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EL ORIGEN DE LA VIDA- EVOLUCIÓN PREBIÓTICA
Apunte de la cátedra de Introducción a la Biología – LIGA –
Facultad de Humanidades y Cs.Sociales. (Extraído de varias fuentes)
2010
Desde el punto de vista físico, las células pueden considerarse como unos conjuntos complejos de 
moléculas orgánicas que se auto organizan y auto replican, que son capaces de intercambiar energía y 
materia con su entorno (sistemas abiertos), gracias a unas reacciones orgánicas consecutivas catalizadas 
por enzimas y que funcionan a base de una máxima economía de materiales y de procesos. Se han 
identificado a muchos de los componentes moleculares de las células, y se ha visto cómo las células 
obtienen y utilizan la energía, y cómo se replican. Ahora bien: ¿Cómo surgieron las biomoléculas? ¿Cómo 
estas biomoléculas «aprendieron» a interaccionar entre sí y a organizarse? ¿Cómo surgieron las primeras 
células - o la primera estructura “viva”- a partir de moléculas orgánicas? ¿Cómo se desarrollaron las 
primeras células, para constituir el extraordinario abanico de formas vivas que hoy conocemos?
Hasta no hace mucho tiempo, el interrogante del origen de la vida se consideraba como una pura 
especulación de gabinete, con pocas esperanzas de poder conseguir una información concluyente. Pero 
en las cuatro últimas décadas se han hecho muchos progresos científicos, que apoyan la opinión de que se 
pueden deducir respuestas válidas para algunas de estas cuestiones fundamentales, y de que por lo menos 
algunas de las etapas del origen de las biomoléculas pueden simularse en el laboratorio. Aunque este 
tema no puede salir todavía del campo especulativo, su estudio puede algún día revelar nuevos detalles de 
la biología molecular, y proporcionar una visión más clara que la que hoy poseemos sobre los axiomas 
fundamentales que rigen la lógica molecular de la materia viva.
Hace aproximadamente unos 5.000 millones de años, la estrella que es nuestro sol comenzó su 
existencia. Este sol se formó como otras tantas millones de estrellas, a partir de la acumulación de 
partículas de polvo cósmico y gases de Hidrógeno y Helio, junto gran cantidad de partículas subatómicas. 
Esta inmensa nube cósmica se fue condensando lentamente, a medida que los átomos y partículas eran 
atraídos unos por otros por las fuerzas gravitatorias, cayendo hacia el centro de la nube. Cuando esta 
aglomeración en el centro se hizo más densa, más partículas y átomos chocaban entre sí y la temperatura, 
entonces, subía, tornándose cada vez más caliente, hasta que los átomos terminaron fusionándose, 
desprendiéndose cantidades increíbles de energía nuclear. Pero....¿ Cómo se formaron los planetas?. 
Según las teorías actuales, éstos se formaron a partir de restos de polvo y gases que giraban alrededor del 
sol... a medida que la masa de éstas aumentaba, otras partículas eran atraídas por la gravedad de las 
masas más grandes, hasta terminar recogiendo casi toda la materia suelta cercana a sus órbitas.
Hay dos teorías en boga sobre el origen de la Tierra y, en una de ellas, se involucra la luna también……..
La primera de ellas postula que la Tierra se formó hace unos 4800 millones de años atrás, por 
condensación de una nube de gases y polvo. Dado que una gran parte del polvo contenía elementos 
radiactivos, su desintegración en el interior de la tierra generaba mucho calor, de suerte que la temperatura 
de la superficie de la tierra era muy superior a la actual. Todavía hay mucha controversia e incertidumbre 
en relación con la composición de la atmósfera primitiva, la cual, en parte, procedía del interior terrestre. Sin 
embargo, todo parece indicar que la misma se hallaba compuesta por grandes concentraciones de gases 
de H, He, contenía mucho nitrógeno y tenía carácter reductor; era rica en hidrógeno, metano, amoníaco y 
agua pero el hidrógeno pronto desapareció, lo mismo que el helio, probablemente debido a su ligereza y a 
la ausencia de una gravedad importante. Con el tiempo otros componentes más oxidados, como el 
monóxido de carbono, aumentaron de concentración. Lo más probable es que la atmósfera, en los tiempos 
del origen de la vida, fuera aún notablemente reductora y no contuviera oxígeno. 
OTRA TEORÍA DE LA FORMACIÓN DEL SISTEMA TIERRA-LUNA Y TEORÍA COMETARIA DEL ORIGEN DE LA 
VIDA…………………………………
Este modelo es denominado de grandes colisiones primordiales se ve corroborado y unificado con una 
reciente teoría de A.G. W. Cameron, que ha sido contrastada con los estudios realizados mediante 
supercomputadoras. De acuerdo con esta teoría, un cuerpo celeste con la masa aproximada del planeta 
Marte chocó con nuestro protoplaneta, inyectando hierro en el núcleo de la Tierra y causando la fusión y 
eyección en órbita terrestre de la parte externa del planeta, que finalmente se agregó formando nuestro 
satélite natural, la luna. Así se explica la formación del sistema Tierra-Luna con todas sus peculiaridades 
físicas y químicas. Después de esta colisión catastrófica, nuestro planeta quedó desprovisto de la casi 
totalidad de compuestos volátiles de la hidrosfera y de la atmósfera. Eso quiere decir que estos compuestos 
tuvieron que ser recuperados posteriormente mediante la captura gravitacional de cometas y otros cuerpos 
primitivos. De acuerdo con algunos cálculos, la cantidad de materia cometaria capturada por la Tierra 
primitiva fue de 1023 gr., que es más de 10.000 veces superior a la masa de la biosfera actual. Como 
confirmación y extensión de esta teoría, cálculos más recientes indican que la masa cometaria total 
capturada podría llegar hasta 1025 gr., lo cual equivaldría a la masa de todos los océanos terrestres, hecho 
que es compatible con la idéntica composición isotópica (Hidrógeno/Deuterio) del agua del mar y la del 
cometa Halley. 
