¿QUÉ ES UN GEN? | CAPÍTULO 2
EL ORIGEN DE LA VIDA

EL ORIGEN DE LA VIDA


V amos a proseguir y a ampliar los conocimientos que hemos adquirido en el capítulo 1, ¿preparados? Toda la vida que existe actualmente procede de una única célula primitiva. Todos los seres vivos, incluso los virus, tenemos un antecesor común, la primera célula primitiva. Según la teoría de la síntesis prebiótica, que formuló el biólogo ruso Aleksandr Oparin en 1924, el origen de la vida en la Tierra se podría deber a la evolución química gradual a partir de moléculas basadas en el carbono. Teoría que, como os habíamos comentado, Stanley Miller demostró en 1952.

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Aleksandr Oparin (derecha) en el laboratorio

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Stanley Miller en 1999

Por lo tanto, tenemos que, en tiempos remotos las primeras moléculas que se encontraban en el caldo primitivo, abundante en compuestos de carbono, nitrógeno e hidrógeno, dieron lugar a los primeros azúcares, lípidos, aminoácidos y ácidos nucleicos simples. Así es, el ARN, versión primitiva del ADN, se originó "espontáneamente" en condiciones no biológicas a partir de precursores inorgánicos en presencia de energía. A escala planetaria, pasaron cientos y cientos de años, tiempo durante el cual, se crearon todos los componentes teóricamente posibles a partir de los elementos básicos presentes en la Tierra. Imaginemos qué condiciones geológicas tuvieron que existir para que ciertos átomos se unieran para dar lugar a minúsculas moléculas sin ninguna función aparente.

By NASA/Apollo 17 crew; taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans [Public domain], via Wikimedia Commons

Estas pequeñas moléculas inorgánicas, al cabo del tiempo, dieron lugar a moléculas más complejas llamadas moléculas orgánicas, que serán las que más tarde, nos darían vida a todos nosotros. Pongámonos en situación. Agua, calor, tormentas eléctricas,... a día de hoy puede parecer el fin del mundo pero, no fue así. Muy al contrario, fue gracias a esas condiciones extremas que las pequeñas moléculas precursoras de la vida se unirían y, por primera vez, darían lugar a formas y estructuras espontaneas muy variadas que, más tarde, contribuirían a la creación de la vida.

By P. Carrara, NPS [Public domain], via Wikimedia Commons

Estromatolitos del precámbrico en la Formación Siyeh, Parque Nacional de los Glaciares, Estados Unidos. En 2002, William Schopf de la UCLA publicó un artículo en la revista Nature defendiendo que estas formaciones geológicas de hace 3.500 millones de años son fósiles debidos a cianobacterias y, por tanto, serían las señales de las formas de vida más antiguas conocidas

Erupciones volcánicas, tormentas, relámpagos, una atmósfera con hidrógeno (H), metano (CH4), amoníaco (NH4), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) junto con las radiaciones procedentes del exterior de la Tierra dieron lugar a moléculas que, tras formarse la atmósfera primitiva, polimerizaron formando moléculas orgánicas más complejas y de mayor tamaño. Estas moléculas, en el océano primordial se combinaron para formar proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas de la vida que, a su vez, se condensaron y se disolvieron en el mar a elevada temperatura durante millones y millones de años creando una gran solución.

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Gran Fuente Prismática del Parque Nacional Yellowstone

L as moléculas reaccionaron en el agua o en el aire, evidentemente no importa, el caso es que durante millones de años las moléculas orgánicas se organizaron formando pequeñas gotas que actualmente llamamos PROTOBIONTES. Un protobionte es un tipo de estructura abiótica que precedió a las células aunque, de forma incorrecta, también se suele usar para referirse a una etapa más avanzada del origen de la vida, es decir, en realidad se usa para referirnos a un tipo primitivo de organismo vivo celular simple, que, teóricamente, precedió a las células procarioticas.

