuestra supervivencia y, sobre todo eso… ¡El Carbono!

El Carbono es el elemento auténticamente vital. Merece un lugar de honor debido a una propiedad química única: los átomos de Carbono (como tantas veces expliqué aquí) pueden unirse para formar moléculas de cadena extendida, o polímeros, de variedad y complejidad ilimitadas. Las Proteínas y el ADN son dos ejemplos de dichas moléculas de cadena larga.

Si no fuera por el Carbono, la vida como la conocemos sería imposible. Probablemente sería imposible cualquier tipo de vida. Soy muy remiso (aunque no descarto nada), a que existan formas de vida que no estén basadas en el Carbono. De hecho, todos los seres vivos que conocemos que existen en la Tierra están, como nosotros, basados en el Carbono.

Cuando el Universo “empezó” con el “Big Bang”, el Carbono estaba completamente ausente. El intenso calor del nacimiento cósmico impedía cualquier núcleo atómico compuesto. En lugar de ello, el material cósmico consistía en una sopa de partículas elementales tales como protones y neutrones que pudieron conformar los núcleos de átomos de hidrógeno. Sin embargo, a medida que el universo se expandía y enfriaba durante los primeros mimutos, las reacciones nucleares transmutaron parte del hidrógeno en helio.

Muchos millones de años más tarde, en las estrellas, por algo que se llama “proceso triple Alfa”, surgió el Carbono en el Universo. No siendo el tema aquí el de explicar como se llega en las estrellas  hasta el Carbono a partir del helio, seguiremos hablando de la química cósmica.

La Química es algo más que unos tubos de ensayo, y, está presente de manera natural por todo el espacio interestelar. Allá por los 70 me llamó poderosamente la atención el descubrimiento de moléculas de amoníaco y de agua en el espacio exterior. ¿Cómo llegaron a llí? Bueno, todos conocemos esas inmensas nubes estelares que llamamos Nebulosas y, en ellas, se producen, a partir de materiales sencillos, esos cambios que tan poderosamente llaman nuestra atención.

El timo de átomo más común en el universo, después del hidrógeno y el helio, es el oxígeno. El oxígeno puede combinarse con hidrógeno para formar grupos grupos oxhidrilos (HO) y moléculas de agua (H2O), que tiene una marcada tendencia a unirse a otros grupos y moléculas del mismo tipo que encuentren por el camino, de forma que poco a poco se van constituyendo pequenísimasm partículas compuestas por millones y millones de tales moléculas. Los grupos oxhidrilo y las moléculas de agua pueden llegar a constitur una parte importante del polvo cósmico. Allá por el año 1965 se detectó por primera vez grupos oxhidrilo en el espacio y se comenzó a estudiar su distribución. desde entonces, se han encontrado allí, moléculas más, complejas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno y de oxígeno. También átomos de calcio, sodio, potasio y hierro han sido detectados al observar la luz que dichos átomos absorben.

Alrededor de las nebulosas planetarias Tc-1 y M1-20, entre 600 y 2.500 años luz de la Tierra, un equipo de investigadores del Instituto e Astrofísica de Canarias(IAC) ha hallado por primera vez evidencias de fullerenos complejos, denominados «cebollas de carbono», las moléculas más complejas observadas hasta el momento en el espacio exterior. Un hallazgo que tiene importantes implicaciones a la hora de entender la física y química del Universo y del origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos de la astrofísica.

Actualmente, la lista de las moléculas descubiertas en el espacio es larga y más de cien sustancias químicas la adornan, siendo muchas de esas moléculas interestelares orgánicas. La más abundante es el monóxido de carbono, pero también hay abundancia de acetileno, formaldehido y alcohol. También se han detectado moléculas orgánicas más complejas, tales como aminoácidos y HAP (hidrocarburos aromáticos policíclicos). Ahora está claro que no sólo abunda en todo el Universo elementos que favorecen la Vida, sino que también lo hacen muchas de las miléculas orgánicas realmente utilizadas por la vida. Con miles de millones de años disponibles para que la química cósmica pudiera generar dichas sustancias, ha habido tiempo más que suficiente para que estas se formen en las nubes moleculares gigantes de las que emergen las estrellas y los sistemas solares como el nuestro.

Resultado de imagen de NGC 7822 en Cefeo

Nubes Moleculares Gigantes  en este caso (NGC 7822 en Cefeo). Colapsos gravitacionales, estrellas nuevas, vientos estelares, abundante radiación ultravioleta, todas esas fuentes de energías que dan lugar al nacimiento de estrellas nuevas, hacen también posible que, los materiales se mezclen y sufran mutaciones de simples a complejos y, a partir de ellos, nacen los nuevosm sistemas planetarios y…¡la Vida!

Que en un principio, sin temor a equivocarnos podemos decir que la génesis de la vida ha sido posible a partir de lo que en el espacio pasó, ¿qué duda nos puede caber? Incluso no se descarta que las semillas que trajeron la vida al planeta Tierra fueran transportadas por cometas que hicieron impacto en la Tierra regando de materiales biológicos el planeta que, miles de millones de años más tarde, evolucionaron y florecieron para surgir en sus formas diferentes.

Cometas: West

           El cometa West, con sus colas de plasma y polvo.

Los Cometas que a pesar de todo lo que sabemos de ellos, siguen siendo algo enigmáticos, incluso algunos que han sido minuciosamente observados durante siglos. Muchos son los que dicen que llevan la semilla de la Vida con ellos y, de vez en cuando, la siembran en algún planeta que, como la Tierra, recibe sus esporádicas visitas.

Mucho se podría hablar aquí de cómo llegaron a formarse los cometas a partir de aquella Nebulosa planetaria pero, no siendo el tema de hoy, lo dejaremos en lo que ya hemos explicado y que, de manera muy simple y general, os dará una idea de lo que en el Universo puede pasar y de cómo, todo se confabula para que la vida, sea posible.

En la parte primera hemos hablado de los supermicrobios y de otras cuestiones que nos acercan al saber, al menos, de cómo hemos tratado de conocer el origen de la Vida en nuestro mundo, uan pregunta que más o menos ha quedado contestada pero, a medias, toda vez que, contestar a la pregunta primera de… ¿qué es la vida? no he podido, me faltan conocimientos para ello.

Para documentarme, he leído sobre el misterioso origen de la vida, he tratado de saber qué es la vida, he buceado en la historia de las moléculas antiguas, he dado un largo paseo por el Edén de los microbios y sus dominios, he tratado de estudiar lo que es el principio de generación biológica y química, a todo ello, he añadido meros conocimientos del hueco de entropía y la Gravedad como fuente de Orden, He querido saber sobre el árbol de la vida y me he querido enterar de qué hallaron los expertos en las rocas antiguas, qué fósiles había allí como huella de la vida del pasado, también procuré saber si era posible la generación expontánea y sobre “la sopa primordial”. Me interesé sobre el Azar en relación con el Origen de la Vida.