Dependiendo de las velocidades y del ángulo de intersección orbital, las colisiones cometarias fueron más o 
menos catastróficas. En el peor de los casos las moléculas presentes en los núcleos de los cometas deben 
haber sido descompuestas por altas temperaturas y presiones generadas por las ondas de choque de las 
explosiones que resultaron. No obstante, en las condiciones anóxicas que se encontraba la atmósfera 
prebiótica, los radicales y moléculas excitadas producidas por la colisión deben haber formado 
posiblemente compuestos orgánicos más complejos por procesos de recombinación. Estas conclusiones 
han sido confirmadas por experimentos realizados recientemente por científicos rusos. Algunas de las 
moléculas cometarias, como el cianuro de hidrógeno (Acido cianhídrico), son bastante tóxicas. Resulta 
aparentemente paradójico que la Tierra primitiva, al inicio de ser escenario de la aparición de la vida, se 
encontrase infinitamente mucho más contaminada por compuestos tóxicos para la vida que la Tierra actual.
También la primera de estas teorías se refiere a la presencia de Cianuro de Hidrógeno…….Al irse 
enfriando esa masa incandescente que era la Tierra y luego de unos cuantos millones de años, la 
superficie comenzó a formar una corteza externa, formándose las primeras rocas sólidas, que según 
dataciones de isótopos más o menos recientes, tienen aproximadamente 4.100 millones de años. La 
atmósfera tenía también, según las condiciones imperantes en esos momentos, metano, amoníaco, y 
dióxido de Carbono, aparte de los gases, formando una “atmósfera” que rodeaba la Tierra y tenía una 
altura de miles de kilómetros.... A medida que la temperatura seguía bajando, los gases comenzaron a 
licuarse y se convirtieron en líquido, fundamentalmente agua, por lo que comenzó a llover....y llovió......y 
llovió, en forma torrencial y durante siglos. Llovió sobre una Tierra con su corteza aún delgada, llenando 
todas las hondonadas y depresiones, formando así el Océano primigenio (hay otra teoría también sobre el 
origen de los mares……).
Se desconocen totalmente las condiciones en que se encontraba la Tierra primitiva durante sus 
primeros 700 millones de años ya que no han quedado señalesen el registro geológico. Tampoco se tiene 
una evidencia directa de la composición de la atmósfera primitiva. Las consideraciones teóricas y los 
conocimientos de que se disponen permiten suponer que el modelo más apropiado era el de una atmósfera 
en un estado intermedio de oxidación o una mezcla de gases parcialmene reducidos y oxidados (en 
ausencia, de oxígeno libre). La comparación entre las atmósferas de los planetas terrestres sugiere que una 
gran parte de los elementos biogénicos debían incorporarse a la superficie, a la atmósfera y a la hidrosfera 
prebióticas por la colisión de cometas, meteoritos y otros cuerpos celestes con la Tierra a lo largo de los 
primeros 700 millones de años de su existencia. 
Muchos de los compuestos cometarios (formaldehído y de cianuro de hidrógeno) pueden dar lugar a 
la formación de moléculas bioquímicas por procesos catalíticos sin necesidad de fuentes de energía 
adicional. De todas formas, para que tal síntesis de compuestos bioquímicos se prolongase a un nivel 
sostenido (“steady state”) durante bastante tiempo (700 millones de años) era preciso disponer de suficiente 
energía de forma continuada. Esta energía debía tener diversos orígenes: radiación solar, descargas 
eléctricas, ondas de choque producidas por la colisión con cometas y radiaciones ionizantes provenientes 
del Sol. Hay que tener en cuenta que el flujo de luz ultra violeta que llegaba a la Tierra era 
considerablemente más importante que en la actualidad debido a la gran actividad del Sol, que entonces se 
encontraba en la fase inicial de una evolución estelar denominada T - Tauri. 
Las formas de energía más eficientes para las síntesis orgánica son las descargas eléctricas y las 
ondas de choque. En una primera fase, en que provocan un aumento muy alto de la temperatura, las 
moléculas se ionizan y se transforman en radicales libres. En una segunda fase en que se produce un 
enfriamiento muy rápido, aquellos radicales e iones se recombinan y forman especies químicas nuevas muy 
reactivas, como por ejemplo el ácido cianhídrico, el cianoacetileno y los aldehídos.
Disponemos de muchos datos que insinúan que al principio de la historia de la Tierra debieron 
aparecer compuestos orgánicos como resultado de reacciones entre varios componentes inorgánicos de la 
atmósfera y de la geosfera, activados por la energía de la luz ultravioleta, de descargas eléctricas, del calor 
y de otras formas. Dichos compuestos orgánicos fueron acumulándose poco a poco en el océano primitivo. 
Este temprano período, que ha recibido el nombre de período de la evolución química ó prebiótica,
puede haber durado unos 1500 millones de años, o sea, casi una tercera parte de la historia de la Tierra. 
Durante este período, las biomoléculas primitivas - tal vez en número de unas 30 o 40 -fueron las que 
primeramente se formaron, junto con otros muchos compuestos orgánicos. Se cree que más tarde, dentro 
de este período, estos sillares de construcción primitivos experimentaron una condensación, formando los 
primitivos polipéptidos, polinucleótidos, polisacáridos y lípidos. A partir de este óptimo caldo de moléculas 
orgánicas y polímeros, denominada la «sopa» orgánica primitiva, se cree que se formaron los primeros 
organismos vivos. Esta es la secuencia de sucesos postulada por A. Oparin en la Unión Soviética y, casi 
simultáneamente, por J. B. S. Haldane en Gran Bretaña.
Los materiales orgánicos más antiguos que se conocen, se han hallado en los depósitos de 
esquistos de Big Tree, Sudáfrica, que contienen muchos hidrocarburos, algunos de naturaleza isoprenoide, 
así como porfirinas, purinas y pirimidinas. Las técnicas de datación isotópica indican que dichos esquistos 
se depositaron hace por lo menos 3100 millones de años. Recientes investigaciones sobre la estructura de 
los compuestos isoprenoides de Big Tree han revelado que algunos de ellos, están relacionados con los 
que están presentes en las células modernas. Si tuvieron un origen biológico, la vida puede haberse 
originado mucho antes que hace 3100 millones de años. Esta opinión, de hecho, ha recibido un apoyo 
independiente gracias al descubrimiento de microfósiles mediante microscopía electrónica aplicada a los 
sedimentos de Big Tree. Se trata de estructuras similares a células, de unos 0,6 micrones de diámetro, que 
se parecen mucho a las bacterias actuales.
