CMC 1r BATX Origen de la vida

1. TEORIA DE LATEORIA DE LA
SÍNTESI ABIÒTICASÍNTESI ABIÒTICA
TEORIES SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDATEORIES SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDA

2. COM ES VA ORIGINAR LA VIDA A LA TERRA?COM ES VA ORIGINAR LA VIDA A LA TERRA?
Un cop establert, a partir dels experiments de Pasteur, que només la
vida podia generar vida (biogènesi), quedava encara una gran pregunta
per contestar:
I el primer ésser viu, com es va formar? Quines són les condicions per
a què es formi la vida?
Refusada la generació espontània, la qüestió de l'origen de la vida es va
centrar en intentar explicar l'origen de la primera cèl·lula.
Els coneixements en astronomia i de l'origen del sistema solar permetien
especular sobre les condicions en què va sorgir aquesta cèl·lula.
A principis de segle XX sorgeixen les primeres teories que intenten donar
explicació a l'origen de la vida al planeta Terra.

3. TEORIA DE LA SÍNTESI ABIÒTICA OTEORIA DE LA SÍNTESI ABIÒTICA O
TEORIA QUIMIOSINTÈTICATEORIA QUIMIOSINTÈTICA
La teoria de la síntesi abiòtica sobre l'origen de la vida proposa que la
vida té un origen abiòtic, és a dir, que es va formar a partir de precursors
inorgànics. Aquesta teoria es coneix també amb el nom de teoria
quimiosintètica.
Aquesta teoria va ser formulada per Oparin i Haldane, de manera
gairebé simultània i independent.
Més tard aquesta teoria seria confirmada pels experiments de Stanley
Miller i Harold C. Urey.
Altres científics que han col·laborat en demostrar la seva validesa són
Juan Oro, Sydney W. Fox i Alfons L. Herrera.

4. LA TEORIA D'OPARIN-HALDANELA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
Aleksandr Ivanovich Oparin
(1894 - 1980)
Bioquímic rus
John Burton S. Haldane
(1892 - 1964)
Biòleg britànic
El primer conjunt d'hipòtesis
verificables sobre l'origen de
la vida va ser proposat per
Oparin i Haldane, que
treballaven de forma
independent.
Oparin va exposar les seves
idees sobre l'origen de la vida
a 1922 i les va publicar en
1924.
Haldane desconeixia el treball
d'Oparin i el 1929 publicava
idees similars.
Aquesta teoria es basa en les condicions fisicoquímiques que van existir a la
Terra primitiva i que van permetre el desenvolupament de la vida.

5. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
PRIMERES ETAPES DE L'ORIGEN DELS ÉSSERS VIUS
1) El punt de partida, fa 3800 m.a.
L'atmosfera primitiva estava formada per: metà (CH4
), amoníac (NH3
),
hidrogen (H2
) i vapor d'aigua (H2
O). Era una atmosfera reductora i
anaeròbia (no contenia O2
).
No obstant això en aquestes
substàncies estaven els
principals bioelements que
formen la matèria viva:
carboni (C), nitrogen (N),
hidrogen (H) i oxigen (O).

6. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
2) Formació de biomolècules
Les radiacions solars i les descàrregues elèctriques van proporcionar
l'energia suficient perquè els components de l'atmosfera reaccionessin i
es formessin les primeres biomolècules: compostos orgànics senzills com
els que ara formen els principals compostos dels éssers vius.

7. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
3) Polimerització
Es van formar així, sucres, greixos simples, aminoàcids i altres molècules
senzilles que van reaccionar entre si per donar lloc a molècules més
complexes: proteïnes, greixos complexes, polisacàrids i àcids nucleics.

8. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
3) Polimerització
Es van sintetitzar proteïnes que van servir com a material estructural en la
formació de les cèl·lules primitives i algunes van poder actuar com enzims,
accelerant la velocitat de les reaccions i amb això el ritme de l'evolució química.
Molècules d'àcids nucleics que al contenir la informació genètica, van poder
determinar l'estructura de les proteïnes. La possible ocurrència de mutacions va
poder permetre la síntesi de nous tipus d'àcids nucleics amb propietats noves.
La síntesi de carbohidrats i lípids que van poder actuar com a material
estructural i font d'energia en la formació de les cèl·lules primitives.
La síntesi de nucleòtids com l'ATP, que va constituir una font d'energia estable.

9. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
4) El brou primitiu o sopa primordial
Segons Oparin, els compostos orgànics que es van formar a
l'atmosfera van ser arrossegats cap als mars per les pluges i
allí, al llarg de milions d'anys, es van concentrar formant una
dissolució espessa d'aigua i molècules orgàniques i inorgàniques
que ell va anomenar "brou primitiu".

10. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
5) Formació de coacervats
En aquest "brou primitiu" algunes molècules van
formar membranes, originant unes estructures
esfèriques anomenades coacervats.
Oparin i Haldane van demostrar que es formen
membranes lipídiques en absència de vida i va obtenir
en el curs dels experiments unes gotes riques en
molècules biològiques i separades del medi aquós per
una membrana rudimentària.
A aquestes gotes les va
anomenar coacervats.

11. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE
5) Els coacervats precursors de les cèl·lules procariotes
Alguns coacervats van poder concentrar en el
seu interior enzims amb què fabricar les seves
pròpies molècules i obtenir energia.
Finalment, alguns van poder adquirir el seu
propi material genètic i la capacitat de
replicar-(reproduir-se). Es van formar així els
primitius procariotes.

12. SÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANESÍNTESI ABIÒTICA: LA TEORIA D'OPARIN-HALDANE

13. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY
El 1953, els bioquímics Stanley L. Miller (1930-
2007) i el seu professor Harold C. Urey (1893-1981)
de la Universitat de Chicago van construir un
aparell que tractava de reproduir les condicions
d’atmosfera primitiva postulades per Oparin i
Haldane, dissenyant un dels experiments més
importants de la història de la biologia.
L'experiment de Miller i Urey va representar la
primera demostració científica que es podien
formar espontàniament molècules orgàniques a
partir de substàncies inorgàniques simples, en unes
condicions ambientals similars a les que va
descriure Oparin per a la Terra primitiva.
Stanley Miller
Harold Urey
Nobel de Qímica 1934

14. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY
Van dissenyar un tub que contenia la majoria dels gasos (hidrogen, metà, amoníac
i vapor d’aigua), similars als existents en l'atmosfera primerenca de la Terra, i una
piscina d'aigua que imitava l'oceà.
Els elèctrodes van descarregar un corrent elèctric dins de la cambra plena de gas
que es trobava a una temperatura de 80ºC (simulaven l’atmosfera primitiva, la
temperatura de la terra i les descàrregues dels llamps).
Van deixar que l'experiment es succeís durant una setmana sencera, i després
analitzaren els continguts a la piscina líquida.
Es van adonar que diversos aminoàcids orgànics s'havien format de manera
espontània a partir d'aquests materials inorgànics simples. Aquestes molècules es
van unir a la piscina d'aigua i van formar coacervats.

15. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY
Diagrama del muntatge usat per Stanley Miller per simular les descàrregues dels llamps en
l'atmosfera primitiva.

16. L'EXPERIMENT DE MILLER I UREYL'EXPERIMENT DE MILLER I UREY
L'experiment de Miller i Urey demostrava per primera vegada que era
possible que la Terra primitiva hagués evolucionat de condicions abiòtiques
(sense vida) a condicions prebiòtiques (prèvies a la vida), la possibilitat de
la síntesi de molècules orgàniques a partir de compostos inorgànics en un
ambient aquós.
El 1959, el científic català Joan Oró (1923-2004) va
aconseguir per primera vegada la síntesi abiòtica de
l’adenina, un dels components del DNA i el RNA, a
partir de àcid cianhídric i amoníac en una solució
aquosa.
També fou el primer científic a apuntar als cometes com a portadors de molècules
orgàniques a la nostra biosfera primerenca. Aquesta conjectura, formulada el
1961, actualment és àmpliament acceptada.
Els cometes són rics en carboni i aigua, de manera que porten molècules
precursores basades en carboni com els aminoàcids.

17. TEORIES ACTUALS SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDATEORIES ACTUALS SOBRE L'ORIGEN DE LA VIDA
Hipòtesi d’Oparin
actualitzada
Els components de protobiont que primer es van formar
van ser les membranes; després, els coacervats; després,
les proteïnes enzimàtiques i, finalment, els gens.
Hipòtesi d’Eigen o
de l’ARN primitiu
La primera molècula d’ARN es va formar a partir de
nucleòtids solts.
Primer van aparèixer els gens en forma d’ARN; després els
enzims i, finalment, la membrana plàsmica.
Hipòtesi de Cairns-
Smith o dels cristalls
d’argila
Primer es van formar els cristalls dels minerals de l’argila;
després, els enzims; posteriorment les membranes i,
finalment, els gens en forma d’ARN.
Hipòtesi de les
fonts hidrotermals
Les molècules orgàniques senzilles i la seva unió per
formar molècules més complexes s’haurien pogut produir
a l’interior de cavitats de roques volcàniques formades
a partir de les erupcions submarines.

18. LES FONTS HIDROTERMALS SUMARINES:LES FONTS HIDROTERMALS SUMARINES:
POSSIBLE ESCENARI PER A L'ORIGEN DE LA VIDAPOSSIBLE ESCENARI PER A L'ORIGEN DE LA VIDA
Les condicions de vida que regnen en la
proximitat d'aquestes fonts recorden bastant a
les de fa 3.500 milions d'anys. Per això alguns
investigadors defensen la idea que la vida va
aparèixer en el fons oceànic, prop d'aquestes
fonts hidrotermals, i no en la superfície, en les
basses litorals exposades a llum solar intensa.
En l'oceà Pacífic a molts milers de metres de profunditat, s'han
descobert fonts hidrotermals d'aigua que brolla a una
temperatura de 350 ºC i està carregada de nombroses
substàncies, entre elles compostos de sofre. Al voltant
d'aquestes fonts abunda la vida i proliferen uns bacteris
quimiosintètics que extreuen la seva energia dels compostos de
sofre i que, d'aquesta manera, reemplacen als organismes
fotosintètics.

19. VídeosVídeos
Cómo empezó la vida 1ª parte
Cómo empezó la vida 2ª parte
El experimento de Miller