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                              Los precursores de las primeras células procariotas

También sobre las células replicantes que nos trajeron la vida, el código genético de la reproducción, el ARN y el ADN. No me olvidé del polvo de Estrellas y de la Química cósmica para hacer posible una génesis a partir del espacio exterior y, en fin, muchos espacios y muchas razones más que me han llevado a conocer, lo que creemos que la vida es. Sin embargo, a pesar de todo eso, con algunos conocimientos más de los que tenía hace veinte o treinta años sobre el tema, sigo sin saber contestar la pregunta:

¿Qué es la Vida?

emilio silvera

La importancia del Carbono para la Vida y otros

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Bioquímica    ~    Comentarios Comments (0)

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                  El concepto de Gaia, considera a la Tierra como un Ente Vivo que evoluciona y se recicla

Nuestro planeta, la Tierra, forma parte del Universo, y, es una prueba indiscutible de que sus componentes biológicos y físicos forman parte de una única red que funciona de un modo autorregulado, y, de esa forma, mantiene las condiciones que son ampliamente adecuadas para la existencia de vida, pero que sufren fluctuaciones a todas las escalas (incluidos los ritmos de alternancia de glaciaciones y periodos interglaciales, así como las extinciones masivas). En un sentido real, la Tierra es el lugar que alberga una red de vida como seguramente estará presente en muchos otros mundos en el que se den las circunstancias adecuadas, y la existencia de esta red (Gaia) sería visible para cualquier forma de vida inteligente que hubiera en Marte o en cualquier otro planeta y que fuera capaz de aplicar la prueba conocida de Lovelock y buscar señales de reducción de la entropía.

Cuando Lovelock publicó la hipótesis de Gaia, provoco una sacudida en muchos científicos, sobre todo en aquellos con una mente más lógica que odiaban un concepto que sonaba tan místico. Les producía perplejidad, y lo más desconcertante de todo era que Lovelock era uno de ellos. Tenía fama de ser algo inconformista, pero sus credenciales científicas eran muy sólidas. Entre otros logros a Lovelock se le conocía por ser el científico que había diseñado los instrumentos de algunos de los experimentos para buscar vida que la nave estadounidense Viking había llevado a cabo en la superficie de Marte.

Ni la NASA, tomó nunca la prueba de Lovelock lo suficientemente en serio como para aplicarla a la búsqueda de vida en el Sistema Solar; pero si se lo tomó en serio para buscar vida más allá del Sistema Solar. Pero recapacitaron y comenzaron a enviar al planeta Marte, una serie de ingenios en forma de pequeñas navez robotizadas como la Mars Phoenix que comenzó encontrando hielo de agua diluyendo porciones de la tierra marciana en agua y debidamente tratada, hallaron la presencia de magnesio, sodio, potasio y cloruros.  Uno de los científicos responsables llegó a decir:

 

“Hay más que evidencia de agua porque las sales están ahí. Además hemos encontrado los compuestos químicos necesarios para la vida como la conocemos. y, lo sorprendente de Marte es que no es un mundo extraño, sino que, en muchos aspectos es igual que la Tierra.”

 

 

Se están analizando los gases y los compuestos químicos del suelo y del hielo allí encontrados, y, todo ello, debidamente procesado nos dará una respuesta de lo que allí existe.

Resultado de imagen de El Carbono y la Vida en el Universo

Lo que para mí está muy claro es que, los mecanismos del Universo son los mismos en cualquier región del cielo, y, las estrellas y los planetas surgen en todas partes de la misma manera. Y, si eso es así, sería lógico pensar que la vida podría estar en cualquier parte, y, además, con muchas probabilidades de que sea más o menos tal como la conocemos, ya que, la nuestra, basada en el Carbono y el Nitrógeno (siempre en presencia de agua), es la más natural dadas las características de estos elementos para unirse.

La historia de la vida en el Universo es otro ejemplo de complejidad superficial construida sobre cimientos de una profunda sencillez. Actualmente la prueba de que el universo tal como lo conocemos surgió a partir de un estado denso y caliente (Big Bang) hace unos 14.000 millones de años, es poco discutida.

Resultado de imagen de El Universo joven y el Hidrógeno y el Helio como bloques primordiales

Con los elementos primordiales creados en las estrellas, miles de años más tarde, en los mundos situados en las zonas habitables de sus estrellas, se habrán podido conformar células replicantes que habrían dado comienzo a la aventura de la vida. En la Tierra, el único planeta con vida que conocemos (por el momento), las formas de vida y especies que han estado aquí y siguen estando ha sido de una rica variedad y de asombrosos metabolismos.

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Los bloques de construcción básicos que emergieron del big bang fueron el hidrógeno y el helio, casi exactamente en una proporción de 3:1. Todos los demás elementos químicos (excepto unos leves vestigios de unos pocos elementos muy ligeros, como el litio) han sido fabricados en el interior de las estrellas y dispersados por el espacio cuando estas se dilataron y expulsaron materiales, o, al final de sus vidas, agotado el combustible nuclear de fusión, explotaron como Supernovas regando grandes regiones con Nebulosas creadoras de nuevas estrellas y nuevos mundos.

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Una estrella como el Sol genera calor convirtiendo hidrógeno en helio dentro de su núcleo; en otras estrellas los procesos cruciales incluyen fusiones sucesivas de núcleos de helio. Dado que cada núcleo de helio es una unidad que contiene cuatro “nucleones” (dos protones y dos neutrones), y este elemento se denomina abreviadamente helio-4, esto significa que los elementos cuyos núcleos contienen un número de nucleones que es múltiplo de cuatro son relativamente comunes en el universo, excepto el berilio-8, que es inestable.

Resultado de imagen de Carbono 12 y Oxígeno 16

El carbono-12 es el más abundante de los dos isótopos estables del elemento Carbono, representando el 98,89% de todo el carbono terrestre. Está conformado por 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones.

Adquiere particular importancia al usarse como patrón para el cálculo de la masa atómica de los distintos nucleidos existentes en la naturaleza; dado que la masa atómica del 12C es, por definición, 12 umas.

Concretamente, en las primeras etapas de este proceso se produce carbono-12 y oxígeno-16, y resulta que el nitrógeno-14, aunque no contiene un número entero de núcleos de helio-4, se obtiene como subproducto de una serie de interacciones en las que participan núcleos de oxígeno y de carbono que operan en estrellas de masa un poco mayor que la de nuestro Sol.

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Como consecuencia, estos son, con gran diferencia, los elementos más comunes, aparte del hidrógeno y del helio. Dado que éste último es un gas inerte (noble) que no reacciona químicamente, se deduce que los cuatro elemenbtos reactivos más comunes en el universo son el Carbono, el Hidrógeno, el Oxígeno y el Nitrógeno, conocidos en el conjunto por el acrónimo CHON.

No es casualidad que los cuatro elementos químicos que participan con una aplastante mayoría en la composición de los seres vivos de la Tierra sean el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno.

carbono

En estado puro y dependiendo de cómo estén dispuestos sus átomos, este elemento puede formar tanto el mineral más duro que ocurre en la naturaleza, el diamante, como uno de los más blandos, el grafito. Organizados en hexágonos y formando láminas, los átomos de carbono dan lugar al grafeno, un material del que habréis oído hablar estos últimos años por sus “increíbles” propiedades

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              Estructuras basadas en el Carbono

El Carbono desarrolla el papel clave en el desarrollo de la vida, porque un solo átomo de este elemento es capaz de combinarse químicamente nada menos que con otros cuatro átomos al mismo tiempo (incluídos otros átomos de carbono, que pueden estar unidos a su vez  a más átomos de carbono, formando anillos y cadenas), de tal modo que este elemento tiene una química excepcionalmente rica. Así decimos con frecuencia que la vida en la Tierra está basada en el Carbono, el elemento más ductil y crucial en nuestra formación.