La síntesis prebiótica de monómeros bioquímicos se consiguió antes de que se descubrieran las 
moléculas interestelares, al experimentar parte de la teoría de la evolución química de Oparín. El 
experimento de S.L. Miller, convertido ya en clásico, demostró la formación de diversos aminoácidos a partir 
de una mezcla de metano, amoníaco y agua, sometida a descargas eléctricas. Los aminoácidos se forman 
por condensación en fase líquida de los aldehídos y del ácido cianhídrico generado por las descargas 
eléctricas. 
Otro experimento clave que se realizó en laboratorio demostró la formación de adenina a partir del ácido 
cianhídrico en presencia de hidróxido amónico. Las dificultades iniciales en la interpretación de esta síntesis 
compleja desaparecieron cuando se reconoció que se trataba de un proceso de polimerización progresiva 
de cinco moléculas de ácido cianhídrico catalizadas por una base ~OH). En efecto, la fórmula empírica de 
la adenina (HCN)5, corresponde a la de un pentámero de cianuro de hidrógeno. No deja de ser una 
paradoja que el cianuro de hidrógeno, una de las sustancias más tóxicas para los seres vivos actuales, 
haya sido la generadora de una de las moléculas más importantes para la vida. Además de adenina, 
también se obtuvieron en laboratorio, por procesos similares, aminoácidos y las demás bases de los ácidos 
nucleicos. 
Una vez sintetizadas las piedras fundamentales de las proteínas y de los ácidos nucleicos, la síntesis 
de otros monómeros bioquímicos esenciales como ribosa, nucleótidos y lípidos, no se hizo esperar. El 
reconocimiento de que existe un hilo evolutivo entre el cosmos y la vida terrestre, y de que no se trata de 
procesos arbitrarios de síntesis químicas, queda demostrado cuando, a partir de unas 10 moléculas 
interestelares pueden obtenerse en el laboratorio prácticamente todos los monómeros bioquímicos 
fundamentales. 
SÍNTESIS DE BIOPOLÍMEROS 
Independientemente de las condiciones de la Tierra durante la primera fase de síntesis orgánica 
(síntesis de biomonómeros), lo que realmente importa para llegar a comprender el origen de la vida es 
saber cuáles eran las condiciones en la segunda fase de síntesis orgánica, es decir la que produjo los 
primeros polímeros biológicos. Las condiciones para esta segunda fase son relativamente restringidas, al 
tratarse de moléculas sumamente frágiles. 
Estas reacciones es preciso que se realicen en soluciones acuosas y a temperaturas moderadas 
(entre O y 70°C); es necesario a partir de concentraciones suficientes de monómeros bioquímicos y es 
imprescindible la presencia de un agente condensante o catalizador; el pH es preciso que esté cercano a la 
neutralidad y se requieren cambios cíclicos de temperatura, además de condiciones de humedad y 
sequedad alternantes, que permitan la evaporación del agua y faciliten la condensación de monómeros 
bioquímicos. 
En estas condiciones, y con ayuda de la cianamida, molécula existente en el espacio interestelar y 
de fácil formación en la Tierra primitiva, se ha podido sintetizar oligopéptidos y oligonucleótidos en 
laboratorio. Mediante la cianamida, también se ha conseguido sintetizar fosfatidiletanolamina y otros 
fosfolípidos que son esenciales para la formación de liposomas de dos capas que equivalen a “membranas 
protocelulares”. 
Como forma de recapitulación, se puede decir que la necesidad de la existencia de agua en forma 
líquida y de procesos cíclicos de evaporación y condensación molecular, necesarias para que se formasen 
biopolímeros, determinó que esta crucial y última fase de síntesis prebiótica quedase limitada a la Tierra 
primitivay, teóricamente, también a aquellos otros cuerpos celestes que hayan podido gozar de las 
características “casi únicas” de nuestro planeta. 
No se sabe todavía si estas condiciones se dieron, en algún momento pasado, en el planeta Marte ó 
en el satélite de Júpiter, Europa. Se están realizando misiones espaciales a Marte y a Europa para intentar 
resolver estas incógnitas. 
BIOPOLÍMEROS AUTORREPLICATIVOS 
Una vez sintetizados los oligopétidos y los oligonucleótidos, cabría preguntarse cuáles de estos 
biopolímeros van a ser más importantes para el inicio del proceso de replicación o reproducción molecular, 
que es uno de los procesos más característicos de la vida. En los organismos actuales, esto es el resultado 
de la interacción cooperativa de moléculas informacionales (DNA, RNA) y catalíticas o enzimáticas 
(polimerasas). 
Estudios recientes hechos por Thomas Cech y sus colaboradores indican que ciertos tipos de RNA 
tienen, no sólo la capacidad informacional, sino también la catalítica de formar e hidrolizar ácidos nucleicos. 
Se trata de los denominados ribozimas. Estos tipos de RNA se consideran como si fuesen replicasas o po-
limerasas de RNA primitivo ya que en la presencia de algunos compuestos pueden dar lugar a la síntesis 
de oligocitidilatos de mayor grado de polimerización. Se cree que la parte activa catalítica de este RNA 
reside en el grupo guanosina terminal del RNA ribosomal de Tetrahymena (un alga roja), si bien esto no se
ha demostrado en condiciones prebióticas. 
MOLÉCULAS Y ASOCIACIONES PROTONUCLEARES FUNDAMENTALES 
El paso más complicado y a la vez menos conocido de la cadena evolutiva es aquel que va a originar la 
primera molécula con la capacidad de autorreplicación. Tan pronto se formaron estos primeros sistemas 
moleculares autorreplicativos, probablemente se dieron una serie de procesos catalíticos y de 
autoorganización estructural. Llegar a resolver cómo se produce equivaldría a conocer cuál fue el proceso 
de aparición de la primera célula ancestral con capacidad autopoyética (de replicación a partir de un 
individuo), hecho que puede considerarse como el acontecimiento más importante de la historia del 
Universo, marcando el paso de la no vida a la vida. 
No se sabe si las asociaciones cooperativas de biopolímeros sintetizados de manera no enzimática 
pueden proporcionar base suficiente para originar la célula procariótica, si bien la transición evolutiva del 
nivel molecular al celular se podría explicar con la aparición subsecuente de interacción cooperativa de las 
siguientes moléculas protocelulares fundamentales: 
1. RNA autorreplicativo codificador. Proto-RNA con capacidad catalítica (tipo ribozima) y capaz de formar 
complejos con otros oligonucleótidos complementarios. 
