Microorganismos y vida. El origen de la vida y evolución de los seres vivos

José Juan Aguilar Gavilán (Dpto. Microbiología)

La evolución posterior de los sistemas biológicos, de su metabolismo, etc.

Resulta interesante reparar en cómo era ese antecesor, lo que conlleva abordar:

Estas similitudes químicas dan sólido apoyo a una evolución de todos los organis-mos a partir de un ancestro común.

A pesar de su extraordinaria diversidad morfológica, la composición química y los procesos metabólicos de los seres vivos que pueblan la Tierra son muy similares.

La evolución química de la Tierra y la aparición de vida. El origen del Universo y de la Tierra.

Los seres vivos que poblamos la Tierra ¿somos diferentes?

1 Gas altamente ionizado

1.000 m.a. (<170 ºK)

12.000-15.000 m.a. <170 0K

300.000 m.a. 3.000 ºK

10-12 s. (109 ºK) 0 s. (1012 ºK)

10 m.a. (300 ºK)

Periodo de inflación cósmica

Periodo radiativo

Periodo de expansión

Plasma1

Protomateria

Protogalaxia

Cuásares, Galaxias

Cúmulos y supercúmulos

250 m.a. (170 ºK)

ºK = ºC + 273,15

Ylem (Singularidad) 10-35 s.

El Universo actual surgió a los 13.500 millones de años (m.a.) de acaecer la ex-plosión de un átomo primigenio: el ylem (del griego hilé, materia. Nombre dado en el S-IV a.C. por Aristóteles a la sustancia fundamental de la que procede todo ente ma-terial), una especie de punto primordial de materia condensada a temperatura elevada.

Georges Lamaître (1894-1966)

Georgy A. Gamow (1904-1968)

El primero que se atrevió a definir la creación en términos no bíblicos fue paradójicamente un sacerdote jesuita belga, además de físico: Georges Lamaître. Su teoría, a la que llamó teoría del “átomo primigenio”, ideada entre 1927 y 1930, fue desarrollada entre 1940 y 1941 como teoría de “la gran explosión” (big-bang) por Georgy Gamow, físico ucraniano nacionalizado norteamericano.

La definición de la creación en términos no bíblicos

¿Cómo y cuándo se formó el Sistema Solar?

En menos de 1 m.a., en la nebulosa solar primigenia se distinguían: la región interior, donde habría sobrevivido material no volátil con el que acabaron formándose planetas rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte), y la región exterior, con temperaturas lo suficientemente bajas como para permitir que los compuestos con hidrógeno solidificaran formando planetas gaseosos gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). La formación de los planetas se produjo en menos de 10 m.a.

Durante el proceso, la masa arrancada al Sol condensada en pequeños grumos de materia (los planetesimales) fue formando anillos con-céntricos: los más alejados del Sol se habrían enfriado y condensado en primer lugar para ori-ginar los planetas exteriores del Sistema So-lar. Esta idea condujo al concepto de “senes-cencia planetaria”: a medida que nos alejamos del Sol más viejos son sus planetas.

Transcurridos 9.940 m.a. desde el big-bang y en menos de 10 m.a. se produjo la aparición simul-tánea de todos los componentes del Sistema Solar: el proceso se inició hace 4.560 m.a., en el seno de la galaxia conocida como Vía Láctea. Los planetas del sistema solar son el resultado de una eyección de masa desde la nebulosa so-lar primigenia (nube de gas inmensa: con un diá-metro de más de 50 años luz –1 año luz equivale a 9,46 billones de km-), ocasionada por el tránsito de otra estrella.

Planetas rocosos (región interna)

Nebulosa solar

Anillos del sistema solar

Planetas gaseosos (región exterior)

Planetas rocosos (región interior)

Vía láctea

A los 9940 m.a. (hace 4.560 m.a.)

1 m.a.

Menos de 10 m.a.

La formación de la Tierra, ¿cómo era la Tierra pri-mitiva?

La enorme energía calorífica absorbida por la Tierra durante su génesis nos lleva a suponer una Tierra primitiva inicial semifundida.

Inicialmente la Tierra acumuló una ingente cantidad de energía, aportada tanto desde el ex-terior (impacto de planetesimales -objetos de más de 1 Km-) como desde su interior, como por ejemplo la energía ligada a la radiactividad emitida por la descomposición de isótopos inestables de vida media corta.

Esta circunstancia hizo posible que se realizara por sí solo un fraccionamiento de los materiales que componían la Tierra por or-den de densidades: por la movilidad del estado líquido, los metales más densos fluyeron al fondo y los menos densos se desplazaron a las capas superiores. La Tierra adoptó una estructura en capas con-céntricas.

Fe, Ni

Fe

Mg

Al

Núcleo interno (13,6 g/cm2)

Discontinuidad de Gutenberg (13,3 g/cm2)

Núcleo externo (10,6 g/cm2)

Zona de transición (4,3 g/cm2) Manto inferior (5,5 g/cm2)

Manto superior (3,3 g/cm2) Discontinuidad de Mohorövicic (3,0 g/cm2)

Corteza (2,9 g/cm2)

Litosfera (100-250 Km) Astenosfera (250-700 Km)

Mesosfera (700-2.500 Km)

La Tierra (esfera de 6.378 km. de radio)

La estructura de la Tierra y el origen de la vida

El movimiento del hierro líquido en el núcleo de la Tierra creó un campo magné-tico gigantesco (magnetosfera) alrededor de ella: una especie de escudo que protege a la atmósfera frente al Viento Solar (corriente de protones, elec-trones y núcleos de helio, que procedentes del Sol bombardean a gran velocidad todo el espacio interplanetario), evitando así su desaparición.