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Árbol filogenético mostrando la divergencia de las especies modernas de su ancestro común en el centro. Los tres dominios están coloreados de la siguiente forma: las bacterias en azul, las archaeas en verde y las eucariotas de color rojo

E n nuestro caso, el protobionte resulta de suma importancia, puesto que se ha postulado que los primeros protobiontes o estructuras de la vida rápidamente tuvieron que integrar mecanismos evolutivos que actuaran en sus compuestos químicos, incluso antes de que hubiese vida. Existe toda una teoría matemática que describe la previda como un alfabeto de activos monómeros que forman al azar polímeros, siendo un sistema generativo que puede producir información, en la que originalmente se presenta una pre-evolutiva dinámica de selección y mutación, pero no replicación, a diferencia de la vida. A partir de análisis matemáticos se concluyó que las mejores y más competentes candidatas moleculares para la vida ya habían sido seleccionadas antes incluso de que empezaran a reproducirse.

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La polimerización en cadena puede ser entendida con la ecuación química donde n es el grado de polimerización y M es una forma de un compuesto. El grado de polimerización n indica cuántas unidades repetitivas se encuentran en un polímero. Se suele indicar esta cantidad con una n al final de los corchetes que indican la unidad monomérica

P ara los apasionados de la genética, tenéis que saber que aunque la previda es el andamio en el 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. Dicho así, fuera de contexto, es difícil de entender, cuando hablemos del primer gen os hablaré de cómo él fue el encargado de liderar la destrucción de la previda y de qué características le permitieron superar el valor crítico de la tasa efectiva de replicación. Como os decía, no es importante, sencillamente nos da una pequeña pista del momento en que nació el primer gen y la misión que llevó a cabo. Al final, lo importante, es que la vida optimiza los recursos y utiliza los recursos que tiene con la máxima eficiencia posible.

J unto al concepto de protobionte también encontramos el concepto de PROGENOTE que, aunque se suele usar como sinónimo de protobionte, se debería usar exclusivamente para describir a la forma de vida celular primitiva equivalente del último antepasado común universal de todos los seres vivos y por ende antepasado de las células procarioticas (las células más simples y primitivas conocidas). Por lo tanto, se trataría de una estructura más evolucionada de protobionte que ya presentaría características celulares. En cualquier caso, el progenote debería ser considerado como el punto inicial en el tronco evolutivo común del árbol de la vida y, a partir de él, evolucionaron las tres grandes familias filogenéticas actuales, es decir, las bacterias, los arqueas y los eucariotas, comenzando así una apasionante historia por la colonización de la vida en la Tierra.

By User:RoRo Drawings: User:Nova except cyanobacteria from User:RoRo [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

Una de las últimas hipótesis de cómo se relacionan los procariotas y los eucariotas en un árbol de la vida.

De hecho, relacionado con este aspecto se estudia cuál sería el genoma mínimo necesario para la vida, investigación que actualmente se está llevando a cabo mediante la creación del Mycoplasma laboratorium. Si queréis seguir este proyecto de cerca no dejéis de visitar las investigaciones del Dr. Craig Venter.

A hora empieza lo interesante. Hemos comentado que algunas moléculas se unieron para formar los llamados polímeros. Pero ... ¿Recordáis lo que era un polímero? Efectivamente, pequeñas moléculas que se unen, no sabemos muy bien cómo ni porqué, para dar lugar a una de mayor tamaño y con propiedades que, quizá por separado, no podrían tener. A modo de ejemplo, a continuación os mostramos como dos moléculas de Beta-Glucosa se unen para formar un biopolímero, en este caso, la celulosa, probablemente la biomolécula orgánica más abundante de la Tierra ya que forma la mayor parte de la biomasa terrestre. La quitina, un carbohidrato que forma parte de las paredes celulares de los hongos o en el exoesqueleto de los artrópodos (arácnidos, crustáceos e insectos), es el segundo polímero natural más abundante de la Tierra después de la celulosa. En este caso, la quitina está formada por moléculas de celulosa pero con una pequeña modificación en uno de sus grupos que le confiere una mayor resistencia.

