L’ORIGEN DE LA VIDA I ELS PRIMERS ORGANISMES.

Ciències per al món contemporani

Els éssers viusUn ésser viu és matèria organitzada en cèl·lules que fa processos vitals i que mantenen constant el seu medi intern (homeòstasi)

Matèria inorgànica Aigua, Sals minerals i GasosMatèria orgànica formada per C, H, O, N P: Glúcids, Lípids, Proteïnes i Àcids nucleics

Nutrició: Intercanviar matèria i energiaReproducció: Fer rèpliques o còpies de si mateixosRelació: Rebre la informació del medi i respondre-hi

Teoria cel·lular :

1. La cèl·lula és la unitat morfològica 2. La cèl·lula és la unitat funcional 3. La cèl·lula és la unitat d’origen (unitat genètica)

1. Dades d’interès:Fa uns 13.000 Ma que es va originar

l’Univers.Fa 4600 Ma es va originar el Sistema Solar i

la Terra.Fa uns 3800 Ma es va consolidar l’escorça

sòlida de la Terra i es va formar l’atmosfera, els oceans i els mars.

Fa 3500 Ma es va originar la vida sobre la Terra.

La vida sobre la Terra es va originar fa 3.500 Ma. Això se sap perquè es van descobrir fòssils d’organismes procariotes amb aquesta antiguitat.

Els éssers primitius que existien fa 3500 Ma eren similars a bacteris (cianobacteris fòssils: Estromatolits. Tasca 1: Que són i on es trobem?).

En aquests 3500 Ma, la vida s’ha desenvolupat ocupant tot el planeta i diversificant-se en molts grups i espècies.

2- Com es va originar la vida a la Terra?Existeixen moltes teories científiques sobre

l’origen de la vida sobre la Terra que es poden resumir en dues:

1. Origen en el planeta a partir de la matèria inanimada .

2. Origen en un altre cos celeste i arribada en aquest a través de cometes si asteroides. Teoria de la panspèrmia

A. La generació espontàniaEn temps de 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 al primer apareixien cucs.

Francesco RediNaturalista i fisiòleg italià,nascut a Arezzo al 1626 i mort a Pisa el 1697.

Va demostrar que elsinsectes no neixen per generació espontània.

B.Els experiments de PasteurLouis Pasteur (s. XIX) va posar caldo de carn en

un matràs (1). Li allargà el coll donant-li forma de S i ho va calentar fins a 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.

Louis Pasteur (1822-1895). Químic i biòleg francès. Va fundar la ciència de la microbiologia, va demostrar la teoria dels gèrmens com causants de malalties, va desenvolupar vacunes contra varies malalties inclosa la ràbia.

Així doncs, no es va poder originar la vida 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.

Ara bé, al segle XX, un científic rus, Oparin va plantejar una nova teoria” Teoria sobre l’origen abiòtic dels éssers vius”.

Avui es creu, que efectivament la generació espontània no és possible en l’actualitat, però que fa més de 3500 Ma es van donar unes condicions que ho va fer “possible”.

3. La Teoria d’Oparin sobre l’origen de la vida a la Terra3.1. El punt de partida fa 3500 Ma.L’atmosfera estava formada per metà,

amoníac, hidrogen i vapor d’aigua, era reductora i anaeròbia. Hi havia però els principals bioelements que formaven la matèria viva: carboni (C), nitrogen(N), hidrogen (H) i oxigen (O).

3.2. Com es van formar les primeres biomolècules?

Les radiacions solars UVA (no capa d’Ozó: Tasca 2. Com es va formar la capa d’Ozó?)i les descàrregues elèctriques proporcionaren l’energia necessària perquè els components de l’atmosfera reaccionessin i es formessin les biomolècules, compostos orgànics senzills com els que ara formen els principals compostos dels éssers vius.

3.3. Quines van ser aquestes biomolècules?Es van formar així, sucres, greixos, aminoàcids

i altres molècules senzilles per poder donar lloc a molècules més complexes.

3.4. Com es va formar el “brou” primitiu?Segons Oparin, els compostos orgànics es van

formar a l’atmosfera arrossegats cap als mars per les pluges i allí, al llarg dels Ma es van anar concentrant , formant una dissolució concentrada d’aigua, molècules orgàniques i inorgàniques (Tasca 3: Diferència entre compost orgànic i compost inorgànic)el que nomenà “brou primitiu”.

3.5. Els precursors dels bacteris.En aquest “caldo primitiu”, algunes molècules van

formar membranes, originaren unes estructures esfèriques anomenades coacervats. Alguns coacervats van poder concentrar al seu interior enzims (Tasca 4: Què són enzims) amb els que fabricar les seves molècules i obtenir energia. Per últim, alguns van poder adquirir el seu propi material genètic i així la capacitat de reproduir-se. Es van formar els procariotes primitius.

Sembla ser que aquests procariotes primitius eren organismes quimiosintètics, és a dir obtenien l’energia a partir de raccions químiques I el carboni a partir del diòxid de carboni

Partícula col.loïdal aigua

Després de les primeres cèl.lules:

-- el brou escasseja i apareixen cèl·lules que poden fabricar el seu propi aliment (fotosintètiques). -- En el procés de fabricar l’aliment, aquestes algues deixaven anar oxigen (O2). -- Fa uns 2.400 M.a. hi havia prou oxigen com per afirmar que l’atmosfera era oxidant.-- Fa 400 M.a. ja existia la capa d’ozó, i els continents van ser colonitzats per les primeres plantes i animals.

Cèl. quimiosintètiques

Cèl. fotosintètiques

Esquema de l’aparell experimental amb què Stanley Miller i Harold Urey van produir al laboratori les condicions hipotètiques de l’atmosfera terrestreVan obtenir aminoàcids (1953)

condensador

Metà, amoníac, hidrogen molecular i vapor d’aigua

Experiment que demostrà la síntesi de matèria orgànica a partir de matèria inorgànica. Tasca 5: Explicar l´experiment de Miller

4.Un salt importantíssim: 1953

Es creu que aquests primers organismes tenien:• Una membrana: per a separar-los del medi extern.

• Una concentració interna de molècules més grans que en el medi. Això permet que es donin reaccions amb més facilitat

• Una organització interna senzilla però que permetés l’automanteniment i l’autoreproducció.

• Àcids nucleics (ADN): molècules capaces de duplicar-se i que contenen informació per a sintetitzar proteïnes.

• Unes estructures que, encara que molt simples, permetien el metabolisme cel·lular quimiosintètic: obtenien l’energia de reaccions d’oxidació de molècules inorgàniques i obtenien la matèria de molècules orgàniques del brou