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FLEV CMC

domingo, 27 de noviembre de 2011

Generación espontánea vs. Pasteur

“Instituto Louis Pasteur, París, en un armario permanece un grupo de frascos con un líquido inalterado desde hace más de 100 años”.

Desde la antigüedad, tal y como mantiene Aristóteles, se creía que los seres vivos provenían directamente del barro, del estiércol y de otras materias inertes, sin necesidad de sufrir ningún tipo de proceso, es decir, se producía una “generación espontánea” de la vida. Esta idea estuvo vigente durante toda la Edad Media,  no siendo hasta finales del siglo XVII cuando algunos científicos empezaron a dudar de la idea de generación espontánea, especialmente a partir de los trabajos de Francesco Redi (1626-1698), que ideó un experimento sencillo y claro que consistió en meter trozos de carne en frascos cerrados, y otros en frascos abiertos, viendo que la carne de los frascos cerrados no desarrollaba gusanos, demostrando que los gusanos no aparecían por generación espontánea, y que su presencia estaba relacionada con la posibilidad que tenían las moscas de llegar a la carne y los pescados.
Louis Pasteur 
Louis Pasteur (1822-1895), biólogo y químico francés, estudió el desarrollo de las enfermedades infecciosas y descubrió vacunas a partir de enfermos que habían superado la enfermedad, demostró también que los microorganismos provocaban la descomposición de los alimentos y muchas enfermedades. Además de estas investigaciones demostró experimentalmente que la generación espontánea no existe. Para ello realizó en 1860 el siguiente experimento:
Utilizó recipientes con cuellos largos y curvos, en los que colocó un caldo formado por agua de levadura de cerveza con azúcar, orina, jugo de remolacha y agua de pimiento que había hervido durante algunos minutos. Al retirarlo del fuego, el aire entraba por el cuello, pero los microbios quedaban atrapados en él, lo que impedía que contaminaran el líquido y permitía conservarlo estéril indefinidamente. Sólo cuando se rompía el cuello, aparecían organismos en el caldo. Al cabo de un tiempo observó que nada crecía en los caldos demostrando así que los organismos vivos que aparecían en los matraces sin filtro o sin cuellos largos provenían del exterior, probablemente del polvo o en forma de esporas. De esta manera Pasteur mostró que los microorganismos no se formaban espontáneamente en el interior del caldo, rechazando así la teoría de la generación espontánea y demostrando que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior (Omne vivum ex vivo). Estas experiencias fueron publicadas en "Expériences rélatives aux générations dites spontanées".