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Molécula de celulosa, el biopolímero más abundante de la Tierra y una imagen en 3D de cómo las moléculas de glucosa están encadenadas para formar la celulosa

U na cuestión importante. Para propagar la vida necesitamos poder REPLICAR nuestra información genética y, para ello, actualmente, usamos proteínas y una gran cantidad de moléculas distintas. Ahora bien, para que la vida se iniciara, el primer sistema de replicación de nuestra información genética tuvo que ser muy sencillo. Aunque sabemos que actualmente existen proteínas (enzimas) que dirigen la replicación de nuestra información genética, según parece, en un inicio este proceso no pudo ser espontáneo puesto que no existían proteínas. Pero entonces, ¿quién debía dirigir aquel proceso tan fascinante, quizá los polipéptidos? tienen un gran número de propiedades pero NO pueden auto-reproducirse. Son los nucleótidos los que pueden autoreplicarse, concretamente el ARN. Es justo por esa razón por la que los científicos pensamos que una molécula muy parecida al actual ARN fue uno de los primeros polímeros decisivos que facilitaron la creación y propagación de la vida.

By Narayanese at en.wikipedia [Public domain], from Wikimedia Commons

Estructura química del ARN

Vayamos paso a paso. ¿Cómo es posible que una molécula de ARN o, aunque no fuera ARN, de ADN o cualquier otra forma aún por descubrir, pueda replicarse? Pues la respuesta es muy sencilla. Gracias a la que creemos pueda ser la clave de la vida en sí misma, la complementariedad entre las bases que tiene lugar de forma espontánea en presencia de calor mediante un proceso de deshidratación. De este modo puede tener lugar una copia complementaria de ella misma. Este proceso se puede volver a repetir, una y otra vez obteniendo la misma molécula o, lo que es lo mismo, un número de copias proporcional a las características de la secuencia concreta. Es decir, la información genética se puede fotocopiar. Es más, actualmente sabemos que una molécula de ADN puede unirse perfectamente a una molécula complementaria pero de ARN. Son dos formas completamente compatibles que pueden transformarse de una forma a otra en función del uso que nuestro organismo necesite. Increíble.

By User:Sponk  translation: User:Jcfidy [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Imagen que nos ayuda a comparar las diferencias y similitudes entre el ARN y el ADN. Aquí podemos ver los 4 nucleótidos principales que forman el ADN: la Guanina (G), la Citosina (C), la Adenina (A) y la Timina (T). En el ARN la Timina pasa a ser un Uracilo (U). El ADN en cadena doble y el ARN en cadena simple.

C ada secuencia poseía probablemente un potencial replicativo propio y unas pocas moléculas podían llegar a crecer hasta cantidades excepcionales. Ahora bien, ¿eso es todo? Hay mucho más, ya que las moléculas adquirieron además la actividad biocatalítica . Pero tranquilos, ya lo hablaremos más adelante.

En esta imagen podemos ver a la derecha el Ribosoma 50S mostrando el ARN ribosomal (amarillo), las proteínas (azul) y el centro activo, la adenina 2486 (rojo) y a la izquierda el ARN de transferencia durante el proceso de TRADUCCIÓN.

Hablemos ahora de la formación de las proteínas y del proceso de traducción. Arriba, en la imagen en 3D de la derecha os mostramos un ARN que se llama ribosomal. Ésta es la molécula más importante implicada en la creación de proteínas. Sin ella, nuestras proteínas, no se podrían sintetizar. En la imagen de la izquierda os mostramos otra molécula imprescindible para poder crear proteínas, una vez más, un ARN, pero en este caso, llamado ARN de transferencia o tARN. Los ARN de transferencia son las moléculas responsables de transportar los aminoácidos libres al ribosoma para que puedan ser incorporados a las proteínas en creación. Una vez más es una molécula de ARN, y no una proteína, la responsable de este proceso tan importante. Finalmente, también os queremos hablar del ARN mensajero, otra molécula de ARN que sirve para copiar el ADN temporalmente. Los ARN mensajeros son los emails de las células. Es decir, es una copia exacta del ADN pero, gracias a su pequeño tamaño, puede escapar del núcleo celular hasta el citoplasma. Allí será dónde se unirá a los ARN ribosómicos y ARN de transferencia para poder crear proteínas. Pues bien, cuando los ARN mensajeros viajan al citoplasma sufren un proceso llamado splicing o procesamiento alternativo. Este splicing de los ARN mensajeros es el proceso por el cual una molécula de ARN mensajero es capaz de eliminar parte de ella misma para adaptarse mejor a su función. Imaginad, una grúa que siempre debe estar emplazada en el mismo sitio, ¿verdad que ya no necesitará ruedas? Al no necesitar ruedas se eliminan del diseño, antes de crear la grúa. El gen principal, en forma de ADN, contiene el diseño entero, pero si no necesita alguna de sus partes, puede eliminarlas antes de formarse.

