Los primeros seres vivos que aparecieron en la tierra eran seguramente
muy similares a los organismos unicelulares mas primitivos que existen actualmente,
tales como las bacterias y las algas verde-azules. Sin embargo eran heterótrofos;
es decir no fabricaban sus propios alimentos, sino que los tomaban ya elaborados.
Estas sustancias eran utilizadas para
obtener energía aprovechable biológicamente por medio de la fermentación anaerobia;
estos organismos eran capaces de fermentar muchos tipos de carbohidratos; pronto
aparecieron bacterias capaces de incorporar el dioxido de carbono (CO2) presente
en la atmosfera a compuestos reducidos de origen metabolico utilizando para ello
el ácido sulfhídrico (H2S) atmosferico mediante procesos fotosinteticos primitivos.
Aparecieron despues, bacterias que utilizaban las moleculas de sulfatos, mucho
mas energéticas, liberando a su vez el H2S. Estos
organismos, al vivir en un medio donde no existia el oxigeno libre, desarrollaron
vías metabolicas en las que la incorporación este elemento les hubiera causado
daños irreparables. La ausencia del oxigeno libre en la atmosfera y la libre penetracion
de radiacion U.V. en la tierra fu un factor de selección de organismos. Asi se
desarrollaron diversos organismos los cuales eran capaces de reparar los daños
que podia sufrir el ADN. Otros mas pudieron utilizar el nitrogeno para la sintesis
de aminoacidos y otros compuestos organicos nitrogenados. Eventualmente
aparecieron bacterias sintetizadoras de porfinas, las cuales tiene la propiedad
de absorver la luz visible, lo cual condujo a la parición de bacterias propiamente
fotosinteticas, que eran capaces de producir, mediante procesos fotoquímicos,
compuestos organicos reducidos a partir del dioxido de carbono. El
siguiente paso en la ebolucion fue el ciclo de Krebs, que consiste en una respiracion
que produce la molecula ATP. La presencia de ATP así formado, pudo haber permitido
la transformacion de los compuestos orgánicos simples disueltos en los mares primitivos
en otros mas complejos. De la transformacion de acetatos o fromatos, se puedo
haber formado glucosa, en un proceso en el cual se utilizaria la enrgía de la
molecula de ATP. 3 CH3 COOH + energía --------à
C6 H12 O6 12 HCOOH + energía --------à
C6 H12 O6 + 6CO2 + 6H2O todos
los procesos fotosinteticos tiene en comun la produccion de ATP utilizando la
enrgía luminosa. De estos primeros organismos fotosinteticos,
pronto evolucionaron formas mas complejas que utilizaban, como donadora del hidrogeno,
la molecula del agua. La utilizacion del agua como
agente reductor, es un mecacnismo común a todas las plantas, que implica, ademas,
la liberacion de oxigeno. Este proceso habria de provocar cambios profundos en
los organismos y atmosfera de la tierra.