Importancia del carbono• Existen varios millones de compuestos  orgánicos conocidos, más de diez veces  el número de compu...Claro que, tal comentario, no implica la negación de que pudieran existir otras clases de vida basadas en el Silicio o en cualquier otra combinación química, pero todas las pruebas que aporta la Astronomía sugieren que es mucho mayor la probabilidad de que la vida más allá de nuestras fronteras esté basada también en el CHON.

Trascendencia del carbono para la                 vida• Biología celular: Los organismos vivos (células)  están construido...

Es inadmisible lo poco que la gente común sabe del Universo al que pertenecen y también lo poco que se valora el trabajo de Astrónomos, Astrofísicos y Cosmólogos, ellos son los que realizan las pruebas y las comprobaciones que finalmente nos llevan al conocimiento que hoy tenemos del cielo y de los objetos que lo pueblan y de las fuerzas que allí actúan.

luna

La Nebulosa de la Quilla, una de las regiones de nacimiento de estrellas más grandes del universo: pilares de 3 años luz de altura que parecen abultados como las velas de un barco por la fuerza tirante de los astros que, literalmente, da a luz en su interior.

Gran parte de estas pruebas proceden del análisis espectroscópico del material que está presente en las Nebulosas, esas inmensas nubes de gas y polvo que se encuentran en el espacio como resultado de explosiones de supernovas o de otros fenómenos que en el Universo son de lo más frecuente. A partir de esas nubes se forman los sistemas planetarios como nuestro sistema solar, allí, nacen nuevas estrellas que contienen los mismos materiales expulsados por estrellas de generaciones anteriores.

En estas nubes hay muchos compuestos construidos en torno a átomos de carbono, y este elemento es tan importante para la vida que sus compuestos reciben en general el nombre de compuestos “orgánicos”. Entre los compuestos detectados en nubes interestelares hay sustancias muy sencillas, como metano y dióxido de carbono, pero también materiales orgánicos mucho más complejos, entre los que cabe citar el formaldehído, el alcohol etílico, e incluso al menos un aminoácido, la glicina. Lo que constituye un descubrimiento muy esclarecedor, porque es muy probable que toso los materiales existentes en las nubes interestelares hayan estado presentes en la nube a partir de la cual se formó nuestro Sistema Solar, hace unos cinco milo millones de años.

luna

En este cúmulo estelar llamado NGC 602, cerca de la Pequeña Nube de Magallanes, millones de estrellas jóvenes emiten radiación y energía en forma de ondas que erosionan el material que las rodea creando formaciones visualmente interesantes. El tamaño de lo que se ve en la foto abarca 200 años luz de lado a lado

A partir de estos datos, equipos científicos han llevado a cabo en la Tierra experimentos en los que unas materias primas, debidamente tratadas simulando las condiciones de densidad y energías de aquellas nubes interestelares (ahora en laboratorio), dieron como resultado el surgir expontáneo de tres aminoácidos (glicina, serina y alanina). Todos conocemos el experimento de Miller.

En otro experimento utilizando otra mezcla de ingredientes ligeramente distinta, se producian no menos de dieciseis aminoácidos y otros compuestos orgánicos diversos en unas condiciones que eran las existentes en el espacio interestelar.

Para hacernos una idea, las proteínas de todos los seres vivos de la Tierra están compuestas por diversas combinaciones de tan sólo veinte aminoácidos. Todas las evidencias sugieren que este tipo de materia habría caído sobre los jóvenes planetas durante las primeras etapas de formación del sistema planetario, deposita por cometas que habría sido barridos por la influencia gravitatoria de unos palnetas que estaban aumentando de tamaño.

Formación de una estrella en la nebulosa Tarántula.

En idénticas condiciones de temperatura y presión que el universo de hace 4.600 millones de años, Experimentos llevados a cabo en el laboratorio, han logrado originar ribosa, la molécula que luego acabó convirtiéndose en ADN.

Como hemos podido deducir, una sopa de aminoácidos posee la capacidad de organizarse por sí sóla, formando una red con todas las propiedades que ha de tener la vida. De esto se deduce que los aminoácidos que estuvieron formando durante largos períodos de tiempo en las profundidades del espacio (utilizando energias proporciona por la luz de las estrellas), serían transportados a la superficie de cualquier planeta joven, como la Tierra.

Algunos planetas pueden resultar demasiado calientes para que se desarrolle la vida, y otros demasiado fríos. Pero ciertos planetas como la propia Tierra (existentes a miles de millones), estarían justo a la temperatura adecuada. Allí, utilizando la expresión de Charles Darwin, en alguna “pequeña charca caliente” tendrían la oportunidad de organizarse en sistemas vivos.

Sopa primitiva: el origen de la vida

                      Sopa primigenia de la que surgió la primera célula replicante precursora de la Vida

Claro que, por mi parte, como dijo aquel famoso Astrofísico inglés del que ahora no recuerdo el nombre: ” milagro no es que aparezca vida fuera de la Tierra, el verdadero milafro sería que no apareciera”.

Y, en cuanto a las condiciones para que haga posible la existencia de vida, conviene ser reservados y no emitir un juicio precipitado, ya que, todos sabemos de la existencia de vida en condiciones que se podrían comparar o denominar de infernales. Así que, estaremos a la espera de que, el Universo nos de una respuesta.

Veamos algunos conceptos: Nova.

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Antiguamente, a una estrella que aparecía de golpe donde no había nada, se le llamaba nova o ” estrella nueva “. Pero este nombre no es correcto, …


En realidad es una estrella que durante el periodo de sólo unos pocos días, se vuelve 103-10veces más brillantes de lo que era.  Ocurren 10 ó 15 sucesos de ese tipo cada año en la Vía Láctea.  Las novas se cree que son binarias próximas en las que, uno de sus componentes es usualmente una enana blanca y la otra una gigante roja.

La materia se transfiere de la gigante roja a la enana blanca, en cuya superficie se acumula, dando lugar a una explosión termonuclear, y, a veces se convierte en una estrella de neutrones al ver incrementada su masa.

Nucleones.

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Protones y neutrones, los constituyentes de los núcleos atómicos que, a su vez, están conformados por tripletes de Quarks. Un protón está hecho por 2 Quarks up y 1 Quark Down, mientras que un Neutrón está conformado por 2 Quarks Down y 1 Quark up. Son retenidos en el núcleo por los Bosones llamados Gluones que son transmisores de la fuerza nuclear fuerte.

Núcleo.

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Corazón central de un átomo que contiene la mayor parte de su masa.  Está positivamente cargado y constituido por uno o más nucleones (protones y neutrones).

La carga positiva del núcleo está determinada por el número de protones que contiene (número atómico) y en el átomo neutro está compensada por un número igual de electrones, que se mueven alrededor del núcleo y cuya carga eléctrica negativa anula o compensa a la positiva de los (electro) protones.

El núcleo más simple es el núcleo de hidrógeno, consistente en un único protón.  Todos los demás núcleos contienen además uno o más neutrones.