Las edades de la Tierra: hechos de interés

4.560 m.a. (0%) Se inicia la formación de la Tierra

Aparecen los océanos primitivos

3.860 m.a. (15,3%) Indicios de vida microbiana

3.560 m.a. (23,3%) Primeros registros fósiles de procariotas

4.550 m.a. (0,2%) La Tierra alcanza su tamaño final (esfera de 6.378 km. de radio)

Bombardeo menos intenso (aerolitos de 10-100 km.)

Ambiente prebiótico

3.960 m.a. (13,2%)

Bombardeo intenso con aerolitos de más de 500 km (meteoritos, de cons-titución rocosa y/o mineral, y cometas -hielo de agua, CO2 y NH3 y polvo de origen rocoso-). Muy frecuente duran-te los 500-600 primeros millones de años (m.a.)

4.400 -4.300 m.a. (3,8-4,5%)

Se desarrolla la atmósfera La Tierra culmina su formación

Evolución química

La Tierra se enfría

La atmósfera terrestre

La atmósfera terrestre se empieza a retener alrededor de la Tierra hace 4.460 m.a., tardando unos 100 m.a. en completar su formación.

¿Qué factores condicionan su aparición?

¿Cómo se originó?

La Tierra proseguía su formación, aún no tenía fuerza de gravedad suficiente para retener mo-léculas gaseosas.

Temperatura excesivamente alta.

Exposición a un viento solar intenso.

¿Cuál era su naturaleza química?

¿Era un ambiente óptimo para la vida?

¿Evolucionó con el paso del tiempo?

A partir de los gases formados y liberados a una temperatura elevada desde el interior de la Tierra.

Los gases más abundantes eran: CO2; N2; H2; vapor de H2O. Además había CH4; H2S; HCl y SO2.

El color del cielo es el resultado de la interacción de la luz del Sol con la atmósfera. Una cantidad de hume-dad, relativamente pequeña, acompa-ñada de partículas de polvo y cenizas es suficiente para provocar en el cielo las múltiples manifestaciones de color Cuando un rayo blanco de Sol surca un prisma de vidrio se dispersa por re-fracción dando origen a una gama de colores. El violeta y el azul son los que más se desvían; los rayos rojos y ama-rillos los que menos.

El cielo de la Tierra hace 4.460 m.a. debía ser de color negro, como el actual cielo de Mercurio: un planeta cuya reducida masa, y con ello su débil fuerza de gravedad, le impidió retener la atmósfera responsable del color del cielo.

¿Un cielo sin atmósfera?

Hicieron falta millones de años para que en la Tierra primitiva se desarrollaran las condiciones que permitieron tanto la aparición de la vida como su persistencia y evolución

B

A

Hace 4.400 m.a. la actividad geológica de la Tierra primigenia era aún intensa, con muchos volcanes activos. En los días claros presumiblemente predominaba un cielo azul como el actual (A), pues existía una atmósfera estable aunque muy di-ferente a la nuestra (sin O2 y con una presencia destacadísima de CO2 –representa-ba el 95% de los gases presentes-. Con el paso del tiempo la situación se invirtió y desde hace menos de 1 m.a. el O2 aporta el 21% a la masa de aire y el CO2 casi ha desaparecido -su contribución apenas alcanza el 0,036%-), un cielo que localmente podía tornarse rojizo u oscuro (B) debido a la exuberante actividad volcánica in-ducida por la caída de meteoritos y cometas de gran tamaño.

¿Con qué fuentes de energía potenciales útiles contó la Tierra primitiva para experimentar los cambios fisico-químicos que la convirtieron en un ambiente prebiótico?

Energía radiactiva –nuclear-, de fusión y de fisión (desintegración de radioisótopos)

Energía geotérmica (volcanismo) Energía cinética (impacto de aerolitos)

Energía eléctrica (tempestades y relámpagos) Energía radiante (solar)

La posición de Venus, la Tierra y Marte en el Sistema Solar confirma que los tres planetas se formaron simultáneamente en regiones vecinas de la nebulosa solar, por lo que su composición química cuando eran jóvenes debió ser la misma, algo que no sucede en la actualidad: aunque las atmósferas de Venus y Marte continúan sien-do similares, la de la Tierra no lo es.

Una posición privilegiada respecto al Sol.

Mayor masa que Venus y Marte.

La presencia y mantenimiento de la vida en ella durante unos 3.800 m.a.

Se admite que las anomalías observadas en la atmófera terrestre respecto a las atmósferas de sus dos planetas hermanos obedecen a:

¿Es la Tierra el único planeta en el que hay vida? ¿Por qué? ¿Existe vida en otros planetas del sistema solar?

Lovelock formuló en 1972 una hipótesis, conocida como hipótesis Gaia (nombre de la diosa griega de la Tierra), según la cual la Tierra actúa como “un superor-ganismo” cuyas propiedades se autorregulan a través de las actividades bio-químicas de los componentes vivos de sus ecosistemas, que la mantienen den-tro de unos límites favorables para la vida”.

James Ephraim Lovelock (Letchwort Garden City -Inglaterra-,1911) en 2005

Antes de calcular nuestro peso en otros planetas, debemos comenzar distinguien-do algo muy importante y que solemos confundir. La diferencia entre peso y masa.

El peso en el Sistema Solar

La Tierra tiene una gravedad de 9,8 m/s2 y una persona que tiene 100 kg de peso, tendrá otro peso en el Sol y en otros planetas con una densidad o gravedad diferente (como se observa en la figura supe-rior, en la que además del peso se indica la densidad que lo justifica).

