3. La vida i la seva evolució

žFa uns 13.800 M (M=Milions d’anys) que es va originar l’Univers.ž Fa 4600 M es va originar el Sistema Solar i la Terra.ž Fa uns 3800 M es va consolidar l’escorça sòlida de la Terra i es va formar l’atmosfera, els oceans i els mars.ž Fa 3600 M es va originar la vida sobre la Terra.

3.1. Com es va originar la vida a la Terra?

Existeixen moltes teories científiques sobre l’origen de la vida sobre la Terra:

1. Per la generació espontània a partir de la matèria inanimada:

Hi ha registres que mostren que Aristòtil creia que la vida es podia generar a partir de matèria inanimada. Més endavant es va demostrar que no era així.

ž En temps de Francesco Redi (s. XVII) la gent creia que els éssers vius es podien generar de la matèria inanimada: Redi, va posar en tres recipients : 1, 2 i 3, un tros de carn. El primer el va deixar destapat, el segon el va tapar amb un pergamí i el tercer amb una fina gassa. Després de varis dies va observar que només apareixien cucs en el primer . 

ž Louis Pasteur (s. XIX) va posar brou de carn en un matràs (1).  Li va allargar el coll donant-li forma de S i ho va escalfar fins a l’ebullició (2).  Va observar que, després de refredar-lo, en el caldo de carn no es desenvolupaven microorganismes i que es mantenia no contaminat inclús després de molt temps. Si es trencava el coll (3) o s’inclinava el matràs fins que el caldo passés per la zona en forma de S, aquest es contaminava en poc temps.

Així doncs, és possible que la vida es produís per generació espontània?

Els experiments de Redi  i Pasteur van demostrar que la generació espontània no era possible i que la vida no es va poder originar per generació espontània.

2. Teoria sobre l’origen abiòtic dels éssers vius

Al segle XX, un científic rus, Aleksandr Oparin, va plantejar una nova teoria “Sobre l’origen abiòtic dels éssers vius” i que parteix de:

  • La vida es va formar a la Terra de forma espontània a partir de matèria inerta.
  • L’aparició de la vida va anar precedida d’un llarg període d’evolució química.
  • A partir d’aquests compostos orgànics es formarien els primers éssers vius. 

El 1952, Stanley Miller i Harold Clayton Urey de la Universitat de Chicago, van realitzar un experiment on es va demostrar per primera vegada que es poden formar molècules orgàniques, espontàniament, a partir de substàncies inorgàniques simples, en condicions ambientals adequades. L’experiment va ser clau per donar suport a la teoria del brou primordial en l’origen de la vida, d’Aleksandr Oparin i J. B. S. Haldane.:

  • Va realitzar un experiment per contrastar la hipòtesi d’Oparin.
  • Va dissenyar un aparell en el que simulava les condicions d’una atmosfera primitiva.
  • L’experiment va consistir en sometre una barreja de metà (CH4), amoníac (NH3), hidrogen (H2i aigua (H2O) a descàrregues elèctriques d’alt voltatge. 
  • El resultat va ser l’obtenció de molècules orgàniques (principalment aminoàcids), usades per les cèl·lules com pilars bàsics per sintetitzar les seves proteïnes.

En experiments posteriors al de Miller, s’han obtingut nucleòtids.

3. Teoria de la panspèrmia

Al segle XIX diversos científics defensen que les primeres formes de vida han arribat de l’espai.

Al 1906, Svante Arrenhius suggereix que formes de vida diminutes (espores bacterianes) escapades d’algun planeta i transportades per radiació lluminosa es van desplaçar per l’espai i podrien haver innoculat vida a diferents zones de la galaxia.

Actualment què sabem…

Arguments a favor:

  • Presència de compostos orgànics (aminoàcids) en alguns meteorits caiguts a la Terra.
  • Bacteris a la Terra que viuen en condicions extremes.
  • Està provat que de forma excepcional hi ha essers vius capaços de sobreviure a l’espai exterior, p e: Tardígrads
https://vimeo.com/136745994

Arguments en contra:

  • Encara no hi ha evidències de vida extraterrestre

4. La hipòtesi de l’origen a les fonts hidrotermals

Les fonts hidrotermals es van descobrir l’any 1977 a l’Oceà Pacífic. Són unes xemeneies submarines, pròximes a les dorsals oceàniques (2.000-4.000m de profunditat), on brota aigua molt calenta (350ºC) i rica en elements químics inorgànics (com els compostos de sofre, H2S).

