La abiogénesis (griego: ἀ-βίο-γένεσις [a-bio-genésis], 'ἀ-/ἀν- «no» + βίος- «vida» + γένεσις- «origen/principio»' ‘El origen de la vida a partir de la no existencia de esta’)? o el origen de la vida en la Tierra ha generado en las ciencias de la naturaleza un campo de estudio especializado cuyo objetivo es dilucidar cómo y cuándo surgió. La opinión más extendida en el ámbito científico establece la teoría de que la vida comenzó su existencia a partir de la materia inerte en algún momento del período comprendido entre 4.400 millones de años —cuando se dieron las condiciones para que el vapor de agua pudiera condensarse por primera vez— y 2.700 millones de años atrás —cuando aparecieron los primeros indicios de vida—.[a] Las ideas e hipótesis acerca de un posible origen extraterrestre de la vida (panspermia), que habría sucedido durante los últimos 13.700 millones de años de evolución del Universo tras el Big Bang, también se discuten dentro de este cuerpo de conocimiento.
La selección natural es un fenómeno esencial de la evolución con carácter de ley general y que se define como la reproducción diferencial de losgenotipos en el seno de una población biológica. La formulación clásica de la selección natural establece que las condiciones de un medio ambiente favorecen o dificultan, es decir, seleccionan la reproducción de los organismos vivos según sean sus peculiaridades. La selección natural fue propuesta por Darwin como medio para explicar la evolución biológica. Esta explicación parte de dos premisas; la primera de ellas afirma que entre los descendientes de un organismo hay una variación ciega (no aleatoria), no determinista, que es en parte heredable. La segunda premisa sostiene que esta variabilidad puede dar lugar a diferencias de supervivencia y de éxito reproductor, haciendo que algunas características de nueva aparición se puedan extender en la población. La acumulación de estos cambios a lo largo de las generaciones produciría todos los fenómenos evolutivos.
La selección natural puede ser expresada como la siguiente ley general, tomada de la conclusión de El origen de las especies:
Existen organismos que se reproducen y la progenie hereda características de sus progenitores, existen variaciones de características si el medio ambiente no admite a todos los miembros de una población en crecimiento. Entonces aquellos miembros de la población con características menos adaptadas (según lo determine su medio ambiente) morirán con mayor probabilidad. Entonces aquellos miembros con características mejor adaptadas sobrevivirán más probablemente.
Primeras evidencias directas de aparición de la vida
Una de las formas de verificar la actividad biológica es una curiosa propiedad de los sistemas celulares, como la fotosíntesis que incorporan CO2 de diversas fuentes para transformarlo en moléculas orgánicas. Existen dos isótopos estables del carbono, C12 y C13, siendo estables sus abundancias relativas en la atmósfera. Cuando se incorpora CO2 por un sistema biológico, este prefiere elisótopo más ligero, enriqueciendo las rocas carbonatadas por el otro isótopo.14
La prueba de una aparición temprana de la vida viene del cinturón supracortical de Isua en Groenlandia occidental y formaciones similares en las cercanas islas de Akilia. El carbono que forma parte de las formaciones rocosas tiene una concentración de δ13C elemental de aproximadamente −5,5, lo que debido a que en ambiente biótico se suele preferir el isótopo más ligero del carbono,12C, la biomasa tiene una δ13C de entre −20 y −30. Estas «firmas» isotópicas se preservan en los sedimentos y Mojzis15 ha usado esta técnica para sugerir que la vida ya existió en el planeta hace 3.850 millones de años. Lazcano y Miller (1994) sugieren que la rapidez de la evolución de la vida está determinada por la tasa de agua recirculante a través de las fumarolas submarinas centrooceánicas. La recirculación completa lleva 10 millones de años, por ello cualquier compuesto orgánico producido por entonces podría ser alterado o destruido por temperaturas que excedan los 300 °C. Ambos estiman que el desarrollo a partir de un genoma de 100 kilobases de un heterótrofo primitivo de ADN/proteínas hasta la generación de un genoma de 7.000 genes de una cianobacteria filamentosa hubiera requerido sólo 7 millones de años.16
Primeras evidencias directas de aparición de la vida
Una de las formas de verificar la actividad biológica es una curiosa propiedad de los sistemas celulares, como la fotosíntesis que incorporan CO2 de diversas fuentes para transformarlo en moléculas orgánicas. Existen dos isótopos estables del carbono, C12 y C13, siendo estables sus abundancias relativas en la atmósfera. Cuando se incorpora CO2 por un sistema biológico, este prefiere elisótopo más ligero, enriqueciendo las rocas carbonatadas por el otro isótopo.14
La prueba de una aparición temprana de la vida viene del cinturón supracortical de Isua en Groenlandia occidental y formaciones similares en las cercanas islas de Akilia. El carbono que forma parte de las formaciones rocosas tiene una concentración de δ13C elemental de aproximadamente −5,5, lo que debido a que en ambiente biótico se suele preferir el isótopo más ligero del carbono,12C, la biomasa tiene una δ13C de entre −20 y −30. Estas «firmas» isotópicas se preservan en los sedimentos y Mojzis15 ha usado esta técnica para sugerir que la vida ya existió en el planeta hace 3.850 millones de años. Lazcano y Miller (1994) sugieren que la rapidez de la evolución de la vida está determinada por la tasa de agua recirculante a través de las fumarolas submarinas centrooceánicas. La recirculación completa lleva 10 millones de años, por ello cualquier compuesto orgánico producido por entonces podría ser alterado o destruido por temperaturas que excedan los 300 °C. Ambos estiman que el desarrollo a partir de un genoma de 100 kilobases de un heterótrofo primitivo de ADN/proteínas hasta la generación de un genoma de 7.000 genes de una cianobacteria filamentosa hubiera requerido sólo 7 millones de años.16
La evolución y su relación con los modelos actuales del origen de la vida
Se ha discutido si el origen de la vida y el origen del proceso de evolución surgieron al mismo tiempo. Se ha postulado que, de forma equivalente a como actúa el proceso de evolución en los seres vivos, también actuarían los mecanismos evolutivos en compuestos químicos antes de que hubiese vida. En este sentido, científicos como Martin A. Nowak y Hisashi Ohtsuki han postulado cómo y cuándo la cinética química pasa a convertirse en una dinámica evolutiva, formulando una teoría matemática general para el origen de la evolución. En ella se describe la previda como un alfabeto de activos monómeros que forman al azar polímeros, siendo un sistema generativo que puede producir la información, en la que originalmente se presenta una preevolutiva dinámica de selección ymutación, pero no replicación, a diferencia de la vida. A partir de análisis matemático se concluye que las mejores y más competentes candidatas moleculares para la vida ya habían sido seleccionadas antes incluso de que empezaran a reproducirse. Igualmente, aunque la previda es un andamiaje en que se basa la vida, existe una fase de transición en la que, si la tasa efectiva de replicación supera un valor crítico, entonces la vida compite con la previda y, finalmente, la vida destruye a la previda.30
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