2. Molécula híbrida traductora del código. Proto-aa-tRNA, con capacidad de formar estructuras 
intermoleculares y dar lugar a la formación de péptidos. 
3 Péptido biocatalítico. Protoenzima. Pequeños péptidos lineales formados a partir de distintos proto-aa-
tRNA, de cuatro o más unidades de longitud, con aminoácidos funcionales como la arginina, histidina, 
serina, ácido aspártico, etc., y con capacidad catalítica. 
4. Proto-membrana. Sistema de moléculas tipo fosfolípidos con capacidad de formar una estructura 
liposómica para separar la fase protocelular interna del medio ambiente externo. Moléculas prebióticas 
como la fosfatidilcolina forman, espontáneamente, asociaciones liposómicas reversibles con una gran 
capacidad de encapsulación molecular. 
UN MODELO DE EVOLUCIÓN PROTOCELULAR 
Los cuatro tipos de moléculas protocelulares fundamentales muestran los atributos más esenciales de la 
vida. Es lógico suponer que debían formar parte de una célula ancestral. Desconocemos, sin embargo, el 
camino más probable para llegar al autoensamblaje o integración de estas biomoléculas en una entidad 
celular funcional. Uno de los posibles caminos es suponer que la evolución protocelular se dio en tres fases 
de progresiva complejidad. 
1a fase. Formación y encapsulación de los RNA catalíticos 
Protocélulas de RNA. La capacidad polimerizante y atuorreplicativa de los RNA catalíticos o ribozimas 
(Proto-RNA-cat.) permite considerar que la función de estas moléculas fue una de las más primarias en el 
origen de la vida. La encapsulación de estos riboenzimas considerados como replicasas, dentro de un 
liposoma en la presencia de los sustratos adecuados, harían posible una síntesis más rápida del RNA 
autorreplicativo, proceso que induciría, debido al crecimiento interno, a la subdivisión de la entidad 
liposómica. Podríamos decir que esta entidad autopoyética es una protocélula de RNA, en teoría una de las 
formas más primitivas de vida. 
2a fase. Desarrollo del proceso de producción 
Protocélula de RNA + protoenzimas. La formación del RNA traductor (proto-aa-tRNA) requiere la presencia 
de aminoácidos y oligonucleótidos. Cuando algunos de los péptidos en presencia del proto-RNA resultase 
ser un protoenzima que catalizase con mayor intensidad la síntesis de nuevas moléculas de proto-RNA, 
entonces empezaría un proceso autocatalítico entre los tres tipos de moléculas fundamentales dentro del 
liposoma. Este proceso de autocatálisis cooperativa entre el proto-RNA, los proto-AAtRNA y los 
protoenzimas es sin duda el proceso cibernético y autorganizador más característico de la vida. Se trataría 
de una entidad liposómica con intensa capacidad autopoyética sometida a la acción dinámica de la 
evolución darviniana. La existencia de protocélulas con estas características probablemente duró hasta que 
finalmente apareció el proto-DNA. 
3a fase. Ultima fase de evolución protocelular 
Protocélula ancestral de DNA. Con la introducción de una molécula informacional más estable (proto-DNA) 
que tiene una capacidad codificadora de máxima fidelidad, y con el perfeccionamiento del proceso de 
traducción mediante los protorribosomas, la evolución protocelular llegaría al más alto nivel de 
perfeccionamiento. Así debió aparecer la protocélula ancestral de todos los seres vivos actuales. 
TRANSICIÓN EVOLUTIVA DEL RNA AL DNA 
La aparición de la doble hélice de DNA como una macromolécula informacional en las células de RNA se 
explica sobre la base de previsiones darwinianas selectivas que debían favorecer una mayor estabilidad y 
fidelidad de la información genética. Entre los argumentos que indican que el RNA fue la primera molécula 
genética figuran los siguientes: 
1. Las propiedades catalíticas y autocatalíticas de RNA que no se encuentran en el DNA; 2. El hecho de 
que la mayor parte de los coenzimas son derivados de los ribonucleótidos y no de los 
desoxirribonucleótidos; y 3. La síntesis de los desoxirribonucleótidos siempre procede de la reducción 
enzimática de los ribonucleótidos, no dándose nunca el proceso inverso. 
Por otro lado, las protocélulas basadas en RNA como una molécula genética tenían grandes inconvenientes 
que debieron inducir y facilitar la transición evolutiva del RNA al DNA. Los argumentos más importantes son 
los siguientes: 
1. La cadena del polímero de desoxirribosa (DNA) es más estable que la del polímero de la ribosa (RNA), 
principalmente en soluciones acuosas en presencia de iones Zn; 2. La ausencia de enzimas correctores de 
las mutaciones del RNA introduce un nivel de mutaciones mucho más elevado en el genoma de RNA que 
en el de DNA; 3. La información genética en el RNA es degradada más fácilmente que en el DNA, como es 
el hecho de que la citosina es propensa a hidrolizarse a uracilo, cosa que no puede pasar en el caso de la 
timina del DNA; 4. Como la irradiación por luz ultravioleta (UV) produce un gran número de mutaciones, la 
ausencia de atenuación por falta de oxígeno y ozono en la atmósfera en la Tierra primitiva impuso una 
intensa presión selectiva que favoreció la implantación de la doble hélice de DNA, que es mucho más 
estable en las mismas condiciones. 
EVOLUCIÓN BIOLÓGICA PRIMIGENIA 
De acuerdo con lo que se ha visto, es muy posibleque las primeras células realmente competitivas fuesen 
algo parecidas a pequeñas bolsas membranosas que debían contener agua, ácidos nucleicos (RNA y 
DNA), enzimas proteínicas solubles y ribosomas. Actualmente existen bacterias de un tipo similar con 
capacidad de sintetizar los propios componentes celulares. Además, hay bacterias cuya información 
genética es insuficiente para sintetizar todas las moléculas que necesitan para su metabolismo y es preciso 
que las obtengan a través de la alimentación. De la misma manera, la primera fase de la vida en la Tierra 
se basa en la alimentación a partir de la “sopa prebiótica”. Incluso la energía debía obtenerla directamente 
«tragando» A TP y otros compuestos energéticos. Al aumentar la población celular, las reservas 
energéticas se agotaron; Entonces se desarrollaron mecanismos para la producción de energía dentro de la 
misma célula; probablemente el primero de ellos fue la fermentación. 