Los neutrones contribuyen a la masa atómica, pero no a la carga nuclear.

El núcleo más masivo que se encuentra en la Naturaleza es el Uranio-238, que contiene 92 protones y 146 neutrones.

Nucleosíntesis,  nucleogénesis.

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Fusión de nucleones para crear los núcleos de nuevos átomos más complejos.  La nucleosíntesis tiene lugar en las estrellas y, a un ritmo más acelerado, en las supernovas.

La nucleosíntesis primordial tuvo lugar muy poco después del Big Bang, cuando el Universo era extremadamente caliente y, ese proceso fue el responsable de la abundancia de elementos  ligeros, por todo el cosmos, como el Helio y el Hidrógeno que, en realidad es la materia primordial de nuestro Universo, a partir de estos elementos se obtienen todos los demás en los procesos estelares de fusión.

Omega negro

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El Omega negro se refiere a la cantidad de materia que hay en el Universo

Índice de densidad de materia del Universo, definida como la razón entre la actual densidad y la “Densidad crítica” requerida para “cerrar” el Universo y, con el tiempo, detener su expansión.

Para la materia oscura se dirá: “Omega Negro”.

Si Omega es mayor que 1, el Universo se detendrá finalmente y las galaxias recorrerán, a la inversa, el camino recorrido para colapsar en una gran Bola de fuego, el Big Crunch, estaríamos en un Universo cerrado.

Se dice que, un Universo con exactamente 1, la Densidad crítica ideal, estará alrededor de 10-29 g/cm3 de materia, lo que esta descrito por el modelo e Universo descrito por Einstein-de Setter.

En cualquier caso, sea cual fuere Omega, no parece muy atractivo el futuro de nuestro Universo que según todos los datos que tenemos acabará en el hielo o en el fuego y, en cualquier de estos casos.

¿Dónde nos meteremos?

Onda, función.

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Función, denotada por Y (w,y,z), que es solución de la ecuación de Schrödinger en la mecánica cuántica.  La función de ondas es una expresión matemática que depende de las coordenadas de una partícula en el espacio.

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Si la función de ondas (ecuación de Schrödinger) puede ser resuelta para una partícula en un sistema dado (por ejemplo, un electrón en un átomo), entonces, dependiendo de las colisiones en la frontera, la solución es un conjunto de soluciones, mejor de funciones de onda permitidas de la partícula (autofunciones), cada una correspondiente a un nivel de energía permitido.

El significado físico de la función de ondas es que el cuadrado de su valor absoluto en un punto, [Y]2, es proporcional a la probabilidad de encontrar la partícula en un pequeño elemento  de volumen, dxdydz, en torno a ese punto.  Para un electrón de un átomo, esto da lugar a la idea de orbitales atómicos moleculares.

elimino ecuación para no confundir al lector no versado.

donde Y es la función de ondas, Ñ2 es el operador Laplace, h es la constante de Planck, m es la masa de la partícula, E la energía total= y È la energía potencial.

Colaboración de Emilio Silvera.

Ondas.

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La velocidad de una estrella puede generar enormes onda

Propagación de la energía mediante una vibración coherente.

Está referido a la perturbación periódica en un medio o en el espacio.  En una onda viajera (u onda progresiva) la energía es transferida de un lugar a otro por las vibraciones. En el Espacio puede estar causada por el movimiento de las estrellas.

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En una onda que atraviesa la superficie del agua, por ejemplo, el agua sube y baja al pasar la onda, pero las partículas del agua en promedio no se mueven.  Este tipo de onda se denomina onda transversal, porque las perturbaciones están en ángulo recto con respecto a la dirección de propagación.  La superficie del agua se mueve hacia arriba y abajo mientras que la onda viaja a lo largo de la superficie del agua.

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Las ondas electromagnéticas son de este tipo, con los campos eléctricos y, magnéticos variando de forma periódica en ángulo recto entre sí y a la dirección de propagación.

En las ondas de sonido, el aire es alternativamente comprimido y rarificado por desplazamiento en la dirección de propagación.  Dichas ondas se llaman longitudinales.

Las principales características de una onda es su velocidad de propagación, su frecuencia, su longitud de onda y su amplitud.  La velocidad de propagación y la distancia cubierta por la onda en la unidad de tiempo.  La frecuencia es el número de perturbaciones completas (ciclos) en la unidad de tiempo, usualmente expresada en hertzios.  La longitud de onda es la distancia en metros entre puntos sucesivos de igual fase de onda es la distancia en metros entre puntos sucesivos de igual fase de onda.  La amplitud es la diferencia  máxima de la cantidad perturbada medida con referencia a su valor medio.

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Recuerdo cuando allá por el año 2009 publiqué: “Pronto oiremos que Kip S. Thorne ha detectado y medido las ondas gravitacionales de los Agujeros Negros.” Y, en el presente es noticias pasada.

Las ondas gravitacionales son aquellas que se propagan a través de un campo gravitacional. Cuando eso suceda, tendremos nuevos conocimientos sobre el Universo, ya que, el que ahora conocemos sólo está dado por las lecturas de las ondas electromagnéticas, no de las gravitatorias.

La predicción de que una masa acelerada radia ondas gravitacionales (y pierde energía) proviene de la teoría general de la relatividad. Por ejemplo cuando dos agujeros negros chocan y se fusionan.

Deutschland Max-Planck-Institut Gravitationswellen

El Experimento LIGO se afanó en localizar y medir estas ondas y, a la cabeza del proyecto, como he dicho, está el experto en agujeros negros, el físico y cosmólogo norteamericano, amigo de Stephen Hawking, kip S.Thorne, que está buscando las pulsaciones de estos monstruos del espacio, cuya energía infinita (según él), algún día podrá ser aprovechada por la humanidad cuando la tecnología lo permita.

Aunque podríamos continuar hablando sobre onda continua, onda cósmica, onda cuadrada, onda de choque, onda de espín (magnón), onda de tierra, onda estacionaria, onda ionosférica, onda portadora, onda sinuosidad, onda viajera, onda sísmica, onda submilimétrica, onda de ecuación, etc., sería salirse del objeto perseguido aquí.

Oort, nube de ; Constante de.

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La nube de Oort está referida a un halo aproximadamente esférico de núcleos cometarios  que rodea al Sol hasta quizás unas 100.000 UA (más de un tercio de la distancia a la estrella más próxima).  Su existencia fue propuesta en 1950 por J.H.Oort (1900-1992) astrónomo holandés, para explicar el hecho de que estén continuamente acercándose al Sol nuevos cometas con órbitas altamente elípticas y con todas las inclinaciones.

La nube Oort sigue siendo una propuesta teórica, ya que no podemos en la actualidad detectar cometas inertes a tan grandes distancias.  Se estima que la nube contiene unos 1012 cometas restantes de la formación del Sistema Solar.  Los miembros más distantes se hallan bastante poco ligados por la gravedad solar.

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Puede exitir una mayor concentración de cometas relativamente cerca de la eclíptica, a  10.000-20.000 ÈA del Sol, extendiéndose hacia adentro para unirse al Cinturón de kuiper.  Los comentas de la Nube de Oort se ven afectados por la fuerza gravitatoria de los estrellas cercanas, siendo perturbadas ocasionalmente poniéndoles en órbitas que los llevan hacia el Sistema Solar interior.