A grandes rasgos podríamos decir que el “peso” es la fuerza con la que el cuerpo es atraído por la Tierra y la “masa” es la cantidad de materia que tiene el cuerpo (una cantidad invariable, al menos en un momento dado).

La fórmula general que los relaciona es: Peso = m (masa) x g (gra-vedad). Como cada planeta y estrella tiene una masa y un tamaño dis-tinto, el peso de un mismo objeto no es el mismo en ellos. A menor gravedad menos pesará el cuerpo, hasta el punto en que, en ausencia de gravedad, el cuerpo no pesará nada, pero seguiría teniendo masa.

37,8 kg

3,7 m/s2 90,6 kg

8,87 m/s2

100 kg

9,8 m/s2

37.9 kg

3,71 m/s2

253,3 kg

23.12 m/s2

106,6 kg

8,96 m/s2

90,5 kg

8,69 m/s2

113,3 kg

11,0 m/s2 PLUTÓN 6,7 kg

0,65 m/s2

2007,2 kg

196.69 m/s2

Las edades de la Tierra: hechos de interés

4.560 m.a. (0%) Formación de la Tierra

700-600 m.a. (84,3-82,5%) Macrofósiles de plantas y animales

3.860 m.a. (13,2%) Indicios de vida microbiana

Fósiles moleculares. La proporción entre los isótopos 13 y 12 del C (que aumentan a favor del 12C cuando hay materia orgánica) en rocas sedi-mentarias del E del Labrador (Península del NE de Canadá) y del SO de Groenlandia (en el límite del casquete polar ártico, en el Grupo supra-crustal “Isua” -formación rocosa de unos 3.860 m.a. de edad-), con un 2-3% más de 12C que en rocas ígneas de la misma fecha, confirma que existía vida en esa época. Además el carácter sedimentario de dichas rocas nos hace admitir que su presencia es de por sí una señal inequívo-ca de que hace 3.860 m.a. ya existía agua líquida, y que las condiciones de la Tierra en ese momento eran compatibles con la vida.

Desde hace 3.860 m.a. los organismos vivos incorporan carbono a su biomasa a partir del CO2 y del CH4 atmosféricos. Desde su aparición, los seres vivos comenzaron a cambiar la composición química de la Tierra.

3.560 m.a. (23,3%) Primeros registros fósiles de procariotas

Las primeras formaciones rocosas portadoras de microfósiles o estructu-ras notablemente parecidas a procariotas modernos incluyen a las suce-siones o series de Warrawoona, la Formación Towers y los basaltos del ar-queano antiguo (Australia Occidental), y las series de Onverwach (Sudáfri-ca) y Swarktoppie (Swazilandia), en el sur de África, cuya antigüedad es de unos 3.500 m.a.

¿Cómo fueron los primeros seres vivos? A

B 3

(1) Estromatolitos antiguos (Bitter Springs, Australia) (1 m.a.) –se denominan “estromatoli-tos” las primeras formaciones rocosas portadoras de microfósiles o estructuras notable-mente parecidas a procariotas modernos: tapetes microbianos fósiles calcificados, consti-tuidos por capas de procariotas, principalmente filamentosos, atrapados en carbonatos de calcio. (2) Estromatolitos modernos. (3) Corte de un estromatolito mostrando su típica estructuración en láminas (A) y el sorprendente parecido de los microorganismos procario-tas fósiles con cianobacterias actuales, como Calothrix sp. (B).

2

1

¡La sorprendente marcha de la evolución!

4.560 m.a. (0%) Formación de la Tierra

3.560 m.a. (23,3%) Primeros registros fósiles de procariotas

Bombardeo esporádico (aerolitos de 10 km. o menores)

2.700 m.a. (40,9%) Aparición de procariotas fotótrofos oxigénicos Indicios de vida eucariótica (fósiles moleculares) 2.760 m.a. (39,5%)

2.560 m.a. (45,2%) Los procariotas fotótrofos oxigénicos son muy abundantes

540-530 m.a. (88,1-88,4%)

Explosión Cámbrica: súbita aparición de una gran cantidad y variedad de eucariotas pluricelulares

400 m.a. (90,1%) Aparecen los primeros anfibios

8 m.a. (99,8%) Los primates comienzan a poblar la Tierra

1.560 m.a. (67,1%) Aparecen los primeros eucariotas con orgánulos

2.100 m.a. (53,9%) Se comienza a acumular O2 en la atmósfera Primeros registros fósiles de eucariotas

3.860 m.a. (13,2%) Indicios de vida microbiana

580 m.a. (87,5%)

La atmósfera posee las características actuales Primeros eucariotas pluricelulares (algas marinas)

Atmósfera aeróbica

Atmósfera anóxica

% de O2

0,1%

21,0%

1,0%

10,0%

0,0%

0,00 h

3,10 h

20,58 h

23,59 h

5,36 h

23,40 h 65 m.a. (98,5%) Extinsión dinosaurios.

24 horas

850 m.a. (81,3%) Primeros invertebrados marinos (diblásticos)

Aunque se opina que el número de colisiones gigantes-cas que se dieron en esta época no excedió de 12, sus desastrosas consecuencias (esterilización de la superfi-cie de la Tierra primitiva, mares en ebullición, etc.) per-sistieron miles de años.

Esta 1ª etapa del bombardeo intenso dió paso hace 4.000-3.800 m.a. a otro periodo de bombardeos con planetesimales residuales de menor tamaño (10-100 km de diámetro), cada vez menos frecuentes.