Los productos finales de la fermentación todavía contienen energía. Esto hizo que se desarrollaran otros 
microorganismos capaces de aprovechar aquellos productos, iniciando así una cadena trófica y 
fermentadora, que todavía encontramos hoy en día en zonas de muelles y sedimentos lacustres. 
Posteriormente, se originaron otras estrategias metabólicas, todas ellas anaeróbicas, como la fijación de 
C02 por las bacterias metanógenas, la fotosíntesis anaeróbica de las bacterias rojas y verdes, la reducción 
del sulfato por el hidrógeno y la desproporción de los compuestos de azufre con bacterias quimiolitotróficas. 
LA EVOLUCION QUÍMICA Y EL ORIGEN DE LA VIDA 
Observaciones del espacio cósmico, de la Tierra y experimentos de laboratorio realizados durante las 
últimas cuatro décadas apoyan la hipótesis de la evolución química corno explicación científica del origen 
de la vida en la Tierra. A grandes rasgos, este proceso de evolución tuvo lugar en dos grandes períodos (A: 
evolución química y B: evolución proto-biológica), divido cada uno de ellos en tres fases principales: 
A. Evolución química 
1. Elementos biogénicos y moléculas interestelares. Los elementos biogénicos y las moléculas 
interestelares formados de estos elementos provienen de las estrellas. Sin la síntesis termonuclear de 
carbono (paradójicamente de baja probabilidad relativa), no sería posible la vida en el Universo. 
2. Monómeros bioquímicos. En los cornetas, en los planetas gigantes y en sus satélites, en los asteroide s 
oscuros y en los meteoritos carbonáceos, se encuentran, parcialmente transformadas, la mayor parte de las 
moléculas interestelares precursoras de los monómeros bioquímicos. En algunos de estos cuerpos celestes 
(cometas y meteoritos carbonáceos), se han encontrado monómeros bioquímicos, comno aminoácidos y 
purinas. 
3. Biopolímeros y Liposomas. El paso de la evolución química más importante es el que tuvo lugar en la 
Tierra primitiva, donde los biomonómeros se transformaron en biopolímeros en presencia de agua líquida 
gracias a procesos de evaporación y condensación. Sin la aportación de materia orgánica a la Tierra 
primitiva por parte de los cometas, es muy probable que no hubiese sido posible la aparición de la vida en 
la Tierra.
B. Evolución Protobiológica (Protocelular) 
El aspecto más desconocido del origen de la vida en la Tierra es la evolución protobiológica que, de forma 
hipotética, puede dividirse en las tres fases siguientes: 
1. Protocélula de RNA. Esta protocélula se generó tan pronto corno los biopolímeros de proto-RNA con 
capacidad catalítica de síntesis (de oligonucleótidos) fueron encapsulados en unos liposomas. 
2. Protocélula de RNA y protoenzimas. La adaptabilidad catalítica del RNA hizo posible la generación de 
moléculas híbridas entre los arninoácidos y el RNA (proto-aa-tRNA). Estas moléculas interaccionando con 
el RNA codificador (y a la vez ribozimático) dieron lugar a la formación de los primeros protoenzimas. Así se 
inició un proceso de autocatálisis cooperativo entre el RNA informacional y los péptidos enzimáticos, que es 
lo más característico de la vida. 
3. Protocélula ancestral (DNA, etc.). La protocélula anterior llegó a la máxima perfección con la transición 
del RNA al DNA corno molécula genética más estable y de más alta fidelidad de la síntesis de proteínas. 
Sólo nos queda por decir que con los avances actuales de la bioquímica y de la biología molecular es muy 
posible que, antes de terminar ésta nueva década (antes del 2020), se consiga la síntesis abiótica de un ser 
autoduplicante (de hecho en este año, hubo un experimento importantísimo (ver en Internet lo hecho por el 
grupo de Craig Venter….). 
Si llega este momento tendremos que reconocer que posiblemente descendemos de moléculas 
sencillas y que por tanto es muy posible que no estemos solos en el Universo. Esta reflexión tendría que 
hacemos sentir humildes y tendría que inculcamos amor por el resto de la humanidad (terráquea y, si 
existe, también galáctica) si queremos que la especie humana continúe existiendo en el planeta. A largo 
plazo, sin embargo, no hay otro motivo para ser pesimistas. Suceda lo que suceda, y aunque el hombre 
llegase a desaparecer, el ciclo eterno de la materia de la vida continuará, tal corno fue escrito ya hace 
mucho tiempo: «Pulvie es et in pulverem reverteris». 
Es generalmente aceptada la teoría de que las primeras células vivas eran heterótrofos anaeróbicos 
que utilizaron a los compuestos orgánicos del océano primitivo como sillares de construcción y fuentes de 
combustible. Con el crecimiento y proliferación de esas antiguas células, el mar se fue lentamente 
empobreciendo de compuestos orgánicos. Únicamente pudieron sobrevivir aquellas células que fueron 
capaces de utilizar a compuestos orgánicos sencillos, especialmente dióxido de carbono, como fuente de 
carbono, y a la luz solar como fuente energética. Así, las primeras células fotosintéticas surgieron, tal vez, 
hace unos 3000 millones de años. Al principio no fueron capaces probablemente de desprender oxígeno y 
quizá utilizaron al sulfuro de hidrógeno en vez de agua, como donador de hidrógeno, tal como hacen las 
bacterias púrpuras del azufre de nuestros días. Más tarde surgirían las primeras células fotosintéticas, 
antecesoras de las algas cianofíceas modernas. Antes de que hicieran su aparición, es probable que 
hubiera muy poco o nada de oxígeno libre en la atmósfera. 
Los primeros heterótrofos aeróbicos consumidores de oxígeno surgieron mucho más tarde, puesto 
que el establecimiento del nivel atmosférico de oxígeno como resultado de la fotosíntesis fue muy lento. La 
concentración de oxígeno en la atmósfera alcanzó el nivel del 1% hace sólo unos 600 a 1.000 millones de 
años atrás, y un nivel del 10% hace unos 400 millones de años. Por tanto, fue necesario que transcurrieran 
1000 millones de años más después de la aparición del oxígeno en la atmósfera, para que se desarrollaran 
los vertebrados aeróbicos y las plantas superiores vasculares. 