La constante de Oort está referida a dos parámetros definidos por J.H.Oort para describir las características más importantes de la rotación diferencial de nuestra Galaxia en la vecindad del Sol.  Son usualmente expresadas en unidades de kilómetros por segundo por kiloparsec.  Los dos parámetros están dados por los símbolos A y B.  Restando B de A se obtiene la velocidad angular del estándar local de repaso alrededor del centro de la Galaxia, que corresponde al periodo de unos 200 millones de años.

Órbita.

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En astronomía es el camino a través del espacio de un cuerpo celeste alrededor de otro.  Para un cuerpo pequeño que se mueve en el campo gravitacional de otro, la órbita es una cónica.  La mayoría de esas órbitas son elípticas y la mayoría de las órbitas planetarias en el sistema solar son casi circulares.  La forma y tamaño de una órbita elíptica se determina por su excentricidad, e, y la longitud de su semieje mayor, a.

En física, la órbita esta referida al camino de un electrón al viajar alrededor del núcleo del átomo (ver orbitales).

emilio silvera

¿Quiénes somos? ¡Quién puede saber eso!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Bioquímica    ~    Comentarios Comments (1)

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 Resultado de imagen de El surgir de la primera célula vivaResultado de imagen de El surgir de la primera célula viva

Contestar la pregunta que hacemos en el títulio del trabajo es imposible, no había aquí nadie que pudiera escribir aquella crónica de acontecimientos en la que se pudiera contar la “llegada” del Ser Humano a nuestro planeta que, sería a base de evolucionar durante millones de años partiendo de otras formas más simples. Sólo podemos buscar los indicios (si existen) de lo que pudo pasar para que ahora, estemos aquí.

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Un día perdido en la noche de los tiempos… ¡Construimos las primeras ciudades!

Ess pregunta que ha estado en la mente de los seres humanos desde que en ellos estuvo presente el pensamiento en aquellas primeras Civilizaciones antiguas que todos tenemos en mente y que dejaron su huella que de una u otra manera, nos hablan de una evolución mental que, a veces, profundizaba en terrenos situados más allá de lo material. Cuando no se sabía entender los hechos ni se encontraban las respuestas, con frecuencia, se acudió a la mitología y a divinidades que eran portadoras de mágicos poderes y, de esa manera hemos estado caminando hasta llegar a los orígenes de la Ciencia que, comenzó una nueva etapa y en lugar de adjudicar lo inexplicable a los dioses, se empezó a investigar y observar empleando la lógica para acercarnos a lo desconocido, a los misterioso secretos de la naturaleza y, ¡nuestro origen! puede ser calificado del mayor secreto que el Universo esconde.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c0/Stromatolites.jpg

“Estromatolitos del precámbrico en la Formación SiyehParque Nacional de los GlaciaresEstados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un artículo en la revista Nature defendiendo que estas formaciones geológicas de hace 3.500 millones de años son fósiles debidos a cianobacterias1 y, por tanto, serían las señales de las formas de vida más antiguas conocidas.”

 

 

Ciertamente, cuando hablamos del origen de la vida, aún hoy en la segunda década del siglo XXI, las opiniones son diversas y siempre nos encontramos con dos grupos que la sitúan en diferentes lugares. En un pequeño libro, no por ello menos importante, del ruso A. Oparín, publicado en Moscú, en su lengua original en 1894 y denominado El Origen de la vida, nos habla de ese espinoso y trascendente tema sin necesidad de permanecer anclados en ideas ya desfasadas, entre los irreversibles adelantos científicos y el creacionismo bíblico que está fuera de lugar en nuestra época del big bang o primitiva explosión cósmica, la expansión del universo, el conocimiento del átomo y los primeros vuelos espaciales, donde ya no hay lugar para “mitos” y son los hechos los que deben prevalecer.

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Está claro que contestar a las preguntas: ¿Que es la vida? ¿Cómo llegó hasta aquí? ¿Está sólo en el planeta Tierra? ¿Cómo pudo hacer acto de presencia, eso que llamamos conciencia? No resulta nada fácil y, hasta tal punto es así que hasta el momento, nadie la supo contestar de una manera convincente y se dan respuestas que, más o menos originales y agudas, no dejan de ser conjeturas. La que más me gusta es que la vida, es la materia evolucionada hasta su más alto nivel, dado que, de alguna manera, nosotros mismos estamos hechos de los mismos materiales que todo lo que nos rodea.

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Existen dos puntos de vista que nos llevan al origen de la vida: El enfoque materialista y el otro idealista y espiritual, el primero es el que adopta A. Operín y el otro es el que muestra la doctrina del P. Teilhard de Chardin, ni uno ni otro tiene porqué abandonar los grandes descubrimientos científicos y tecnológicos. Sin embargo y a medida que ha ido transcurriendo el tiempo, ambas posturas se han alejado la una de la otra como consecuencia de que la Ciencia, nos ha ido mostrando los posibles caminos que la vida tomó para hacerse presente y, desde luego, nada tiene que ver con el espíritu que la vida hiciera su aparición en este mundo nuestro y, seguramente, en otros muchos mundos de la Galaxia y de otros mundos dispersos por el Cosmos.

Desde el punto de vista de la Biología, que es el más usado, hace alusión a aquello que distingue a los reinos animal, vegetal, hongos, protistas, arqueas y bacterias del resto de manifestaciones de la Naturaleza. Implica las capacidades de nacer, crecer, reproducirse y morir, y, a lo largo de sucesivas generaciones, evolucionar.

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                                                            Algunos hablan del “huevo cósmico”

Sin embargo, no parece que todo eso, sea exclusivo de lo que conocemos por vida, ya que, de alguna manera, si nos fijamos en una estrella desde que “nace” hasta que muere”, viene a enseñarnos que sigue el mismo camino que los seres vivos y ella también, nace, muere y se reproduce… a su manera. ¡Es todo tan complicado!

Claro que, cuando hablamos de la vida hay que ser respetuosos con las ideas que cada cual pueda tener al respecto. Será la fe de cada uno quien pueda llevarle a una u otra conclusión, o incluso, dejar esta en el aire con un gran signo de interrogación dentro de un agnósticismo (no ateísmo) latente que está aconsejado por los hechos más relevantes que la Ciencia nos pone delante de los ojos cuando de la vida se trata y lo que de ella, hemos podido llegar a saber.

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A estas alturas, ni la propia Iglesia Católica  excluye la teoría del mutacionismo moderado o evolucionismo dirigido que no escluye aquella idea de un primer y Supremo Hacedor. Ya en 1950, Pio XII en la Encíclica Humani Generis, recomendaba prudencia y no apasionamiento por una u otra tesis para aquellos que se dedicaban al estudio de tan delicados problemas y que, si no aparecía todo claro, se esperaba siempre a que nuevos descubrimientos iluminaran el remoto pasado de la vida y del universo.

Si nos centramos en el ser humano, los restos fósiles más antiguos confirman que durante la Era Cuaternaria, la Humanidad poseía fuertes restos morfológicos de las especies animales de las que pudo derivar. También algunos fósiles de simios que se acercaban, cada vez más, en su morfología, a las formas humanas.