LATRANSFORMACION
DE LA ATMOSFERA REDUCTORA. La aparicion de organismos
fotosintéticos provocó cambios químicos de la atmosfera terrestre. Al principio,
la atmosfera tenia un carácter básicamente reductor, dado por la presencia de
hidrogeno libre y compuestos hidrogenados. Sin embargo, como resultado de los
procesos fotosintéticos que ocurrían en los organismos que contenían clorofila,
hace unos tres mil millones de años se empezo a acaumula lentamente el oxígeno
libre en la atmosfera, transformándose de reductora a oxidante. Probablemente
la algas verde-azules fueron responsables de los primeros aportes importantes
de oxigeno libre. dE todas la plantas, la cianofíceas son las mas sencillas y
son los organismos que tiene mayor capacidad para resistir los daños que la radiacion
UV puede causar a las celulas. Estas primeras algas
eran capaces de formar capas de mucílagos o de concreciones calcáreas que les
permitian resistir los efectos de la radiación. Al
formarse la capa de ozono y disminuir el flujo de radiacion UV, que era la fuente
principal de energía para la sintesis abiótica, los organismos heterotrofor existenetes
se encontraron con otra fase de eliminacion de organismos obsoletos, que seguramente
provoco la desaparicion de todos aquello que no habian desarrollado la capacidad
de nutrirse a partir de los autotrofos o de los productos que estos formaban. Algunos
de los organismos anaerobios se retiraron a microambientes donde el oxigeno existe
en pequeñas cantidades, tales como algunos lodos, donde hasta la fecha podemos
encontrar a sus desendientes. Por otra parte, se cree que seguramente existia
un cierto tipo de bacteria que era capaz tanto de realizar fotosintesis no basada
en la reduccion de sulfatos como de respirar oxigeno, y que evoluciono dando origen
a las bacterias capaces de vivir en atmosferas oxidantes. LA
EVOLUCION DEL METABOLISMO Los seres vivos mas sencillos
aun necesitan cualquier tipo de aparato catalizador , capaz de regular las tasas
de las reacciones químicas que forman la base de su metabolismo. Sin embargo fueron
apareciendo sustancias mas complejas y específicas, esto implicaba un metabolismo
mas eficiente, y que podia ser transmitido a los desendientes, que entonces eran
mas competentes que otros en las poblaciones primitivas para sintetizar proteinas;
es decir aparecian mutaciones con ventajas que eran transmitidas a su vez a los
desendientes. Sin duda alguna los organismos heterótrofos
primitivos utilizanron los compuestos organicos que se habian acumulado en la
tierra como resultado de las sintesis abióticas. Al
paso de miles de añossurgio un nuevo cambio evolutivo; aquellas poblaciones primitivas
en medios donde escaseaban los metabolicos ya elaborados, fueron desplazados por
las poblaciones nuevas que podian, en dado caso, nutrirse de otras sustancias
parecidas o incluso producir estos metabolicos.asi cuando miembros de ciertas
poblaciones necesitaban un compuesto dado, que rapidamente era agotado por el
crecimiento de la poblacion, unicamente sobrevivian aquellos organismos con capacidad
para elaborar dicha sustancia a partir de un precursor inmediato, o de utilizar
otra muy semejante. La nuevas mutaciones pudieron
haber dado origen al la síntesis de la molecula de clorofíla en la cual una proteina
se encuantra conjugada a un compuesto de magnesio-porfina. Una vez que este tipo
de molecula era producida en los organismos, estos adquirian la capacidad de atrapar
la enrgía luminosa y convertirla a una forma química que quedabaalmacenada en
la molecula ATP. Esto constituia una ventaja ya que la fotofosforilación es un
mecanismo mucho mas eficiente para producir ATP que los procesos de metabolismo
anaerobio. La liberacion de ozigeno, fue creando una
nueva selección de seres vivos, la que ahora favorecia a aquellos mutantes capaces
de obtener energía, tambien metabolizando los productos de la degradacion de la
glucosa mediante mecanismos mas eficientes. Debieron haber surgido en los seres
vivos dos sistemas: - un sistema acapaz
de movilizar los hidrogeniones, en lugar de perderlos como productos de reacciones
en sustancias no totalmenteoxidadas.
- Un sistema
que permitiera activar al oxigeno como aceptor final de los hidrogeniones, liberando
agua como resultado.
La aparicion de organismos
con estos dos sistemas acoplados a las reacciones que producen ATP, marco el inicio
de la respiracion aerobia. Estos organismos tenian mayores ventajas evolutivas,
por que la respiracion aerobia es un mecanismo mas eficiente de liberacion de
oxigeno y de utilizacion de compuestos en la fermentacion. Permite ademas que
los organismos dispongan de mayores cantidades de energís biolgicamente útil.
Igualmente importante es que se libera agua y no compuetos toxicos como alcoholes
o ácidos.
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