El origen del Homo sapiens (nosotros……) es cuestión sólo de los últimos 2 millones de años, que 
en la historia de la Tierra, comparable a los últimos 30 segundos de un día de 24 horas.
Partiendo de consideraciones matemáticas y filosóficas, no se puede suponer que la vida surgió de 
un encuentro físico único entre un gran número de moléculas orgánicas, que produjo, en milagrosa 
coalescencia, una célula completa como las que conocemos en la actualidad. Es mucho más probable que 
las primeras «células» o estructuras «vivas» fueran mucho más sencillas que las bacterias actuales, y que 
surgieran como resultado de una larga secuencia de sucesos aislados, de suerte que cada etapa de su 
evolución se desarrollara a partir de la precedente mediante un cambio muy pequeño. Por otra parte, 
constituye un corolario de esta suposición, el que cada simple etapa de la evolución conducente al primer 
linaje celular que había de sobrevivir, debe haber tenido una probabilidad razonable elevada de producirse, 
porlo menos, durante un largo periodo de tiempo.
Este supuesto tiene una consecuencia significativa. Las etapas secuenciales de la evolución 
prebiótica pueden ser lo suficientemente probables, según las leyes químicas y físicas, para que sean 
observables en el laboratorio, dentro de un período de tiempo razonable. Si ello es así, por lo menos 
algunos de los sucesos primitivos que condujeron al origen de la vida, han sido estudiados por métodos 
experimentales.
Se puede admitir que las células o estructuras vivientes pueden haber surgido varias o incluso 
muchas veces a partir de materia inanimada en diferentes sitios y tiempos y seguramente a partir de 
distintas clases de sillares de construcción orgánicos. Sin embargo, parece cierto que solamente un 
determinado linaje de células sobrevivió, y de él descienden todos los organismos ahora presentes en la 
tierra. Partiendo de estudios acerca de la evolución de las especies, se ha calculado que posiblemente el 
99,9 % de todas las especies de organismos que han existido, están actualmente extinguidos sin haber 
dejado descendientes vivos. Análogamente, es probable que durante la evolución prebiótica, al originarse 
el primer linaje estable de células vivientes, se hubiera ejercido una fuerte presión selectiva, con el 
resultado de que pueden haberse realizado muchas falsas «salidas».
Luego de el lanzamiento de su teoría, en 1922, Oparín permaneció muy poco reconocido, ya que en 
ésa época los biólogos y bioquímicos se hallaban muy influidos por la destrucción de la teoría de la 
“generación espontánea” por Pasteur y, en general, sus ideas se ignoraron. En la década del 1950 recién 
comenzaron a hacerse algunas experiencias de laboratorio. 
Entre éstos, se hallaba Stanley Miller, en USA, que logró resultados espectaculares.... Sometió 
mezclas gaseosas de metano, amoníaco, agua e hidrógeno, considerados entonces como los componentes
fundamentales en la atmósfera primitiva , en un recipiente cerrado y a 80 °C a la acción de chispas 
eléctricas entre dos electrodos, simulando un relampagueo y lo hizo durante períodos de una semana e 
incluso más prolongados. A continuación recogió y analizó el contenido del sistema. Se halló que la fase 
gaseosa contenía monóxido de carbono, dióxido de carbono y nitrógeno, los cuales se formaron, 
evidentemente, a partir de los gases introducidos en un principio. En el condensado obtenido por 
enfriamiento se hallaron cantidades significativamente grandes de compuestos orgánicos solubles en agua, 
que fueron separados por métodos cromatográficos. Entre los compuestos que Miller identificó se hallaban 
cierto número de alfa-aminoácidos, incluyendo algunos de los presentes en las proteínas, tales como la 
glicocola, la alanina y los ácidos aspártico y glutámico. Encontró también diversos ácidos orgánicos 
sencillos que se sabe que se hallan en los organismos vivos, tales como los ácidos fórmico, propiónico, 
láctico y succínico. Miller suponía que los diversos compuestos orgánicos formados en estos experimentos 
se originaban en una secuencia de reacciones. Presentó la teoría de que se formaba ácido cianhídrico a 
partir del metano y del amoníaco. El metano se transformaba también, mediante las descargas eléctricas, 
en etileno y otros hidrocarburos. El cianuro de hidrógeno reaccionaba con el etileno para formar un nitrilo, 
el que por hidrólisis se transformaba en ácido propiónico. De modo análogo, los α-hidroxinitrilos 
reaccionaban con el amoníaco formando α-aminonitrilos, los cuales por hidrólisis posterior conducían a la 
formación de a-aminoácidos, tales como la alanina. 
Los experimentos de Miller fueron llevados a cabo en un sistema rico en compuestos reducidos: 
metano y amoníaco, pero en experimentos más recientes, en los que se sometieron a la acción de la 
energía radiante mezclas que contenían nitrógeno, hidrógeno, monóxido y dióxido de carbono, pero con 
ausencia de metano o de amoniaco, se produjeron también aminoácidos y otras moléculas orgánicas, con 
lo que se demostró que la presencia de precursores muy reducidos como amoníaco o el metano no es 
esencial para la formación abiótica de moléculas orgánicas.
Muchas formas diferentes de irradiación han dado lugar a la formación de compuestos orgánicos a 
partir de mezclas gaseosas tales como las descritas anteriormente, incluyendo la luz visible, la radiación 
ultravioleta, los rayos X, la radiación gamma, las descargas eléctricas luminosas y silentes, las vibraciones 
ultrasónicas y las partículas alfa y beta, de elevada energía. En tales experimentos se han formado varios 
centenares de compuestos orgánicos, incluyendo representantes de todos los tipos de moléculas 
importantes encontrados en las células, así como de muchos que no se encuentran en ellas. Todos los 
aminoácidos corrientes presentes en las proteínas, las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina, 
uracilo y timina, que son las unidades estructurales de los ácidos nucleicos, y muchos ácidos orgánicos de 
significación biológica, así como también azúcares, se han detectado entre los productos de las 
experiencias de simulación de la tierra primitiva. Parece razonable suponer que el océano primitivo fue rico 
en compuestos orgánicos disueltos y que éstos podían incluir, si no todas, la mayor parte de las moléculas 
sillares estructurales básicas que reconocemos en las células en la actualidad.