By Courtesy: National Human Genome Research Institute. Transformada en png reduciendo peso por es:Usuario:Sanbec [Public domain], via Wikimedia Commons

Representación del ADN donde se ven los exones y los intrones. Un EXON es una secuencia de nucleótidos, que forma parte del gen, a partir de la cual se codifica una proteína. Cada exón codifica una porción específica de la proteína completa, y la suma de exones forma la región completa codificante del gen. En eucariotas los exones de un gen están separados por INTRONES, regiones de ADN que no codifican. Por lo tanto, forman parte del transcrito primario de ARN, pero a diferencia de los exones, son eliminados del transcrito final, previamente a su traducción. El número y longitud de los intrones varía enormemente entre especies, así como entre los genes de una misma especie.

TedE at the English language Wikipedia [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons, By Autor original Plociam. Adaptación al español AgD [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons

Ilustración del proceso y del mecanismo bioquímico de splicing desde pre-ARNm a ARN mensajero

Volvamos de nuevo a la previda. Decíamos que teníamos moléculas inorgánicas que aparentemente no tienen utilidad de por sí, otras tantas moléculas orgánicas que tampoco parece que vayan a servir, moléculas de ácidos nucleicos con capacidad autoreplicativa, otras con capacidad de unión a un aminoácido y otras con "funciones especiales", ¿qué falta? Pues faltaría la termodinámica, el tiempo y la suerte. De este modo las moléculas con capacidades autoreplicativas consiguieron poder replicar otras moléculas, es decir, podían favorecer la replicación de otro tipo de moléculas en función de sus propios intereses. ¿Puede una molécula tener intereses? Pues la verdad es que sí. Las moléculas más complejas necesitaban más recursos para seguir creciendo, más moléculas orgánicas que consumir, más moléculas inorgánicas que agotar. ¿Os recuerda a algo? Pues sí, ya hace 3.600 millones de años esas moléculas empezaron a luchar por la posesión de los recursos naturales que les rodeaban y, para poder obtenerlos, empezaron a cooperar unas con otras, a colonizar y a proteger sus dominios.

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Los líquenes como ejemplo de cooperación, son organismos que surgen de la simbiosis entre un hongo llamado micobionte y un alga o cianobacteria llamada ficobionte. Una relación donde los dos obtienen un beneficio, el alga realiza la fotosíntesis y provee de materia orgánica al hongo, mientras que el hongo protege al alga de la desecación y de la radiación solar. Esta simbiosis confiere al liquen características únicas dentro de los seres vivos.

Nos habíamos quedado en el momento en que algunas moléculas adquirieron la capacidad autorreplicativa y algunas también podían replicar a cualquier otra molécula, si esa molécula podía aportar algún beneficio. En algún momento, una de estas macromoléculas consiguió las herramientas necesarias para, por primera vez, sintetizar la primera proteína primitiva uniendo aminoácidos y utilizando como patrón una molécula de ARN muy sencilla. Ese día, se usó el primer ARN mensajero primogénico que dio lugar a la primera proteína primitiva. Es decir, ese día se creó el sistema de traducción original. Gracias a este nuevo sistema, nuestra célula primitiva empezó a acumular y a poder usar estas proteínas primitivas. Evidentemente, en un inicio, estas proteínas eran muy pequeñas y solamente aportaban pequeñas características al sistema. Aún así, fue un gran avance para nuestra célula primitiva.

