1. La Receta de la Vida

Los seres vivos son muy diferentes, pero tienen en común una organización interna. Son capaces de reproducirse y necesitan energía para realizar sus funciones vitales.

1.1. ¿De qué está hecha la materia?

De los 90 elementos químicos que hay en la naturaleza, tan solo 20 forman parte de los seres vivos. La materia viva está compuesta mayoritariamente por hidrógeno, oxígeno (agua) y carbono. 98% organismo.

1.2. El Agua

• Características:

• Fórmula: H₂O
• Enlaces covalentes entre H y O
• Molécula neutra: igual número de protones y neutrones
• Molécula polar
• Se crea un polo negativo en la parte del O, y uno positivo en la de los H.
• Las moléculas de agua se unen entre sí por medio de puentes de hidrógeno (UdH). La parte negativa de una molécula se orienta y une a la positiva de otra.
• Forma estructura reticular.

• Propiedades y funciones asociadas:

1. El agua es una gran disolvente: Función de transporte de nutrientes y desechos, y en ella ocurren las reacciones químicas del metabolismo.
2. Elevado calor específico: No cambia mucho su temperatura (función de amortiguador térmico).
3. Elevado calor de vaporación (función refrigerante).
4. Cohesión: Unión de las moléculas de agua entre sí debido a los puentes de hidrógeno (UdH). El agua no se comprime y sirve de esqueleto hidrostático en invertebrados y plantas.
5. Adhesión: Las moléculas de agua se unen a otras moléculas polares y esto permite la capilaridad. La savia bruta puede subir por el xilema de las plantas en contra de la gravedad.
6. Tensión superficial (cohesión y adhesión): Los insectos no se hunden al caminar sobre el agua.
7. Es una molécula muy reactiva: Hidrólisis (rompe moléculas).
8. Puede disociarse en: pH neutro (7), ácido (-7) y básico (+7).
9. El hielo es menos denso que el agua y por eso flota sobre ella, y esto permite que en las zonas frías del planeta haya vida bajo el agua.

1.3. El Carbono

• Es tetravalente (forma 4 enlaces).
• Puede unirse a otros átomos de carbono formando: cadenas lineales, ramificadas o cíclicas.
• También puede unirse a otros átomos como H, O, N, Cl, -OH, -NH₂.
• Los enlaces pueden ser sencillos (cadena saturada), dobles y triples (cadena insaturada).
• Conclusión: A partir del carbono se pueden formar millones de moléculas diferentes, como glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

1.4. Otros Elementos

• N: forma las proteínas, ADN y ARN.
• Fe: fabrica la hemoglobina, la cual transporta el O₂.
• Se: hace funcionar el hígado.
• S: es esencial para el pelo y uñas.
• K: hace posible los impulsos nerviosos.
• Ca: forma los huesos.
• P: está en los huesos y forma el ADN, ARN y ATP (molécula que almacena energía).

1.5. Energía para la Vida

• Autótrofos:

• Realizan la fotosíntesis, la cual se da en los cloroplastos que tienen clorofila. La realizan las plantas, algas y algunas bacterias, y ocurre por el día.
• Fabrican materia orgánica a partir de inorgánica y luz solar.
• Reacción: 6CO₂ + 6H₂O + luz solar → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

• Heterótrofos:

• No hacen la fotosíntesis y se nutren de materia orgánica fabricada por los seres vivos, y son los animales, hongos, protozoos y algunas bacterias.

• Quimiótrofos:

• No hacen la fotosíntesis y son bacterias.
• Fabrican su propia materia orgánica utilizando la energía proveniente de la oxidación de materia inorgánica del medio.

• Respiración celular:

• Proceso por el que todos los seres vivos obtienen energía quemando glucosa en presencia de O₂ y ocurre en las mitocondrias.
• Reacción: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energía

2. El Origen de la Vida

2.1. ¿De dónde proviene el carbono?