¿Porqué seleccionaron los organismos vivos los tipos específicos de moléculas orgánicas que 
actualmente poseen? ¿Por qué deben ser 20 a-aminoácidos los sillares estructurales de las proteínas? 
¿Por qué no son únicamente 5..ó 10?.....o ¿Por qué no son 40? ¿Por qué son todos a-aminoácidos? ¿No 
podríamos igualmente construir grandes moléculas de «proteína» a partir de aminoácidos que tuviesen sus 
grupos amino en posición diferente? ¿Por qué fueron seleccionadas las purinas adenina y guanina y las 
pirimidinas citosina y timina, entre las docenas de derivados purínicos y pirimidínicos conocidos, como 
sillares de construcción del DNA de todas las especies? La evidencia experimental corriente sostiene el 
concepto de que las biomoléculas que conocemos en la actualidad se seleccionaron entre un número 
mucho mayor de compuestos orgánicos asequibles, a causa de su especial idoneidad para conferir a las 
células que los contienen una capacidad de supervivencia superior. 
En realidad se han aislado varios centenares de compuestos orgánicos a lo largo de los 
experimentos de simulación de las condiciones primitivas de la tierra sobre el origen abiótico de las 
moléculas orgánicas, y ya que solamente pueden haberse necesitado un pequeño número de compuestos 
orgánicos diferentes para formar las primeras bioestructuras, parece muy probable que tuvo lugar un 
proceso de selección. También está el hecho que, a pesar de la existencia biológica de 150 aminoácidos, 
las proteínas de todas las especies se hallan construidas por el mismo conjunto de 20 aminoácidos 
primordiales. Si cualquiera de los otros aminoácidos hubiera demostrado ser más «adecuado» como 
componente de las moléculas proteicas que los aminoácidos primordiales, ha transcurrido un amplio tiempo 
de evolución disponible para que los organismos hubieran adquirido la capacidad de utilizarlo.
Estos experimentos de laboratorio llevados a cabo bajo condiciones simuladas de la tierra primitiva, 
rindieron aminoácidos, purinas, pirimidinas, azúcares y muchos otros compuestos orgánicos, a partir de 
precursores inorgánicos tales como los que debían estar presentes en el entorno primitivo, operando bajo la 
activación de distintas formas de energía. La formación de aminoácidos y de otros compuestos orgánicos 
nitrogenados se produce muy fácilmente en una mezcla gaseosa reductora; los aminoácidos, 
generalmente, no se producen a partir de atmósferas artificiales que contengan oxígeno. Por tanto, tales 
compuestos orgánicos no se producirían en nuestra atmósfera contemporánea.
En la mayoría de las reacciones que conducena la formación abiótica de compuestos orgánicos 
nitrogenados sencillos, tiene capital importancia el cianuro de hidrógeno, como ya hemos visto, que se 
forma fácilmente por reacciones como las que siguen
2CO + N2 ------ 2HCN + 3H2
CO + NH3 ------ HCN + H2O
Estas reacciones vienen provocadas por el calor (de los volcanes), la luz ultravioleta (de la radiación solar) 
o las descargas eléctricas (relámpagos). Bajo condiciones simuladas de las prevalecientes en la Tierra 
primitiva, el cianuro de hidrógeno es un precursor de otros compuestos altamente reactivos, tales como el 
cíanoacetileno, la cianamida y los nitritos. Estos, a su vez, son precursores de una variedad de 
aminoácidos, purinas y pirimidinas. Ciertamente, la simple calefacción de una mezcla de cianuro de 
hidrógeno y de amoníaco rinde un número de aminoácidos corrientes así como una cantidad sorprendente 
de la purina adenina. De hecho, esta reacción ha sido desarrollada en el Japón como método comercial de 
síntesis de la adenina. El formaldehído, que se forma fácilmente en experimentos de simulacro de la 
primitiva Tierra, rinde una gran variedad de azúcares cuando se le calienta con caliza (carbonato cálcico). 
En la mayoría de experimentos realizados bajo condiciones simuladas de la Tierra primitiva, los 
sistemas en reacción se calientan generalmente a temperaturas considerablemente superiores de las que 
pueden haber existido en la Tierra primitiva. Desde luego, la razón estriba en acelerar la velocidad de 
reacción como para producir productos observables en un período de días o semanas, La mayoría de las 
reacciones en sistemas acuosos tienen, aproximadamente, un mismo coeficiente de temperatura y, por 
tanto, es improbable que las reacciones inducidas por la temperatura no hubieran tenido lugar, aunque más 
lentamente, a temperaturas más bajas.
Se han hecho cálculos que presentan amplias diferencias, acerca de la cantidad de materia orgánica 
que se pudo haber formado en la Tierra primitiva (como resultado de tipos de reacciones como las antes 
descritas), en un período dado de 1000 millones de años de una atmósfera reductora o casi reductora. 
Algunos de los cálculos efectuados indican que la máxima concentración posible en compuestos orgánicos 
de los océanos primitivos era de 1-2 %, aproximadamente; pero otros cálculos más recientes indican que el 
mar primitivo pudo, alguna vez, contener hasta un 10 % de compuestos orgánicos disueltos, admitiendo 
que la energía de las ondas de choque se utilizara para la activación de las reacciones químicas. Desde 
luego es posible que una elevada concentración de compuestos orgánicos se produjera solamente en los 
pequeños estanques o pantanos, más bien que en el mar abierto.