Sin embargo aún el más antiguo de los hombres fósiles, hubo de poseer una capacidad cerebral mucho mayor que la de los simios actuales. Por tal motivo incluso los más acérrimos partidarios de la evolución rechazaron pronto que el hombre pudierta descender directamente del mono y se alinearon en dos escuelas fundamentales:

- La de los que afirmaban que el mono y el ser humano tenían un origen común en otro ser que no era ni Homo ni Pan, cuyo rastro se ha perdido por completo, o, al menos, nunca se ha podido encontrar. Las especies de los simios contemporáneos nuestros, “serían una degeneración”, mejor que una evolución de este antecesor común del ser humano y el mono.

- Y la de los que opinaban que el ser humano y el simio se parecen en lo somático, pero manifestaban que su antecesor no era el mismo, sino que el ser humano descendía de un ser distinto del antepasado del mono.

 

 

“Una de las especies humanas extintas mejor conocidas es el Homo erectus. Los restos de esta especie que proceden de China, se les dio el popular nombre de “hombre de Pekín”. A pesar que ninguna persona instruida negaría la existencia de estos seres en el pasado, los creacionistas les restan importancia diciendo mentiras sobre ellos.

La publicación creacionista “¿Abuelito?” de CHICK PUBLICATIONS dice respecto al hombre de Pekín: “Supuestamente databa de hace 500.000 años. Pero toda la evidencia ha desaparecido”

Pero, ¿Desapareció realmente toda la evidencia del “hombre de Pekín”? ¿No hay más restos del Homo erectus en Asía?

Los restos del “Hombre de Pekín” se hallaron entre 1921 y 1937, en el periodo entreguerras en un yacimiento a 40 kilómetros al sudoeste de Pekín llamado Zhoukoudian. El hallazgo consistía de una colección de cerca de 40 individuos en Zhoukoudian, entre ellos 5 calvarias (cráneos sin el esqueleto de la cara), numerosos dientes y restos del esqueleto postcraneal.

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En 1941, desapareció la colección de fósiles, en plena Segunda Guerra Mundial, mientras era enviada desde Pekín a Estados Unidos.

Sin embargo, la evidencia no desapareció del todo, pues el científico Franz Weidenreich realizó, previó a la desaparición, un estudio con fotografías, radiografías y réplicas de los fósiles. En excavaciones recientes se han encontrado nuevos restos que han encajado con las réplicas hechas por Weidenreich lo cual dice mucho de la honestidad del trabajo de este científico.

Los creacionistas desprecian las dataciones dadas para estos restos fósiles diciendo: “Supuestamente databa de hace 500.000 años”, para confundir al lector. Sin embargo, el yacimiento del Zhoukoudian no ha desaparecido. Sigue allí y los trabajos de estratigrafía que se han realizado muestran que los restos de la cueva abarca un período de 600.000 años, y los restos que quedaron enterrados en los sedimentos de Zhoukoudian tienen una edad entre 550.000 y 300.000 años.

Es cierto que los fósiles originales de la cueva de Zhoukoudian se perdieron en confusos hechos, pero algo que los creacionistas no mencionan es que existen otros yacimientos de Homo erectus en China e Indonesia.”

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Se cree que hace quince millones de años que comenzó la evolución que llevó hasta la aparición del ser humano. En procesos muy lentos y partiendo de otras formas de vida más elementales las mutaciones nos trajeron aquí.

Tampoco se ha llegado a ninguna conclusión satisfactoria con el hecho que plantea si la aparición del Ser humano tuvo lugar de una sola vez, derivando de una primitivoa pareja por multiplicación, toda la Humanidad (versión textual del Génesis) o si fueron más de una pareja procedentes de diversos lugares de la Tierra, ésta última tesis se está imponiendo últimamente con mucha fuerza.

El acuerdo sobre cuál o cuáles fueron la cuna  o “cunas” de la Humanidad. Se habla con fuerza del hemisferio austral pero ?dónde? Si el lugar o lugares, época y formas de nacimiento de la primera raza. o razas, humanas continúa siendo -¡y mucho más el de la vida!- y será con toda probabilidad, siempre, un gran misterio para la Ciencia y, cuando llegamos a este callejón sin salida, de alguna manera, sentimos frustración por intuir que nunca, podremos llegar a saber quiénes somos.

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Pocas dudas nos pueden caber a estas alturas de que, los materiales de la Vida se “fabricaron” en las estrellas. Más tarde, cuando éstas llegaron al final de sus vida expulsaron el material complejo que se transformaron en grandes nebulosas de las que surgieron nuevas esdtrella, nuevos mundos, y, nuevas formas de vida en aquellos planetas que reúnian las condiciones para ello.

Lo cierto es que tenemos una idea bastante aproximada de cómo pudo surgir la vida aquí en la Tierra pero, tampoco sabemos, a ciencia cierta, si su origen está en la propia Tierra, o, por el contrario, llegó desde fuera de ella. Lo que si sabemos con una claridad meridiana es que, los materiales necesarios para que la vida pudiera surgir, allá donde surgiera por vez primera, se transmutaron en las estrellas que, a partir del elemento más sencillo, el Hidrógeno, fusionó el Carbono, Oxígino, Nitrógeno y todos los demás de los que estamos hechos los seres vivos que pueblan la Tierra y -al menos para mí- otros muchos planetas del Universo.

 En alguna ocasión hemos comentando aquí sobre el origen de la vida en nuestro planeta, la evolución, nuestros orígenes y algunos dones que nos adornan como el del habla y, sin olvidar el crecimiento de nuestro cerebro que ha posibilitado que “naciera” ¡la mente! Sin embargo, no nos hemos parado a pensar en algunos aspectos de la historia que nos llevarían a comprender cabalmente y que esa “historia de la vida” adquiera algún sentido, que la podamos comprender en todo su esplendor. Uno de esos aspectos, quizás el principal, sea la diversidad metabólica de los microorganismos procariotas, un aspecto clave para explorar la historia de “la vida primigenia”.

Convendría que profundizáramos más (y, asombremos) con las numerosas formas de metabolismos que utilizan los procariotas para vivir y que averigüemos donde encajan estos minúsculos organismos del árbol de la via antes de que podamos seguir escuchando las historias que paleontólogos nos puedan contar de sus andanzas a la búsqueda de fósiles que nos hablen de aquella vida en el pasado.

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En la actualidad se acepta que los procariotas fueron los precursores de los organismos eucariotas. Sin embargo hay grandes diferencias entre esos dos grupos celulares. Una de esas diferencias reside en la organización génica y en los mecanismos de sintetizar el ARN mensajero. Algún trabajo biológico afirma que los eucariotas podrían proceder de cianobacterias termófilas ya que su organización génica recuerda rudimentariamente a la de los eucariotas.

Los organismos procariotas (bacterias y arqueas) y eucariotas (protistas, hongos, animales y plantas) comparten una bioquímica común, sin embargo difieren en un elevados número de procesos y de estructuras. A pesar de eso se considera a los procariotas como los precursores de la célula eucariota.  A lo largo de los años se han ido recogiendo datos experimentales que avalan esta teoría.