Desde hace 3.500 m.a. la frecuencia de los impactos sobre la Tierra de objetos extraterrestres se hizo muy baja, al tiempo que el tamaño de los mismos se redujo.

El impacto de un meteorito de 60 m de diámetro se da aproximadamente 1-2 ve-ces cada 1.000 años.

La llegada a la Tierra y al resto de los planetas del Sistema Solar de cuerpos impactantes de todos los tamaños (500 a 50-60 km de diámetro) fue masiva y muy frecuente durante sus primeros 500-600 m.a. de vida.

La caída de un cuerpo de 10 km de diá-metro se produce cada 100 m.a. Como la última acaeció hace 65 m.a. en Chicxulub –Península del Yucatán- (a ella se achacó la extinción de gran número de especies, in-cluyendo los dinosaurios, lo que favoreció el desarrollo de los mamíferos), la próxima caí-da se demorará aún 35 m.a.

¿Qué condicionó la evolución inicial de la vida?

¿Cómo surge la vida en la Tierra?

Teoría de la panspermia (exobiología)

Teoría evolutiva de Oparin-Haldane

Teoría de la heterogenia

Teoría de la biogénesis

Creacionismo

Teoría de la generación espontánea (abiogénesis)

En el S-XX, las confesiones cristianas más apegadas a la literalidad del dog-ma rebautizaron el creacionismo como el “diseño inteligente”, también conoci-do como “neocreacionismo”.

El “creacionismo”, una noción filosófico-religiosa, concibe el mundo como producto de un acto de la voluntad divina y, por tanto, como una obra perfecta e inmutable (Génesis, 1er libro de la Biblia).

La teoría de la generación espontánea (abiogénesis)

Johann Baptista von Helmont (1579-1644)

Escribió una receta para, imitando los aromas y efluvios de los pantanos, crear -en el agua y en los ladrillos- gusanos, ra-nas, babosas, sanguijuelas, etc.

“Las anguilas se engen-dran solas, en el lodo y en los suelos húmedos”.

Aristóteles (384 a 322 a.C.)

Idea vitalista que defendía que los seres vivos podían originarse a partir de materia no viva. Aunque fue negada por muchos pensadores ilustres, fue asumida de forma casi incontestable durante casi 2.000 años.

“Las abejas se originan a partir de la miel”.

Publio Virgilio Marón (70-19 a.C.)

El italiano Francesco Redi (1626-1697), en 1668 estre-meció los cimientos de la teoría de la “Generación es-pontánea”, al publicar resultados de sus experimentos sobre la incapacidad de la carne putrefacta para pro-ducir gusanos espontáneamente. Redi concluyó que la vida solo puede surgir a partir de una vida preexistente, y esta teoría se conoce como “biogénesis”.

La “biogénesis” frente a la “generación espontánea”

Para demostrar que la vida surge de la vida (teoría de la biogénesis) y, con ello, la falsedad de la creencia de que los seres vivos podían generarse a partir de materia inanimada (teoría de la generación es-pontánea), Redi puso en tres recipientes (1, 2 y 3) un trozo de carne. El primero lo dejó destapado, el segundo lo tapó con un pergamino y el tercero con una fina gasa. Transcurridos varios días, observó que solo había larvas en aquel en el que las moscas habían contactado con la carne.

Lázaro Spallanzani (1729-1799)

Entre los detractores de la teoría de la heterogenia destacó Lázaro Spallanzani, naturalista y sacerdote ita-liano.

La “heterogenia” frente a la “generación espontánea” y la “biogénesis”

John Turberville Needham (1713-1781)

Entre 1748 y 1750 el sacerdote inglés John Tur-berville Needham insistía en que “los microorganismos no nacen espontáneamente sino a través de materia orgánica preexistente” y que “la vitalidad es una pro-piedad indestructible de la materia viva”.

George-Louis Leclerc (1707-1788)

Su teoría, conocida como “teoría de la heterogenia”, contó con el apoyo de célebres naturalistas de la época, como George-Louis Leclerc, más conocido como “Conde de Buffón”.

Theodor Schwann (1810-1882) Hermann von Helmholtz

(1821-1891) Félix Pouchet (1800-1872)

Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829)

Friedrich Traugott Kützing (1807-1893)

El debate sobre la teoría de la heterogenia, entre defensores (Lamarck, Pouchet y Kützing, entre otros) y detractores (como Schwann y von Helmholtz), persiste hasta que en 1861 Pasteur demuestra la falsedad de tal teoría.

Experimentos de Spallanzani (1765)

Spallanzani hirvió durante 45 min las semillas y el agua contenida en matraces de vidrio ce-rrados herméticamente, observando que en su interior no se desarrollaban microorganismos. Propuso que era el aire el que transportaba los gérmenes al medio de cultivo y que éstos no surgían a partir de moléculas orgánicas preexistentes.

Needham y Leclerc decían que el prolongado hervor había matado la “fuerza vital” que posibilitaba la aparición de la vida en la materia inanimada.

Spallanzani realizó otros experimentos, y una y otra vez demostró su postura. En una 2ª obra, publicada en 1776, Spallanzani eliminó experimentalmente tales objeciones.

Caldo calentado

Enfriar Esperar

Caldo calentado

Frasco abierto

Frasco cerrado

Esperar

Crecimiento

Abrir el frasco

Sin crecimiento Crecimiento

La falsedad de las teorías abiogenésicas (Pasteur, 1861)

En el polvo del aire hay estructuras que recuerdan a los microorganismos implicados en la putrefacción.