La proposición de que inevitablemente surgen compuestos orgánicos cuando hay disponibilidad de 
gases sencillos adecuados y fuentes de energía, resulta muy reforzada por el descubrimiento de 
compuestos orgánicos en cuerpos extraterrestres. Una línea de evidencia consiste en que los meteoritos 
carbonosos que llegan a la Tierra contienen trazas de aminoácidos y de otros compuestos orgánicos, si 
bien hay mucha controversia con respecto a si es resultado de contaminación terrestre. El caso más 
evidente lo constituye el análisis cuidadoso del meteorito de Murchison, que cayó cerca de esta ciudad 
australiana en 1969. Se recogieron fragmentos de este meteorito, tratándose de reducir al mínimo la 
contaminación. Dos laboratorios, que trabajaron independientemente, hallaron muchos aminoácidos en el 
meteorito, incluso algunos que no están presentes en los organismos terrestres, y que por tanto es 
improbable que se hubieran incorporado por contaminación. Por otra parte, los aminoácidos de este 
meteorito eran ópticamente inactivos, pues constaban de mezclas D, L. Este hecho indicaba también que 
los aminoácidos del meteorito no eran productos de contaminación, dado que los aminoácidos presentes en 
el suelo terrestre son todos ópticamente activos. Entre los otros componentes orgánicos del meteorito de 
Murchison se encontraron ácidos mono- y dicarboxílicos, entre ellos los ácidos malónico, succínico y 
fumárico. También se han hallado compuestos orgánicos en el meteorito de Orgeuil, que cayó en Francia 
hace aproximadamente un siglo.
En los últimos años, la espectroscopía de radio-frecuencia ha revelado que en las nubes de polvo 
interestelares existe agua, amoníaco y un gran número de pequeñas moléculas orgánicas. Entre estas 
últimas están el cianuro de hidrógeno (ácido cianhídrico), el formaldehído y el cianoacetileno que, como 
hemos visto, son precursores importantes de compuestos orgánicos más complejos.
Durante muchos años se ha venido especulando acerca de la posible existencia de vida en otros planetas; 
de hecho se ha acuñado el nuevo vocablo de Exobiología para referirse a la biología extraterrestre. Un 
importante objetivo de la National Aeronautics and Space Administration (NASA) ha sido el de comprobar si 
hay signos de vida en otros planetas y en la Luna. Aunque la superficie lunar es completamente anhidra, 
en el polvo de la Luna se han hallado trazas de aminoácidos. Entre los planetas de nuestro sistema solar, 
únicamente Marte ofrece las condiciones superficiales adecuadas para poder tolerar una vida basada en el 
agua. Se están realizando «amartizajes»? (en Marte) de naves interespaciales Viking, equipadas con 
instrumentación adecuada para analizar los componentes orgánicos de la superficie de este planeta y 
determinar si existen organismos vivos o han existido alguna vez en él.
El hecho de que la mayoría de los sillares de construcción biomoleculares hayan sido encontrados 
repetidamente en experimentos simulados de la Tierra primitiva, en antiguas rocas y esquistos, en 
meteoritos y en espacios interestelares, apoya abiertamente la posibilidad de que se trate de productos de 
la evolución química ubicuos y relativamente estables formados por rutas reactivas energéticamente 
favorecidas. De este modo, las biomoléculas básicas que hoy conocemos pueden constituir los inevitables 
productos de la evolución química no sólo en la Tierra, sino también en cualquier otro lugar del universo en 
que existan las condiciones adecuadas.
Una vez formadas las moléculas-sillares de construcción primordiales por síntesis abiótica, la etapa 
siguiente de su evolución química hacia sistemas biomoleculares tiene que haber consistido en la formación 
de enlaces covalentes entre los bloques de construcción, formando biomoléculas más complejas tales 
como nucleótidos, péptidos y lípidos, y después polímeros como polisacáridos, polipéptidos y 
polinucleótidos. Pero aquí nos encontramos con una paradoja. Los enlaces covalentes entre los sillares de 
construcción se forman por reacciones de condensación que implican la eliminación de los elementos del 
agua de las unidades monómeros. Sin embargo, los enlaces peptídicos, las uniones éster y los enlaces 
glucosídicos son termodinámicamente inestables en sistemas acuosos diluidos, y tienden a hidrolizarse, de 
suerte que en estado de equilibrio sólo pueden existir pequeñas cantidades de tales enlaces. Para que se 
acumularan polisacáridos y polinucleótidos en una cantidad apreciable en el océano primitivo o en sistemas 
acuosos locales, la velocidad de su formación tiene que haber sido superior a la de su degradación. Las 
moléculas y los agregados más estables tienden a sobrevivir y los menos estables son transitorios.
Desde una perspectiva bioquímica, tres características distinguen a las células vivas de otros 
sistemas químicos: 1) la capacidad para duplicarse generación tras generación; 2) la presencia de enzimas, 
las proteínas complejas que son esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida; y 3) 
una membrana que separa a la célula del ambiente circundante y le permite mantener una identidad 
química distinta. ¿Cuál de estas características apareció primero e hizo posible el desarrollo de las otras? 
Éstacontinúa siendo una cuestión discutible. Sin embargo, funciones del RNA recientemente descubiertas 
(ribozimas)sugieren que el punto de partida bien puede haber sido el autoensamble de las moléculas de 
RNA a partir de nucleótidos producidos por evolución química.
También, en otros estudios, que simulaban las condiciones existentes durante los primeros miles de 
millones de años de la Tierra, Sidney W. Fox y sus colaboradores en la Universidad de Miami han 
producido estructuras proteicas limitadas por membrana, las que pueden llevar a cabo algunas reacciones 
químicas análogas a las de las células vivas. Estas estructuras son producidas mediante una serie de 
reacciones químicas, comenzando con mezclas secas de aminoácidos. Cuando las mezclas se calientan a 
temperaturas moderadas, se forman polímeros (conocidos como proteinoides térmicos), cada uno de los 
cuales puede contener hasta 200 monómeros de aminoácidos. Cuando estos polímeros se colocan en una 
solución salina acuosa y se mantienen en condiciones adecuadas, forman espontáneamente microesferas 
proteinoides. Las microesferas crecen lentamente mediante la adición del material proteinoide en solución 
y, finalmente, forman por gemación microesferas más pequeñas. Estas microesferas no son células vivas, 
pero su formación sugiere los tipos de procesos que podrían haber dado origen a entidades proteicas con 
mantenimiento autónomo, distintas de su ambiente y capaces de llevar a cabo las reacciones químicas 
necesarias para mantener su integridad física y química.
No se sabe con certeza cuándo aparecieron las primeras células vivas sobre la Tierra, pero podemos 
establecer alguna suerte de escala temporal. Los fósiles más tempranos encontrados hasta el momento 
que se asemejan a las bacterias actuales, datan de entre 3.600 y 3.800 millones de años, alrededor de 
1.000 millones de años después de la formación de la Tierra.
FIN
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