La nebulosa a partir de la cual se formó la Tierra contenía carbono. Cuando se condensó nuestro planeta, incorporó parte de este. La parte del planeta más rica en carbono es la biosfera, formada por materia viva.

Los volcanes y fumarolas emiten carbono procedente del interior, en forma de CO₂, y es fijado por las plantas y las bacterias fotosintéticas. De estos organismos pasa al resto de las cadenas tróficas de la biosfera.

• Una red trófica es un conjunto de cadenas tróficas, las cuales no están aisladas, ya que cada especie puede comer diversas cosas y a su vez es comida por diferentes especies. (Productor, consumidor y descomponedor)

2.2. ¿De dónde procede el agua?

En la Tierra cayeron muchos asteroides y cometas, procedentes de lugares más allá de la órbita de Marte, que contenían mucha agua en estado sólido, la cual se incorporó al planeta en formación dando lugar a la atmósfera primitiva.

2.3. Adaptaciones al Frío

• Hibernación → oso (comportamiento)
• Pelo sobre la piel → lobo (morfológica)
• Gruesa capa de grasa bajo la piel → foca (morfológica)
• Plumas → pato (morfológica)
• Migración de las aves → grullas (comportamiento)
• Tomar el sol para que su cuerpo se active → cocodrilo (comportamiento)

2.4. Adaptaciones al Calor

• Caída del pelo → perro (morfológica)
• Jadear → perro (morfológica)
• Sudar → humano (fisiológica)
• Migrar → aves (comportamiento)
• Orejas grandes para eliminar calor → elefante (morfológica)
• Movimiento de orejas para generar aire → elefante (comportamiento)
• Hábitos nocturnos para evitar horas de máxima insolación → leones (comportamiento)
• Refrescarse y darse baños de barro → cerdos (comportamiento)

Pruebas bioquímicas: se trata de comparar los organismos a nivel molecular y cuanto más parecido haya a este nivel entre dos especies, mayor será su parentesco.

2.5. Un Escenario para la Vida

El vulcanismo era muy intenso y submarino, ya que los continentes aún no se habían formado. Muchos organismos primitivos vivían cerca de fumarolas submarinas, en aguas muy cálidas ricas en minerales disueltos, sin necesidad de energía solar. En la protoatmósfera no había O₂ ni O₃ que nos protegiese de los rayos UV y por eso la vida existía bajo el agua.

• Quimiosíntesis: es un proceso en el que ciertos organismos, como bacterias, obtienen energía al realizar reacciones químicas con compuestos inorgánicos, como el FeS₂.

2.6. Sintetizar Materia Orgánica a partir de Inorgánica

2.7. Panspermia

Se cree que las primeras formas de vida pudieron llegar del espacio.

• Puntos a favor:

• En las nebulosas se descubrieron muchas moléculas que forman parte de los seres vivos.
• Los choques de otros cuerpos contra la Tierra están demostrados.
• Las características comunes de los seres vivos parecen indicar que la vida comenzó a partir de un patrón único.

• Puntos en contra:

• Todavía no hay ninguna prueba de que exista vida fuera de la Tierra.
• La panspermia no soluciona el problema del origen de la vida, solo lo traslada de escenario.
• Si llegaron esporas de un asteroide, estas tuvieron que soportar las altas temperaturas al entrar en contacto con la atmósfera.

• Hipótesis metabólica: Algunas moléculas sencillas se aislaron del medio mediante una membrana. Algunas de estas desarrollaron procesos químicos que condujeron a la capacidad de reproducir la estructura.
• Mundo ARN: Algunas moléculas de ARN surgidas al azar, capaces de mutar y replicarse, comenzaron la cadena de evolución.

2.8. Rocas de Isua

• Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico que tiene el mismo número de protones pero distinto de electrones, por lo que tienen masas diferentes.
• Los isótopos radioactivos son aquellos que se desintegran en un cierto tiempo.