Experimento con el caldo de cultivo

Evolución de los seres vivos

"La Creación" de Miguel Ángel, en la Capilla Sixtina

Desde la antigüedad se mantenía la idea de que todos los seres vivos, incluyendo el hombre, habían sido creados por un ser superior, lo que explicaba su perfección. Todas las especies permanecían fijas e inmutables a lo largo del tiempo y eran reflejo de ese ser superior responsable de su creación. Estas teorías eran apoyadas por las religiones. Muchos científicos también pensaban que las especies eran inmutables, lo que dio origen al “Fijismo”.
Cuvier (1769-1832), fijista, observó que había fósiles que ya no existían, lo que indicaba que esas especies habían desaparecido. Esto le llevó a formular una nueva teoría denominada “Catastrofismo”, que manteniendo la idea de creación y de fijeza de las especies, afirmaba que podían existir catástrofes que provocasen la desaparición de unas especies y la aparición de otras. Posteriormente, Lamarck (1744-1829) estudiando también fósiles llegó a deducciones opuestas al fijismo ya que defendía que las especies actuales provenían de especies primitivas, ya extinguidas, que habrían sufrido modificaciones sucesivas; esta nueva idea recibió el nombre de “Evolucionismo”. Para Lamarck estas transformaciones se debían a que cuando cambiaban las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollaban caracteres que les ayudaban a vivir mejor, es decir, se adaptaban al medio y transmitían esas características a sus descendientes, lo que lleva a nuevas especies. Por otro lado, Malthus defendía que las especies competían por los recursos, y que esa competición podía provocar la desaparición de especies, sólo sobreviven los individuos más adaptados.
Charles Darwin (1809-1882) realiza un viaje alrededor del mundo entre 1831 y 1836 a bordo del Beagle. A lo largo de este viaje realizó una serie de observaciones que le llevarían a proponer junto a A. Wallace (1823.1913) unas ideas que, basadas en las de Lamarck y Malthus, proponían que las especies tenían “tendencia a formar variedades”. ¿Cómo llegó a estas ideas que podemos llamar evolutivas?
Retrato de Darwin en la época del viaje en el Beagle
A lo largo del viaje, observó fósiles marinos en lo alto de la cordillera de los Andes y también las gran variabilidad de forma que los picos de los pinzones presentaban en las Islas Galápagos, lo que daba idea que una adaptación de los individuos a condiciones particulares. En sus escritos, afirman que dentro de una población de individuos de una misma especie hay una gran variabilidad, estando cada uno de ellos preparado para hacer frente a determinadas condiciones ambientales. Esto podía favorecer que de forma natural se seleccionasen los caracteres que presentaban ciertos individuos que les aportaban una ventaja frente al resto. Es decir, de forma natural se producían variaciones entre los individuos y sus descendientes que podían ser seleccionadas por el ambiente, haciendo que los mejor adaptados sobreviviesen y los peor adaptados muriesen. Estas ideas aparecen en su libro “El Origen de las Especies por selección natural” Esta idea de variación y selección es la base de la teoría de la “Evolución por Selección Natural”.
Adaptaciones del pico de los pinzones
Las ideas de Darwin no encontraron un gran apoyo, siendo muy criticado y ridiculizado. Sin embargo, y aunque no pudo explicar cuál era la base de la variabilidad, poco a poco sus ideas fueron imponiéndose. El desarrollo de la Genética con el descubrimiento de los genes y la transmisión de los caracteres ha hecho posible explicar la variabilidad de las especies a partir de las mutaciones que se producen en los genes. Estos nuevos conocimientos genéticos han llevado a reformular la teoría de Darwin teniendo en cuenta la variabilidad genética y la herencia, unido todo a la selección de caracteres, es el “Neodarwinismo” propuesto por Dobzhanzky. Queda todavía por explicar si este proceso se realiza de forma lenta y gradual, como afirmaban los primeros científicos que defendían esta idea, o de forma rápida y brusca, como parecen indicar las claves genéticas.






En la actualidad estas teorías evolutivas son las aceptadas aunque sigue existiendo una corriente muy activa en el plano de la educación que mantiene la idea del creacionismo, esta corriente es de origen cristiano protestante y afirma que los seres vivos han sido creados por un ser superior que también “controla su desarrollo”.

Caricatura de Darwin representado como un mono por una marca de anís
Darwin al igual que Galileo, fue condenado por la iglesia, y después ha sido absuelto de todas las acusaciones.

La teoría de Oparin: la vida o el azar químico

A. Oparin.
Haldane
Stanley Miller

La teoría mas aceptada sobre el origen de la vida en la Tierra es la teoría físico-química propuesta por los científicos Oparin y Haldane (trabajaron por separado y llegaron a la misma conclusión), esta teoría está basada en los escritos de otros científicos, el Dr. Alfonso Herrera, que había propuesto la teoría de la plasmogenia.

¿Qué dice la teoría físico química?