Sabemos que la vida en sí m ismo empezó, quizás hace unos tres mil quinientos millones de años (así lo dicen fósiles encontrados en rocas de esa edad), cuando los flujos de energía, las moléculas y la información se combinaron para formar la primera célula viva. Desconocemos en qué consistió aquella primera fuente de energía, pero hace unos quinientos millones de años las células habían desarrollado ya una maquinaria que podía recoger la luz de la estrella más cercana a nosotros, el Sol, la fuente última de toda energía que existe en la Tierra.  La luz se utilizaba para descomponer el agua (H2O), produciendo Oxígeno, que era emitido a la atmósfera, y liberando también protones y electrones que, al combinarse con el dióxido de carbono del aire, se utilizaban para formar las complejas moléculas de la vida. Este sencillo pero poderoso proceso de fotosíntesis hacia posible que la vida surgiera y se propagara rápidamente.

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El oxígeno es necesario para la supervivencia de la mayoría de las especies vivas en la Tierra. Pero la atmósfera del planeta no siempre contiene esta sustancia imprescindible para la vida, y uno de los misterios más grandes para la ciencia es conocer cómo y cuándo comenzó inicialmente la fotosíntesis del oxígeno, el proceso responsable de la producción del oxígeno a partir de la fotsíntesis.

La primera contaminación global y los primeros desastres ecológicos tuvieron lugar hace dos mil millones de años, cuando el Oxígeno, ese residuo tóxico de la fotosíntesis, comenzó a concentrarse en la atmósfera terrestre. El Oxígeno, la sustancia fundamental de la vida animal, es una molécula relativamente inestable y tóxica. De hecho, en en sí misma un tipo de radical libre y puede arrebatar electrones a otras moléculas, descomponiéndolas para formar otros radicales libres aún más tóxicos. Es la razón por la que la mantequilla y otros alimentos se vuelven rancios, el hierro se oxida y algunos anumales mueren en una atmósfera de oxígeno puro.

De la relación del Oxigeno y nosotros podríamos hablar muy extensamente pero, nos salimos del tema que os quería comentar y que, a estas alturas está acabando. Por cierto, es incluso posible que el Oxígeno de nuestra atmósfera fuera un veneno para hipotéticos seres extraterrestres invasores y nos librara de ellos por el simple hecho de que éste, no podría nunca ser su mundo.

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           Mirando el árbol filogenético de la Vida, nos damos cuenta de su diversidad y complejidad y, además, podemos ver con toda claridad que nosotros, sólo somos una pequeña “ramita” en toda su estructura.

Es cierto que, con mucha frecuencia, aparecen aquí trabajos que versan sobre la vida, ese misterio que nos lleva a querer buscar sus orígenes y a saber, cómo y para qué surgió aquí en el Planeta Tierra. Nos interesamos por cada uno de pasos evolutivos y nos llama la atención ese larguísimo ciclo que llevó la vida desde aquella célula replicante hasta los seres humanos. Pero, ¿hay algo más interesante que la Vida para poder estudiarlo? Seguramente con la Biología, Física, la Química y la Astrofísica, cada vez sabremos un poco más sobre tan inmenso misterio.

emilio silvera

¿Qué haríamos sin microbios?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Bioquímica    ~    Comentarios Comments (0)

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¿Sabías que estamos ligados genéticamente a nuestros amigos?
Veamos el artículo publicado en  El Español

Ciencia

Todo lo que les debemos a nuestros amigos los microbios

 

La Tierra alberga una inmensa variedad de “vida invisible” que la ciencia apenas está empezando a conocer y que en el futuro ofrecerá inmensas aplicaciones tecnológicas.

Imagen aumentada de E-Coli
                           Imagen aumentada de E-Coli Agricultural Research Service, EEUU
 

Microbios. Aunque no podamos verlos, somos muy conscientes de su existencia. Pero hasta hace apenas siglo y medio eran prácticamente desconocidos para la ciencia, hasta que Louis Pasteur y otros pioneros de la microbiología comenzaron a desvelar un mundo de vida invisible que está siempre presente a nuestro alrededor, sobre nosotros, incluso dentro de nosotros, y que suma más de la mitad de la biomasa del planeta.

Hoy se diría que los conocemos bien; hemos catalogado los beneficiosos, los indiferentes y los peligrosos. Contra estos últimos hemos obtenido, precisamente gracias a otros microbios, todo un arsenal de antibióticos que han conseguido reducir las enfermedades bacterianas a una preocupación de segundo orden en los países desarrollados. Empleamos jabones antibacterianos, e incluso calcetines antibacterianos. Comemos alimentos esterilizados y dominamos las reglas caseras para protegernos de sus estragos; hasta un niño sabe que una chuche caída al suelo debe desecharse porque se ha contaminado con bacterias.

 

 

 

Resultado de imagen de LOs microbios que conviven con nosotros

Y sin embargo, en este siglo XXI estamos descubriendo que nos falta mucho por saber de los microbios. Hace unos días nos sorprendía la noticia de que estábamos completamente equivocados respecto a la cantidad de habitantes bacterianos que albergamos en nuestro cuerpo. Durante décadas hemos manejado el dato de que las células microbianas en nuestro organismo superaban a las nuestras en una proporción de 10 a 1, una estimación elaborada por el microbiólogo Thomas Luckey en 1972 y que nadie se había preocupado de revisar.

Ahora lo ha hecho un equipo de investigadores de Israel y Canadá basándose en el conocimiento actual, y el resultado es que el cálculo de Luckey estaba pasado de rosca: el cuerpo de un hombre de 70 kilos, dice el nuevo estudio, está compuesto por unos 30 billones de células, y contiene unos 39 billones de bacterias. Es decir, que la proporción es solo de 1,3 bacterias por cada célula humana. Las cifras son tan similares, escriben los científicos, que “cada episodio de defecación, que excreta en torno a un tercio del contenido bacteriano del colon, puede desplazar la proporción a favor de las células humanas”. Así que ya lo sabe: usted es más usted después de ese rato íntimo en el baño.

Zombis bajo control bacteriano

 

 

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Cierto que este descubrimiento es más bien recreativo. En cambio, no lo son los hallazgos más recientes sobre lo que todas estas bacterias hacen por nosotros. Es bien conocido su papel en la digestión, así como las obvias repercusiones de esta función en el bienestar de nuestras tripas. Hasta tal punto nuestra salud depende de la flora microbiana que en los últimos años se ha popularizado una técnica terapéutica tan innovadora como escatológica (y que solo debe ser practicada por especialistas, pese a que algunos vídeos en YouTube pretendan instruir sobre el “hágalo usted mismo”): el trasplante fecal, consistente en repoblar el colon de un paciente con bacterias de una persona sana. Este método ha demostrado gran eficacia en el tratamiento de infecciones resistentes y actualmente se estudia también para la enfermedad inflamatoria intestinal.

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Pero lo que hasta hace unos años nadie podía sospechar es que las bacterias del tubo digestivo no solo mandan sobre nuestra salud intestinal. El descubrimiento de que ciertos microbios de la flora producen sustancias con efecto neurotransmisor, cuyo lugar natural de acción son las neuronas, fue en principio considerado como una extravagancia biológica. Hoy ya no lo es; por el contrario, es la base de lo que se ha llamado un nuevo paradigma de la neurociencia: el eje intestino-cerebro.