By DNADude (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons

Mecanismo de traducción. Se puede ver de nuevo como el ARN mensajero (ARNm), el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosomal (de color naranja) colaboran para crear proteínas. A la derecha de la imagen se observa como entra un ARNt con un aminoácido aa7 unido a su extremo y con un "anticodón" con las letras CAG. En los ARNm las Adeninas (A) son complementarias a los Uracilos (U) y las Guaninas (G) son complementarias a las Citosinas (C), veréis como la secuencia CAG es complementaria a la de GUC, que da como resultado el aminoácido aa7. Este ARNt está esperando para unir su aminoácido aa7 a la proteína. A la izquierda podemos ver como un ARNt sale del sistema tras dejar un aminoácido atrás, el aa5. A la izquierda del ribosoma podréis observar como una nueva proteína de 5 aminoácidos (desde aa1 a aa5) se está creando, lista para incorporar el sexto aminoácido aa6 y luego el séptimo aa7.

Parecería lógico que los primeros sistemas genéticos se debieran basar en el ARN. Ahora bien, en las células actuales la información genética está en el ADN, y el ARN es el que se encarga de transmitir la información genética desde el núcleo de la célula hasta el citoplasma, dónde todo el sistema de traducción se encargará de leer ese código genético en formato ARN y traducirlo a formato próteico. Se podría decir que actualmente el ARN es un intermediario. Como comentábamos en una imagen anterior y en el capítulo 1, existen 4 nucleótidos principales: la Guanina (G), la Citosina (C), la Adenina (A) y la Timina (T). Pero también hemos un quinto nucleótido, el Uracilo (U) que sustituye a las Timinas en el ARN mensajero y que diferencía al ADN del ARN ¿de dónde ha salido? En la siguiente imagen podéis ver las diferencias en la estructura química entre la timina versus el uracilo.

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thymine_chemical_structure.png

Descripción: estructura química de la timina versus el uracilo

V eréis, a la molécula de ADN se le atribuye más estabilidad respecto a la molécula de ARN, debido a que una de sus tres partes principales, la ribosa, es substituida por una desoxirribosa. ¿Qué significa? Pues que en uno de sus extremos en lugar de haber un extremo OH hay un H. En la naturaleza las cosas se oxidan y para poder hacerlo se necesita un átomo de oxígeno. Al eliminar ese átomo, el ADN se transforma en una molécula mucho más estable, menos reactiva ya que tiene una tendencia menor a hidrolizarse o, lo que es lo mismo, a romperse. El ADN es una molécula de doble cadena, los eternos compañeros, pues bien, la estructura de doble cadena que adquiere el ADN le proporciona una unión que lo estabiliza y, a la vez, impide que otras moléculas puedan acceder a su núcleo. Además y volviendo al tema de la replicación, por si fuera poco, la estructura de doble cadena es perfeta para replicarse. Todos hemos usado alguna vez un molde, con un poco de relleno, podéis llegar a crear una réplica exacta. Así de fácil. Si por la razón que fuera una de las cadenas fuera alterada, la cadena complementaria podría hacerse servir para restablecer la copia original. Más fácil imposible. Imaginad que gran ventaja tenían aquellas moléculas de ADN que podían usar su cadena complementaria para arreglar errores inesperados fruto del proceso de copia. Ya no importaban si se modificaban las secuencias de ARN para impedir su funcionalidad, ahora, el ADN se podía reparar. He aquí la razón por la cual durante millones de años el ADN fue adquiriendo protagonismo como molécula lideradora de la vida, almacenando todos los tesoros de la evolución, actuando como una auténtica arca de conocimiento. Durante este período los distintos sistemas genéticos fueron adaptándose a la molécula de ADN pudiendo así empezar con la auténtica evolución que cada vez les llevaría a formas más complejas. ¿Por qué? Pues porqué ahora podían almacenar información genética de forma más segura en un espacio menor. Parece increíble pero el ADN de doble cadena es capaz de contener información distinta pero perfectamente organizada en las dos moléculas de ADN. Una molécula de ADN incluso puede contener dos genes solapados en la misma cadena. Es decir, en función de si el ribosoma empieza a leer en un punto de la cadena o en otra, será capaz de hacer dos proteínas completamente distintas entre si. ¿Increíble verdad?

http://slideplayer.es/slide/4065403/

Genes solapados: Si os fijáis, en la imagen se observa una proteína formada por 7 aminoácidos: met - gly - thr - his - ala - phe - ala, mientras que, más abajo, podemos ver como también se puede crear la proteína met - leu -leu - pro.