A. I. Oparin y Haldane , explican que cuando se forma la Tierra a partir de una nube inicial muy densa de gas Hidrógeno, esto ocurre hace unos 5000 millones de años. Las temperaturas son muy elevadas, pero poco a poco,  la Tierra se va enfriando y sigue estando sometida a una fuerte actividad volcánica y eléctrica. A la Tierra llegan rayos ultravioleta e infrarrojos y la atmósfera está formada por Hidrógeno, Metano, Amoníaco, y vapor de agua. En estas condiciones iniciales en los océanos primitivos como consecuencia de estas radiaciones y de las numerosas descargas eléctricas, hace unos 3500 millones de años, a partir de compuestos inorgánicos sencillos se forman pequeñas moléculas orgánicas que se van combinando entre sí.
La superficie de la Tierra en el inicio de la vida
En algún momento de este proceso, en el agua de los océanos, moléculas, de carácter lipídico, formaron estructuras plegadas, que encerraron compuestos orgánicos. Se habían desarrollado membranas que permiten que estas moléculas orgánicas queden aisladas del exterior, y adquieren la capacidad de absorber y excretar compuestos, a partir de estos compuestos también se desarrollan otras moléculas capaces de duplicarse, y con ello se inician los procesos de reproducción. A partir de este momento, estas estructuras sencillas, denominadas coacervados, comienzan un largo proceso de evolución, que lleva a desarrollar la vida tal y como la conocemos.


¿Es posible repetir este proceso?

Diseño del experimento de Miller
Para respondernos esta pregunta, el científico Stanley Miller en 1957, diseñó un experimento para comprobar si es posible el origen de la vida por procesos químicos. El experimento consistió en construir en conectar dos vasijas de vidrio entre sí y la una de ellas conectada  a un condensador. En la primera vasija se obtenía vapor de agua, que en la segunda se mezclaba con Hidrógeno, Metano y Amoníaco (se reproducen las condiciones de la atmósfera primitiva). Para simular los efectos de la electricidad y los rayos ultravioleta, se produjeron en esta vasija descargas eléctricas mediante electrodos. Como consecuencia de este proceso y una vez transcurridos varios días , se pudieron aislar cuatro aminoácidos que se habían formado. Poco después otro científico, el español Juan Oró, sintetizó en 1960 adenina, y después ribosa y desoxirribosa . Es decir, a partir de compuestos inorgánicos habían aparecido compuestos orgánicos sencillos, que son la base para formar proteínas y ácidos nucléicos. De esta forma se comprobaba experimentalmente la teoría de Oparin y Haldane: a partir de reacciones físico-químicas es posible el desarrollo de biomoléculas que posteriormente dan lugar a la vida.

martes, 8 de noviembre de 2011

¿SOMOS EXTRATERRESTRES?


Posiblemente sí, aunque pueda parecernos algo extraño. Voy a comentaros una noticia aparecida hace poco.

Recientemente se ha publicado que un grupo de astrónomos ha encontrado un posible origen para el agua de nuestro planeta, es decir, han identificado una “fuente cósmica” que presenta el mismo tipo de agua que apareció en la Tierra hace miles de millones de años y que creó los océanos y después hizo posible la vida. Recordemos que la Tierra se formó demasiado cerca del Sol y sufrió una infancia demasiado cálida como para retener agua.

El origen podría ser una lejana zona de nuestro sistema solar, en concreto el Cinturón de Kuiperr. Esta región se encuentra unas 30-50 veces más lejos de nosotros que la distancia entre la Tierra y el Sol, y contiene gran cantidad de cuerpos helados y rocosos entre los que se incluyen Plutón, Quaoar, Sedna, los planetas enanos y gran cantidad cometas, alrededor de un total de 800 objetos. El estudio de este grupo de astrónomos ha desvelado que el hielo que lleva el cometa Hartley 2 es similar al agua de los océanos de la Tierra.

¿Qué se ha comprobado? pues que el hielo que existe en el cometa tiene la misma composición química que el agua de los océanos de la Tierra, ya que se ha determinado que contiene la misma proporción de deuterio (hidrógeno pesado) en el agua que forma su hielo que la que se encuentra en los océanos. Es lo que estos científicos denominan “la firma” porque caracteriza un determinado tipo de compuesto.

A partir de aquí, sugieren que los cometas procedentes de esta zona de nuestro sistema solar podrían haber sido los encargados de traer grandes cantidades de agua a una Tierra carente de ella. El agua apareció por impactos de asteroides y cometas que cayeron en grandes cantidades sobre la Tierra. Estos datos son importantes ya que hasta ahora, ninguno de los cometas estudiados, contenía agua similar a la que hay en la Tierra, pero Hartley 2 ha abierto nuevos horizontes en el origen y evolución de la vida en la Tierra.
 