Las investigaciones recientes muestran que nuestro microbioma intestinal afecta a nuestro órgano sapiente, probablemente a través de mecanismos neuroendocrinos, y que esta insospechada conexión modula “el desarrollo cerebral y los fenotipos de comportamiento”, según una revisión sobre la materia. En concreto, dicen los científicos, “las alteraciones en el microbioma intestinal pueden desempeñar un papel fisiopatológico en enfermedades cerebrales humanas, incluyendo desórdenes del espectro autista, ansiedad, depresión y dolor crónico”.

El poder de nuestra flora intestinal no acaba ahí. Un estudio reciente ha descubierto que las bacterias digestivas controlan incluso nuestro apetito: cuando han obtenido suficientes nutrientes de nuestro almuerzo, producen proteínas que nos envían al cerebro una señal de saciedad; por increíble que parezca, en cierto aspecto somos como zombis bajo su control.

La momia de Ötzi, el hombre del hielo, también tiene valiosos microbios.
          La momia de Ötzi, el hombre del hielo, también tiene valiosos microbios.

Otras investigaciones han revelado que nuestro microbioma varía con ciertas medicaciones o con enfermedades como la obesidad, la diabetes o la anorexia, y que incluso viene determinado por el hecho de si nacemos por cesárea o parto. Se comprende así que el estudio de nuestros microbios es hoy un área pujante de investigación que ha inspirado ambiciosas iniciativas como el Proyecto Microbioma Humano, lanzado en 2008 por los Institutos Nacionales de la Salud de EEUU.

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La investigación de nuestra vida interior no deja de sorprendernos. Los estudios han determinado que cada uno transportamos nuestra nube personal de microbios, como una huella dactilar microbiana, y que cada persona que visita nuestra casa nos deja como regalo 38 millones de bacterias por hora. Un beso apasionado de diez segundos transfiere de boca a boca unos 80 millones de bacterias; y lejos de resultar asqueroso, algunos microbiólogos sostienen que precisamente este podría ser el motivo por el que los humanos inventamos el beso. Los microbios ahora también pueden servir para determinar la hora y el lugar de un crimen, o para rastrear las antiguas migraciones humanas. Esto último se ha logrado analizando el microbioma de Ötzi, una momia de 5.000 años hallada en el hielo de los Alpes y que llevaba la bacteria Helicobacter pylori, causante de la úlcera gástrica.

Planeta bacteria

 

 

 

Un estudio  afirma que los seres vivos son más numerosos de lo que se creía

Pero naturalmente, fijarnos en nuestra propia flora es solo una minúscula parte de la historia. Los microbios están presentes desde el subsuelo de las fosas oceánicas hasta decenas de kilómetros de alturasobre nuestras cabezas. Los científicos calculan que cada mililitro de agua marina hospeda unos 100.000 microbios, y que un litro puede contener más de 20.000 especies bacterianas distintas.

“Yo calcularía que en la Tierra existen 1.000 millones de especies de bacterias y arqueas, y solo se han nombrado unas 15.000″, expone a EL ESPAÑOL Jonathan Eisen, microbiólogo de la Universidad de California en Davis. “Apenas hemos empezado a tener una ligera idea; hay millones de especies animales, cada una con su propia comunidad de microbios, pero no sabemos casi nada del 99,999% de esos microbiomas”. Una parte del problema a la hora de analizar todo este mundo invisible es que muchas de estas bacterias se resisten al cultivo: menos del 1% de las especies presentes en cualquier muestra crecen en el laboratorio por los métodos tradicionales.

Esta imagen de microscopio muestra algunas de las bacterias que habitan en la placa bacteriana de nuestras bocas.

 

 

 

 

Esta imagen de microscopio muestra algunas de las bacterias que habitan en la placa bacteriana de nuestras bocas.

En nuestro cuerpo viven unos 48 billones de bacterias, 60 billones de virus y varios miles de millones de hongos.

“Dentro del organismo humano conviven trillones de especies microscópicas, en su mayoría con funciones definidas que ayudan en muchos procesos de nuestro metabolismo o nos protegen de la acción de otros microorganismos que sí podrían resultar dañinos.

Se ha calculado que un humano tiene cerca de 37 billones (millones de millones) de células corpóreas y por cada una de ellas hay cerca de 1,3 bacterias, es decir, unas 48 billones. Esto sin contar el número de virus, que ronda en unos 60 billones. Además, en el cuerpo habitan varios miles de millones de hongos y millones de ácaros. Todos felices y contentos”, apuntó Edgardo Moreno, microbiólogo especialista en Inmunología, Microbiología Celular y Enfermedades infecciosas y miembro de la Academia Nacional de las Ciencias (ANC).”

 

Hay millones de especies animales, cada una con su propia comunidad de microbios, pero no sabemos casi nada del 99,999% de esos microbiomas

 

Por suerte para los microbiólogos, nuevas tecnologías han venido en su auxilio: la metagenómica consiste en secuenciar en masa el ADN presente en una muestra heterogénea, para después separar las secuencias de cada especie gracias a herramientas bioinformáticas avanzadas. Estas técnicas han permitido avanzar pasos de gigante: “Estamos inmersos en una revolución, pero solo estamos al comienzo de esa revolución”, apunta Eisen. Microbiólogos como Rob Knight, de la Universidad de California en San Diego, hablan de una “edad de oro” de la ciencia microbiana. “La caracterización química nos permite saber también qué están haciendo esos microbios”, señala Knight a EL ESPAÑOL.

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          No somos conscientes de lo mucho que les debemos a estos pequeños “seres”

Knight y Eisen son dos de los responsables del Proyecto Microbioma Terrestre (EMP, en inglés), una colosal iniciativa lanzada en 2010 que reúne a 600 científicos de varios países con el fin de secuenciar unas 200.000 muestras tomadas de los rincones más dispares del planeta, para así obtener en torno a medio millón de genomas microbianos. “Queremos comprender las variaciones de las comunidades microbianas a lo largo de las escalas espaciales y temporales, y entender qué motiva estas variaciones”, dice Knight.

El director del EMP, Jack Gilbert, del Laboratorio Nacional Argonne en Illinois (EEUU), explica a este diario que el conocimiento del microbioma terrestre equivale a comprender cómo funciona nuestro planeta: “Su papel global relevante es reciclar los nutrientes y los compuestos químicos; básicamente recirculan toda la materia y la energía de los ciclos globales”. En resumen, el objetivo del EMP no es ni más ni menos que secuenciar la Tierra.

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El EMP publicará sus primeros resultados globales a lo largo de este año. Sus responsables, que subrayanla necesidad de aunar esfuerzos para desarrollar nuevas tecnologías microbiológicas aún más punteras, estiman que en diez años podrán llegar las aplicaciones: microbios rediseñados por ingeniería genética que facilitarán avances revolucionarios en la medicina, la industria, la sostenibilidad ambiental o las fuentes renovables de energía, entre otros campos. Las posibles utilidades casi rayan en la ciencia ficción.

Actualmente se habla de bacterias oceánicas capaces de comerse el dióxido de carbono de la atmósfera para combatir el cambio climático; ya se estudia el uso de microbios para producir perfumes y fragancias, o incluso para generar electricidad a partir de la orina con el fin de cargar, por ejemplo, nuestros teléfonos móviles. El mundo de los microbios aún nos reserva extrañas y apasionantes sorpresas. “Y aún hay mucho por descubrir”, concluye Knight.