Hi habiten nombroses espècies submarines sense accés a la llum solar. Utilitzen l’energia continguda en els compostos de sofre. Són organismes QUIMIOSINTÈTICS. Les condicions de vida recorden a les de la Terra primitiva.

En l’atmosfera primitiva no hi havia capa d’ozó que protegís la Terra dels raigs UV. Dona que la radiació UV destrueix qualsevol forma de vida era impossible que que hi hagués vida a la superfície. 

Segons aquesta hipòtesi, la vida sorgiria a les profunditats de l’oceà, prop de les fonts hidrotermals, on el gruix d’aigua protegiria els primers microorganismes de la radiació UV.

L’energia calorífica d’aquests indrets permetria la formació de molècules complexes (condicions semblants a les que van donar lloc a la sopa primitiva).

Segons aquesta teoria, les primeres cèl·lules van aparèixer a les profunditats del fons oceànic fa 3,800 Ma. Es nodrien a partir de substàncies disponibles en aquest indrets profunds. 

Quan aquesta matèria s’esgota, les cèl·lules aprenen a fabricar matèria orgànica a partir de CO2 de l’aigua i de l’energia continguda als compostos sulfurats de les fonts hidrotermals, produint glúcids simples (QUIMIOSíNTESI).

La vida va canviar el planeta

  • 3.800 milions d’anys: Aparició de les primeres formes cel·lulars (quimiosíntesi)

  • 3.500 milons d’anys: Colonització de zones superficials. Aprofitament de l’energia solar. Aparició fotosíntesi. 

  • 2.500 milions d’anys: Sorgeixen els cianobacteris. Alliberen oxigen a l’atmosfera com a residu de la fotosíntesi.

LA FOTOSÍNTESI CANVIA LES CONDICIONS AMBIENTALS:

La producció de compostos orgànics a partir de diòxid de carboni disminuiria els nivells de CO2 atmosfèric → disminució de l’efecte hivernacle → disminució de la temperatura fins l’assoliment de la temperatura apta per la vida. 

L‘O2 alliberat durant milions d’anys generaria la capa d’ozó (O3), que protegiria la superficie terrestre de la radiació UV possibilitant l’evolució de formes de vida aquàtiques i també terrestres. 

La importància de LA CAPA D’OZÓ

  • Filtra les radiacions solars UV perjudicials. 
  • Sense la capa d’ozó la vida a la Terra no seria possible: 
    • Destrucció del fitoplàncton (alteració de la cadena alimentària als oceans).
    • Afectació del creixement en plantes.
    • Problemes de salut: càncer de pell , afebliment de les defenses, problemes de visió en persones i animals. 

[Ampliació] Resumint…

Pots posar subtítols en anglès

Què és la vida? És el mateix vida que viure?

Una definició que s’ha utilitzat durant molt de temps és que la vida allò que neix, creix, es reprodueix i mor.

Pensem…

El Sol és una estrella que va néixer fa aproximadament 6000 milions d’anys i molt probablement morirà en uns 5000 milions més → Està viu?

Font: institutb7.cat

Els bacteris no creixen ni envelleixen → Estan vius? Quan un bacteri es divideix en dos, quin dels dos neix?

Els virus informàtics es reprodueixen → Estan vius?

Font: Wikimedia Commons Virus Blaster

Els virus només poden sobreviure infectant altres cel·lules →  Estan vius?

Font: Wikimedia Commons. SARS-CoV-2

Actualment encara s’està debatent què és la definició de vida. Tot i això la definició més acceptada és : La vida és la capacitat de dur a terme 3 funcions vitals: reproducció, relació i nutrició.

Per tant … És el mateix vida que viure?

Viure és l’acció o execució de la vida, és la capacitat de relacionar-se i estar actiu amb el medi que envolta.

P. ex: Els tardígrads