Si pensamos en el origen de la vida en los océanos primitivos, que gran parte de nuestro cuerpo es agua y que el resto de los componentes químicos que nos forman proceden de las reacciones nucleares producidas en las estrellas, podemos pensar que somos agua de cometas y polvo de estrellas, básicamente extraterrestres, muy cerca de ET.

TECTÓNICA DE PLACAS






En 1912 Wegener propuso la hipótesis de la “deriva continental” que afirma que los continentes se mueven. La idea base y fundamental de su hipótesis era que los continentes estuvieron unidos en una época del pasado y que posteriormente iniciaron una deriva o movimiento que los llevó a separarse de este continente inicial o Pangea hace unos 200 millones de años, fragmentándose y dando lugar a los continentes actuales.

¿En qué se basaba esta hipótesis? En tres tipos de pruebas: las paleontológicas, paleoclimáticas y las geológicas.

Pruebas paleontológicas: en continentes actualmente separados y alejados, los fósiles que se encuentran son similares en algunos casos, lo que sería imposible de no haber estado en algún momento unidos durante la existencia de estos organismos.

Pruebas paleoclimáticas: los depósitos de rocas y sedimentos nos aportan información sobre el clima. Así, se comprueba cómo las tierras situadas alrededor del Polo Sur contenían morrenas del Carbonífero, por el contrario las zonas del hemisferio norte, que antes estaban en la zona ecuatorial presentan grandes depósitos de carbón procedentes de selvas ecuatoriales.

Pruebas geológicas: hay continentes que presentan perfiles de costas que prácticamente encajan entre sí, como si hubieran estado unidas anteriormente. Además se encuentran tipos de rocas que se continúan en continentes ahora separados, con edades similares. Las huellas dejadas por la erosión del hielo, que en los actuales continentes parecen al azar, al unirlos en uno sólo muestran sentido y la existencia de un casquete de hielo.

¿Y cómo se mueven los continentes? Según Wegener el movimiento se producía al ir resbalando los continentes sobre los fondos marinos, aunque no encontró la fuerza que causa este movimiento, aunque pensó en la rotación terrestre. Este punto fue el principal inconveniente de esta hipótesis, carecía de un mecanismo capaz de explicar el movimiento de los continentes y por eso fue desechada por muchos investigadores.

En 1962 H. Hess que observó cómo la edad de los fondos oceánicos es tanto más reciente cuanto más cerca al eje de la dorsal nos encontramos, y que al alejarnos se van haciendo más viejos. Estos datos le llevaron a pensar que el fondo oceánico se expande, generando continuamente nuevo fondo en las dorsales mientras que el fondo antíguo desaparece en las fosas, lo que le llevó a formular la “teoría de la expansión del fondo oceánico”.

Uniendo esta teoría con la hipótesis de deriva continental, se formuló la teoría de la Tectónica de Placas según la cual la capa externa y rígida de la Tierra, la litosfera, se encuentra por encima de una capa más fluida, denominada astenosfera. La litosfera esta dividida placas, que pueden ser oceánicas, continentales y mixtas. Hay ocho grandes placas (Norteamericana, Nazca, Sudamericana, Africana, Euroasiática, Indoaustraliana, Pacífico y Antártica) y fragmentos más pequeños (Cocos, Caribe, Scotia, Arábiga, Iraní, Filipina , Anatolia y Fuca).
Este movimiento se produce porque el interior del planeta está caliente. El calor de la Tierra crea una lenta y continua circulación de los materiales en el manto. Son las denominadas corrientes de convección. El magma más caliente y menos denso asciende por las dorsales y se solidifica dando lugar a la litosfera oceánica. Continúa por debajo de las placas alejándose de la dorsal y, después de enfriarse y hacerse más denso, desciende, reintegrándose de nuevo al manto en las zonas de subducción. En su descenso, el magma arrastra la placa oceánica, que se hunde y destruye lentamente.
En el manto fluido se producen corrientes de convección que mueven las placas litosféricas. Las placas se desplazan como una unidad, pero en las zonas de contacto o bordes de placa se mueven unas respecto a otras. Existen tres posibles tipos de bordes denominados constructivos, destructivos y pasivos.
1: Bordes constructivo o divergentess: se separan dos placas litosféricas y se genera nueva litosfera oceánica.
2: Bordes destructivos o convergentes: colisionan dos placas y se destruye la litosfera oceánica.
3: Bordes pasivos: las placas se mueven lateralmente sin generarse ni destruirse litosfera.
Los bordes constructivos o divergentes aparecen donde las placas se separan, provocando el ascenso de material desde el manto para crear nuevo fondo oceánico. La mayoria de los bordes divergentes se localiza a lo largo del sistema de dorsales oceánicas y están asociadas con la expansión del fondo oceánico, que se produce a velocidades de 2 a 15 centimetros al año. Dentro de un continente pueden formarse nuevos bordes divergentes (por ejemplo, los valles de rift del este de Africa).