En los materiales con microorganismos, éstos no surgen ni espontáneamente ni a partir de un factor vital preexistente: proceden del aire

Ningún alimento debe descomponerse si, tras ser tratado con calor para destruir los microorganismos que lo contaminan, se evita su contacto directo no con el aire sino con el polvo que éste contiene.

Louis Pasteur puso caldo de carne en una redoma (1), a la que estiró el cuello dándole forma acodada, y calentó hasta ebullición (2). Observó que, después de enfriado, no se desarrollaban micro-organismos en el caldo de carne y que, incluso transcurrido mucho tiempo, dicho caldo permanecía sin contaminar. Una contaminación que sí acaecía, tanto tras la rotura del cuello (3) como después de inclinar la redoma (4) hasta que el caldo rellenaba la zona acodada de su cuello. Louis Pasteur (1822-1895)

B Tyndall puso a punto en 1887 una técnica para destruir las esporas, conocida como “esterilización fraccionada” o “tyn-dallización”, que permitió la confirmación definitiva de la teo-ría de la biogénesis.

La dificultad de esterilizar por ebullición algunas preparacio-nes, como las infusiones de heno, permitió el descubrimiento casi simultáneo (en Inglaterra, por el físico británico John Tyndall, y en Alemania, por el botánico y bacteriólogo judío Fer-dinand Cohn) de la existencia de estructuras excepcionalmen-te resistentes al calor: las llamadas endosporas.

Estructura de la endospora

John Tyndall (1820-1893) Ferdinand Cohn (1828-1893)

Endosporas (E) en cultivos viejos de las de Bacillus sp. (Cohn, 1875)

Según Tyndall (1877), la presencia de endosporas explicaba los resultados dispares de Pasteur (en cuyo caldo de carne no existían) y del grupo de Pouchet (en las infusiones de heno si estaban presentes estas formas de vida bacteriana resistentes a la ebullición).

La confirmación definitiva de la biogénesis

La “Química prebiótica” ¿el origen de la vida? Hipótesis del origen en superficie (Oparin, 1924; Haldane, 1928)

“Si pudiéramos aceptar la idea de que en un pequeño estanque cálido, donde existían las condiciones adecuadas (temperatura, luz, electricidad, etc.) y una mezcla apropiada de sales de N y P, se formó un compuesto proteico capaz de experimentar otros cambios más complejos, …”

(A warm little pond, Darwin, 1871) Charles Darwin (1809-1882)

John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964)

La vida surge en la Tierra, en charcas litorales o zonas someras de los océanos primitivos expuestos a una luz intensa

Aleksandr Ivánovic Oparin (1894-1980)

CH4 NH3

H2

H2O

La atmósfera primitiva era muy diferente a la actual: no contenía oxígeno libre sino que tenía un fuerte carácter reductor, debido a la presencia de H2 y de compuestos co-mo el metano (CH4) y el amoniaco (NH3). Entre estas sustancias se hallaban los principales elementos químicos de la materia viva (los llamados bioelementos): carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno.

El punto de partida hace 3.860 millones de años

¿Cómo se formaron las biomoléculas?

Las primeras biomoléculas surgirían mediante reacciones fotoquímicas, gobernadas por la energía de la radiación solar, entre los compuestos presentes en la atmósfera primitiva. En el proceso también pudo intervenir la energía procedente de las descargas eléctricas (relámpagos) y de las desintegraciones radiactivas, así como con la energía geotérmica proporcionada por la persistente actividad volcánica.

¿Qué tipo de biomoléculas fueron las pioneras?

Se formaron biomoléculas sencillas (azúcares, aminoácidos, grasas simples, etc.), que se utilizarían más tarde para la síntesis abiótica de compuestos orgánicos de alto peso molecular (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos e hidratos de carbono).

¿Cómo se formó el caldo primitivo?

Según Oparin las biomoléculas primitivas sencillas que se formaron en la atmósfera pri-mitiva fueron arrastradas por las lluvias para quedar atrapadas disueltas en charcas poco profundas formadas en el litoral de los océanos primitivos. Si se tiene en cuenta que en la Tierra aún no existían seres vivos que los consumiesen, tales compuestos se ha-brían ido acumulando, principalmente en forma de disolución o suspensión espesa -el lla-mado caldo de la vida- (de haber existido, se pudo formar en el periodo comprendido en-tre hace 4.450 m.a. -cuando se completó la formación de la Luna- y hace 3.960 m.a.), para persistir durante innumerables años, contribuyendo así a la lenta evolución química de esta materia orgánica hacia formas cada vez más complejas y poliméricas, y con ello a la preparación de la Tierra para la aparición de vida.

En el caldo primitivo, los polímeros orgánicos en solución interaccionan entre sí mediante fuerzas electrostáticas para formar gotitas coloidales a las que Oparin llamó “coacer-vados”, éstos son una especie de puente entre las moléculas orgánicas y las células: se trata de sistemas autoorganizados. En un proceso que requirió mucho tiempo, los coacer-vados iniciales se fueron agrupando en otros mayores y éstos a su vez en complejos temporales. Alguno de esos complejos temporales se convirtió en un “protobionte” o “pro-tocélula”, tras adquirir una serie de propiedades por las cuales podía aislarse e introducir en su interior ciertas moléculas que le rodeaban y liberar otras. Las funciones metabó-licas, la reproducción y el crecimiento habrían aparecido después de que el protobionte adquiriera la capacidad de absorber e incorporar las moléculas a su estructura para fi-nalmente conseguir separar porciones de si mismo con iguales características.

Los precursores de las primeras células vivas

Stanley L. Miller (Oakland -California-,1930), junto al disposi-tivo utilizado en 1953 para validar la hipótesis de Oparin-Haldane.