D e todas maneras, las moléculas de ADN no pudieron crecer de forma segura hasta la aparición de los primeros compartimientos celulares. Como hemos explicado, actualmente el ARN es una copia de una región del ADN y viaja desde el núcleo celular hasta el citoplasma en forma de ARN mensajero. Resulta muy importante que el ADN se encuentre en una región independiente del resto de la célula porqué no puede depender o interaccionar con otras moléculas del exterior. ¿Dejaríais vuestros mejores tesoros al alcance de cualquiera? Pues la vida tampoco. Guarda lo más preciado que tiene en el sitio más seguro, en este caso el núcleo celular.

By Zaldua I., Equisoain J.J., Zabalza A., Gonzalez E.M., Marzo A., Public University of Navarre (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons

Descripción: corte de una célula animal

Además, como si se tratara de una auténtica batalla, debo destacar que existen defensas destinadas a proteger el preciado código genético. Muy pocas moléculas osan llegar hasta el núcleo celular, pero por increíble que parezca, algunas moléculas lo conseguían. ¿Defensores? ¿Atacantes? Desde siempre existen moléculas muy ingeniosas que usan la picardía molecular para evadir las defensas celulares. Poco a poco, algunas moléculas han adquirido la capacidad de usar moléculas externas en contra de las células. Otras, han aprendido a infectar a sus rivales y a utilizar la maquinaria celular en su propio beneficio. Y, finalmente, algunas pocas son capaces de infiltrarse entre las filas enemigas y camuflarse hasta tal punto que, en todos los sentidos, llegan a desaparecer sin dejar rastro. Aunque no para siempre, como buen infiltrado, estos seres aprovechan el más sutil despiste de la célula para, desde dentro, cual troyano, actuar a través de las defensas rivales. En el siguiente capítulo os hablaremos de todos ellos.

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Modelo tridimensional de una molécula de inmunoglobulina (Ig) soluble, también conocida como anticuerpo. Estas moléculas están compuestas por dos tipos de cadenas que podéis ver aquí representadas, las pesadas en azul (unidas en su mitad inferior) y las ligeras en verde. Actualmente, esta molécula tiene la función en el sistema inmunitario de identificar y neutralizar elementos extraños tales como bacterias, virus o parásitos.

El anticuerpo típico está constituido por dos grandes cadenas pesadas y dos cadenas ligeras de menor tamaño. Los anticuerpos son sintetizados por un tipo de leucocito denominado linfocito B y desempeñan funciones diferentes, contribuyendo a dirigir la respuesta inmune adecuada para cada tipo de cuerpo extraño que encuentren. Es decir, un anticuerpo podría considerarse como una molécula evolucionada a partir de aquellas primeras moléculas primitivas que en algún momento se empezó a utilizar en organismos superiores para la defensa. Si bien estas moléculas no tienen porque parecerse a las primitivas, su función y su modo de acción, muy probablemente no ha cambiado durante miles de millones de años. Más adelante, os hablaremos del sistema inmunitario y aprenderemos cómo nuestro cuerpo aprende a protegerse de las infecciones. Creedme, es apasionante.

¿Por dónde íbamos? Ah sí, por los compartimientos. Se cree que fueron los llamados FOSFOLÍPIDOS las moléculas encargadas de crear esos compartimientos. ¿Por qué? Porque estas moléculas son lípidos anfipáticos, es decir, tienen una región hidrofílica y una hidrofóbica. Una parte de la molécula es hidrofílica, es decir, se puede disolver en agua, mientras que otra parte de la molécula es hidrofóbica, es decir, se puede disolver en otros lípidos pero no en agua. Propiedad que resulta perfecta para crear una capa qué separe dos zonas, una acuosa y otra lipídica. De este modo las primeras células se formaron gracias a la asociación espontánea de los fosfolípidos que se unieron, envolviendo las primeras moléculas de ARN junto a todo aquello que se encontraba a su alrededor. He aquí las primeras células primitivas, simples y pequeñas, pero destinadas a colonizar el mundo por imposible que parezca. Ah, se me olvidaba, ¿espontáneo? Pues sí, ¿alguna vez habéis derramado aceite en una sartén con agua? Si derramáis aceite en una sartén con agua veréis como los lípidos (en este caso, el aceite) se unen y se estructuran de forma espontánea creando pequeñas gotas o grandes manchas en función de la cantidad de aceite que se use. Y así fue como las primeras moléculas de ácidos nucleicos llegaron a un gran pacto con los fosfolípidos para seguir en coexistencia a lo largo de miles de millones de años.