Los bordes destructivos o convergentes aparecen donde las placas colisionan, provocando la subducción de la litosfera oceánica. La convergencia entre un bloque oceánico y uno continental provoca la subducción de la placa oceánica y la formación de un arco volcánico-continental como los Andes de Sudamérica. 

Cuando se produce entre dos placas oceánicas se forma una fosa oceánica y un arco de islas volcánicas.
Cuando dos placas que transportan corteza continental convergen, el resultado es una colisión que provoca la formación de una cadena montañosa como la del Himalaya.

Esta teoría está apoyada por la distribución global de los terremotos y su estrecha asociación con los bordes de placa, la edad y el grosor de los sedimentos de los fondos de las cuencas submarinas, la existencia de cadenas de islas que se formaron sobre puntos calientes y proporcionaron un entramado de referencia para trazar la dirección del movimiento de las placas, así como la existencia de las corrientes de convección.



lunes, 7 de noviembre de 2011

ALGO SOBRE WEGENER

 Alfred Lothar Wegener, Berlín 1880-Groenlandia 1930. Estudió astronomía pero se destacó en meteorología. Escribió “El origen de los continentes y océanos”. Esta suele ser la referencia que aparece en las enciclopedias, entradas de internet y muchos libros sobre el científico que propuso la hipótesis de la deriva continental.


Buscando información sobre esta hipótesis he encontrado una reseña muy curiosa sobre la muerte de esta gran científico que demuestra cómo la realidad puede ser el guión de una película de aventuras y una gran lección de comportamiento.


Brevemente, julio de 1931… en un lugar de la costa occidental de Groenlandia un grupo de esquimales descubren dos cuerpos humanos semienterrados en el hielo. Tras grandes esfuerzo los desentierran y llevan al pueblo. Los cadáveres fueron identificados rápidamente como los de Alfred Lothar Wegener y Rasmus Willumsen que habían desaparecido durante una expedición científica en la que Wegener trataba de encontrar pruebas para demostrar que los continentes seguían moviéndose, creía que estas pruebas podría encontrarlas en el Polo Norte.
¿Por qué murieron? Simplemente por compañerismo y sentido del deber tanto hacia la Ciencia como a los compañeros. Los compañeros de Wegener se encontraban aislados en una base en construcción y esperaban víveres y suministros para continuar sus experiencias, el mal tiempo impedía la llegada, pasaban los días y Wegener decidió partir con los suministros él mismo ya que de lo contrario sus compañeros morirían. El tiempo es horrible, la temperatura desciende por debajo de los -54ºC, pero Wegener insiste y parte sólo con Willumsen, víveres y los suministros. Logran llegar hasta la base donde les esperaban, entregan los víveres y deciden volver nuevamente por más víveres.  Se hace la última fotografía de su vida antes de partir. Al día siguiente desaparecen y mueren. Fueron encontrados varios meses después.

El gran legado de Wegener no es sólo su hipótesis sobre la deriva continental si no también la de la entrega total a la Ciencia y a sus compañeros, aún a costa de su propia vida.