Harol Clayton Urey y su discípulo Stanley Miller, inician investigaciones pioneras para confirmar experimentalmente el ambiente “prebiótico” preconizado por Opa-rin-Haldane como origen de la vida.

Harold C. Urey (1893-1981)

Confirmación de la “Química prebiótica” como origen de la vida

Hidrógeno

Nitrógeno

Anhídrido carbónico

Agua

Amoniaco

Metano Reactivos utilizados en el experimento

Experimento de Miller En 1953, usando el aparato relativamente sencillo de la figura adjunta que reproducía las condiciones de la atmósfera primitiva, Miller logró formar las unidades elementales de la vida.

Condensador

Agua conteniendo aminoácidos

Agua hirviente

gases Agua Nitrógeno Amoniaco Metano Hidrógeno Anhídrido carbónico

Descarga de chispas durante 60 h.

Aspártico Imino-acético propiónico

Succinico Glutámico

Fórmico Acético Propiónico Urea

Productos obtenidos en el experimento

N-metil-Alanina

Láctico -amino butírico

-amino isobutírico

Glicina Sarcocina Glicólico Alanina

Formaldehído Acetaldehído Propionaldehído

Cianuro Cianógeno Cianoacetileno

Glicina Alanina Glutámico Valina Prolina Aspártico

El meteorito Murchinson, una condrita carbonácea tipo II (CM2) (las condritas son meteoritos no metálicos –rocosos- que, en los asteroides de los que proceden, no han sufrido procesos de fusión o de diferenciación), contenía aminoácidos comunes (como la glicina, alanina y ácido glutámico) junto a algunos poco comunes (como la isovalina y pseudoleucina). La naturaleza racémica de tales aminoácidos, el exceso enantiomérico de algunos de ellos (predominio de L-glicina) y su enriquecimiento, en comparación con sus homólogos terrestres, con el isótopo 15N del nitrógeno, confirmaron que su fuente era extraterrestre.

El meteorito Murchison, de 4.600 m.a. de antigüedad, recibe su nombre de la localidad de Murchison (Victoria, Australia), lugar don-de cayeron sus fragmentos el 28 de sep-tiembre de 1969.

El análisis de meteoritos confirma la teoría prebiótica

La serina y la treonina, considerados habitualmente como aminoácidos contaminan-tes terrestres, se encontraban ausentes en las muestras del meteorito.

En las muestras del meteorito se aisló también una mezcla compleja de alcanos (hidrocarburos), similar a la encontrada en el experimento de Miller y Urey.

A la lista de compuestos orgánicos identificados en el material del meteorito se le añadió en 2001 el poliol (nombre genérico de un alcohol polihídrico que contiene más grupos hidroxilo que el azúcar del que deriva).

Meteorito ALH84001 (Meteorito Allan Hills 84001) (1,9 kg de peso). Contiene 15N (isótopo de nitrógeno presente en la atmósfera de Marte y desconocido en el resto de lugares del Sistema Solar).

El meteorito ALH84001, descubierto el 27 de di-ciembre de 1984 en la Antártida por una expedición estadounidense, se formó en Marte hace 4.500 m.a. y, tras el impacto de un meteorito, fue expulsado del planeta hace 16 m.a. Después de vagar por el espacio exterior llegó a la Tierra hace unos 13.000 años.

Corte del meteorito ALH84001 con depósitos de carbona-to (glóbulos amarillos). La fotomicrografía electrónica de al-gunos carbonatos muestra la presencia de cadenas de crista-les parecidas a las cadenas de cristales de magnetita que hay en el interior de las actuales bacterias magnetotácticas (co-mo Aquaspirillum magnetotacticum –Figura adjunta-).

El hallazgo en su interior de for-maciones semejantes a las bacte-rianas, llevado a cabo el 6 de agosto de 1996 por el equipo del Dr. Da-vid McKay (Centro Espacial Jhon-son), llevó a la NASA a anunciar que una primitiva forma de vida micros-cópica pudo existir en Marte hace más de 3.000 m.a.

Montículos submarinos formados en fuentes hidrotermales en el océano de la Tierra primigenia. El flui-do hidrotermal caliente, alcalino y reducido, se mezcla con el agua oceánica más fría, ácida y oxidada, for-mando precipitados de compuestos de Fe y S, arcillas, silicatos y carbonatos. En la superficie de estos mine-rales, la reacción entre el H2 y el CO2 podría haber llevado a la generación de compuestos orgánicos.

La “Química prebiótica” ¿el origen de la vida? Teoría del mundo de hierro y azufre (Wächtershäuser, 1988-1992)

Las condiciones imperantes en la superficie de la Tierra (tremendas fluctuaciones de temperatura y la mezcla de mate-riales, resultado de los impactos de meteoritos, nubes de polvo y tormentas, junto a la atmósfera intensamente oxidante), lleva-ron al químico y abogado alemán Günther Wächtershäuser a calificar como poco probable la “hipótesis del origen de la vi-da en la superficie de la Tierra” de Oparin y Haldane. Entre 1988 y 1992 sugiere una hipótesis alternativa, conocida como “teoría del mundo de hierro-azufre”, que defiende que la quí-mica primitiva de la vida no ocurrió en una disolución en masa en los océanos, sino en la superficie de minerales, por ejemplo de pirita, próximos a fuentes hidrotermales. Se trataba de un ambiente anaeróbico y de altas presiones y temperaturas, en el que las condiciones habrían sido más estables y mucho menos hostiles que en los océanos. Las primeras “células” habrían sido burbujas lipídicas en las superficies de minerales.