By Michael Apel (photo taken by Michael Apel) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], via Wikimedia Commons

Descripción: gota de rocío sobre una hoja que presenta hidrofobia

Como decíamos, 3.600 millones de años atrás se dieron las condiciones ideales para la creación de la vida: no había capa de Ozono, teníamos ráfagas de luz ultravioleta, relámpagos, rayos, erupciones volcánicas,... Unas condiciones que, aunque negativas para el ser humano, irónicamente permitieron la generación y posterior evolución de pequeñas moléculas inorgánicas, que posteriormente se transformaron en orgánicas y que finalmente se unieron entre ellas para formar macro-moléculas que se rodearon de compartimientos e hicieron pactos con otras moléculas por el bien común. Dicho de otro modo, ayuda mutua para mantenerse a salvo de todo lo que pudiera aparecer del exterior. Así fue como dos modelos de vida empezaron a colonizar la Tierra. Las células fermentadoras y las cianobacterias. Las primeras, utilizadas actualmente para todo tipo de procesos fermentativos, se especializaron en consumir materia orgánica para sobrevivir. Aún así, el sistema era tremendamente ineficaz y podían llegar a consumir más energía y materia de la que se formaba, aún tenían que evolucionar. En segundo lugar, y no por ello menos importante, las cianobacterias, a las que les debemos la producción de Oxígeno a gran escala en la Tierra. De este modo, toneladas y toneladas de cianobacterias empezaron a consumir cantidades increíbles de CO2 para utilizar el Carbono de la molécula como sustrato que podían utilizar para formar su propio cuerpo, en definitiva, crecer. No os preocupéis, más adelante os hablaremos exactamente como las células fermentadoras y las cianobacterias colonizaron la Tierra.

By Matthewjparker (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Descripción: Tolypothrix, cianobacteria filamentosa de color cian (azul verde)

¿Pero, David, de dónde salió el primer gen? ¡Eso no nos lo has contado! Pues bien, para conocer esa respuesta deberéis esperar al siguiente capítulo, llamado, EL PRIMER GEN, NATURALEZA Y MULTIPLICACIÓN DE LOS VIRUS | PARTE 1. Muchas gracias por todo el apoyo que estamos recibiendo, tanto de alumnos como de padres y profesores. Seguiremos trabajando en todos los artículos educativos para que publicación tras publicación podáis usar la historia de la vida para educar. ¡Gracias a todos!

Marisa Larramona - Editora

Licenciada en Biotecnología (1999-2003) por la Universidad Autónoma de Barcelona, obtuvo el DEA en la misma especialidad en el año 2007 gracias a su trabajo de investigación en el campo de los genes moduladores del proceso de litiasis de la cistina en el IRO (Institut de Recerca Ongologica) del Hospital Universitario de Bellvitge.

Dr David Gallardo - Escritor

Nacido en 1981 en Castellar del Vallès, España. Forma parte de la segunda promoción de licenciados en Biotecnología de la UAB. Dr. en Producción Animal, realizó su trabajo de investigador en el campo de la mejora genética animal.

2016 Jun

¿QUÉ ES UN GEN? | CAPÍTULO 1
EL PRIMER GEN, EL DÍA QUE NACÍ

Dr. David Gallardo
IniciativaBiotec  |  26 Jun, 2016

A lo largo de nuestros artículos aprenderemos cómo funciona nuestro cuerpo, qué nos asemeja y qué nos diferencia del resto de seres vivos. Aprenderemos todo cuanto necesitemos para llegar a entender la que es la mayor de mis pasiones, el código genético, lo que somos, lo que fuimos, lo que estamos destinados a ser. Pero... ¿Qué es un gen?