La teoría de la “panspermia” o “exobiología” (Arrhenius, 1906) de-fiende que la vida se desarrolló en la Tierra a partir de una espora o una bacteria llegada desde el espacio ex-terior con cometas desprendidos de un planeta en el que habría vida.

Denostada durante un tiempo, la exobiología ha con-tado en los últimos años con el apoyo de científicos de reconocido prestigio.

Svante A. Arrhenius (1859-1927)

La “Química prebiótica” ¿el origen de la vida? Teoría de la panspermia (Arrhenius, 1906)

Juan Oró (1923-2004) Leslie Orgel (1927-2007)

Francis Harry Compton Crick (1916-2004) Carl Sagan (1934-1996)

Diámetro: 6.794 km. (Tierra 1), 0,532 Volumen (Tierra 1): 0,15 Masa (Tierra 1): 0,11 Densidad (Tierra 1): 0,7 ( 3,96 g/cm3) Gravedad en su superficie (Tierra 1): 0,37 Temperatura: diurna, 26 ºC; nocturna, -111 ºC Periodo orbital (días terrestres): 687 días

¿Huellas de vida en Marte? Características de Marte

Imágenes de Marte (obtenidas por la sonda Surveyor). Se muestra el Crá-ter del este de Gorgonum Chaos, en cuyas paredes se evidencian signos de la excavación por agua. A la derecha aparece el Rover Spirit (primero de los dos robots que, formando parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA, aterrizó con éxito en Marte el 3 de enero de 2004 y finalizó su actividad en marzo de 2010, momento en el que dejó de enviar comunica-ciones), que encontró antiguos minerales producidos por agua muy ca-liente, al igual que los encontrados en las zonas calientes de Yellowstone.

Muchos indicios abogan por la existencia de vi-da en Marte: se cree que ésta precedió en 150-200 m.a. a la vi-da en la Tierra.

Goethita

Problemas inherentes a la teoría de la “Química prebiótica”

Según esta ley (que dice que “los acontecimientos nota-bles de probabilidad suficientemente débil no se pueden reproducir, entre unos límites dados de espacio y tiem-po”), si la aparición por azar de una proteína es muy im-probable, la de los ácidos nucleicos -complejas moléculas portadoras de la información genética- se hace imposible, incluso a lo largo del tiempo geológico del Universo.

Relacionados con las leyes físicas del Universo En el Universo, que se mueve constantemente hacia condijo-nes de mayor desorden (aumento de entropía), la vida parece un milagro: la célula viva no es una cosa aleatoria sino una estruc-tura altamente ordenada, que supera cualquier ordenación fortui-ta.

Peroxisoma Nucléolo Aparato de Golgi

Citoplasma

Membrana plasmática

Retículo endoplasmático

Núcleo Citoesqueleto Mitocondria

Ribosomas Centriolo

A pesar de los serios obstáculos argumentados contra su va-lidez, algunos de ellos inexplicables, no se ha perdido la firme creencia en “la química prebiótica” como fabricante de vida.

La química prebiótica es una propuesta evolutiva lógica, cuyo contenido filosófico y metodológico catalizó el desarrollo de pro-gramas de investigación que hicieron que “el origen de la vida” pasase de ser una mera especulación a ser un problema cientí-fico.

Relacionados con la única ley del azar

Ribocito

Estadíos prebióticos Estadíos protobiológicos Estadíos biológicos

Mundo pre-ARN ARN+Proteínas

Mundo del ARN ADN+ARN+Proteínas B

A

E

Química prebiótica

Sistemas autoorganizados

Protocélula

Mecanismos protobio- energéticos estableci- dos en vesículas anfi- fílicas

Sistemas autónomos

Mecanismos hereditarios basados en moldes de pre-ARN

Biosíntesis de ribonucleótidos

Célula cenancestral

Biosíntesis de desoxirribo- nucleótidos, el ADN se in- corpora como material ge- nético

Invención de la traducción y el código genético

Comienza la evolución final

Estadios del Origen de la vida: Transición hipotéti-ca desde la química prebiótica a las células

Los estadíos protobiológicos comprenden el origen de sistemas autónomos (protocélulas sin genoma), protocélulas de un polímero (incluidos los ribocitos) y las fases cercanas del mundo de dos polímeros (ARN y proteínas).

Los estadíos biológicos verdaderos comienzan con las células ADN-ARN-proteínas capaces de evolucionar (B, Bacteria; A, Archaea; E, Eukarya).

LUCA (4.250 m.a.)

Aunque, de acuerdo a la estructura de su núcleo, los seres vivos pueden separarse en procariotas y eucariotas, desde el punto de vista evolutivo (secuenciación del gen del ARN ribosómico 16S –procariotas- 18S –eucariotas-) se incluyen en tres grandes dominios: dos procariotas (sin núcleo verdadero) –Bacteria y Archaea (arqueo, forma prefija del griego archaîos, primitivo)- y el tercero –Eucarya-, formado exclusivamente por eucariotas (con núcleo verdadero).

LUCA (siglas en inglés de “Last universal common ancestor”)

A

A

B B

En relación al orden en que aparecieron en la Tierra primitiva los ácidos nucleicos (A) -los almacenadores de la información genética que permite la fabricación de las proteínas- y las proteínas (B) -necesarias para la síntesis de los ácidos nucleicos- se presenta el mismo problema de discernir quién fue primero ¿el huevo? ¿la gallina?.

Una “respuesta” a este acertijo la ofrece la teoría llamada “mundo del ARN” (se im-pone definitivamente a la teoría del “origen de la vida por proteinoides”, defensora de las proteínas como primeras moléculas de la vida).

Moléculas prebióticas ¿quién fue la primera? La fabricación de ADN es un proceso totalmente depen-diente de la presencia de proteínas. Pero, para hacer las proteínas adecuadas a esta función hace falta el ADN. Así, el ADN y las proteínas dependen el uno del otro.

Sidney Altman (Montreal, 1939)

Thomas Cech (Chicago, 1943)

Sus descubrimientos sobre las ribozimas, ARNs dotados de poder para catalizar reacciones químicas cuya estructura se muestra en las Fig.A y B, confirmaron la supuesta importancia del ARN como molécula crucial en la Tierra Prebiótica. Por ello, se les concedió en 1989 el Nobel de Fisiología y Medicina.

B

A

¿De donde viene el ARN? Se está de acuerdo en que el ARN debe de haberse desarrollado a partir de una forma an-terior. Los astrobiólogos, entre los posibles antecesores a los ácidos nucleicos (L-α-treofuranosil oligonucleotido –ATN-; piranosil-ARN -p-ARN- y ácido nucleico peptídico –ANP-), se decantan por el ATN como el más plausible de ellos.

La frontera neta entre ADN y proteínas se tamba-lea: el ARN pudo ser la primera molécula prebiótica

Vida celular moderna. El ADN sustituye al ARN como molécula codificadora

ADN ARN Proteína

Célula cenancestral

Protocélula de un solo polímero

Ribocito (protocélula de dos polímeros)

Vida celular primitiva (ARN como molécula codificadora y catalítica)

Las proteínas incorporan las funciones catalíticas. El ARN actúa como molécula codificadora

Sistema autorreplicativo

Química prebiótica

Tierra estéril

Vida de ARN autorreplicativo)

Vesícula de lipoproteína

Proteína

ADN

Posible marco de evolución de formas de vida celular a partir de vida de ARN

(W. Gilbert,1986)

Las formas de ARN autorreplicables da-rían lugar a entidades celulares al integrar-se de forma estable en vesículas lipoprotei-cas. Con el tiempo, las proteínas reemplaza-ron las funciones catalíticas del ARN y el ADN sustituyó al ARN para realizar las funciones codificadoras.

ARN C. Woese (1967)

Virus de ARN

¿Virus de ADN?

La evolución de los seres vivos y de sus esquemas metabólicos

La evolución de la primitiva célula procariota permite su diversificación meta-bólica, destacando hace 2.700 m.a. la aparición de los fotótrofos oxigénicos, un hecho crucial por varias razones:

La atmósfera completa su evolución química.

La vida abandona la oscu-ridad y las profundidades.

Aparece el ozono.

Las células procarióticas (anucleadas, haploides, capaces de reproducirse asexualmente por fisión binaria) monopolizan la vida en la Tierra durante casi 1.500 m.a. (desde hace 3.560 m.a. hasta hace 2.100 m.a.).

La irrupción de la vida eucariota suscita múltiples interrogantes, a saber:

Hace 2.100 m.a. aparecen células más complejas, las eucariotas (nucleadas y di-ploides), predecesoras del siguiente paso evolutivo: la aparición hace 850 m.a. de los primeros eucariotas pluricelulares –algas marinas- que exhiben un nuevo tipo de re-producción, la sexual. Esta modalidad de reproducción, también presente en los prime-ros animales pluricelulares (invertebrados diblásticos, también marinos), surgidos hace 582 m.a., fue la fuente de la variabilidad experimentada por la vida animal durante la denomi-nada “explosión cámbrica” (periodo comprendido entre hace 542 y 532 m.a.).

¿Cómo se originan los orgánulos intracelulares (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, etc.)?

¿Cómo se originó la reproducción sexual?

¿Cómo surge la diploidía?

La visión de la evolución como “una lucha crónica y encarnizada entre individuos y especies”, distor-sión popular de la idea darviniana de la “supervivencia de los mejores dotados”, se desvanece con la nueva imagen de cooperación continua, estrecha interac-ción y mutua dependencia entre formas de vida.

La vida no ocupó la Tierra tras un combate, sino extendiendo una red de colaboración por toda su su-perficie.

A

B

Las mitocondrias y los cloroplastos de las cé-lulas eucariotas actuales surgieron a partir de bacterias endosimbiontes primitivas, respec-tivamente emparentadas con bacterias ac-tuales quimiotrofas -G. Paracoccus (A)- y fototrofas -G. Prochloron (B)-.

Teoría ideada por la bióloga estadounidense Lynn Margulis en 1980, para explicar el origen de los orgánulos intracelulares. En 1988, Margulis y su hijo, Dorion Sagan, la reformulan para explicar también la diploidía y el origen de la membrana nu-clear

Pérdida de orgánulos

Algas Animales

Protozoos

Eucariotas modernos sin mitocondrias

Archaea (procariotas)

Plantas

Origen del núcleo

Endosimbiosis

Eucariota moderno

Eucariota primitivo

Antecesor universal (procariótico)

Bacteria (procariotas)

Internalización simbiótica de una célula no fototrófica (mitocondria primitiva)

Internalización simbiótica de una célula fototrófica (cloroplasto primitivo)

Línea nuclear (procariótica)

Incremento del tamaño celular

Hace unos 1.500 m.a.

Origen de los eucariotas actuales: Teoría de la simbiogé-nesis

Eucariogénesis (endosimbiosis seriada): origen de los orgá-nulos celulares, del núcleo y de la diploidía

Membrana nuclear

Retículo endoplasmático

Invaginación de la membrana citoplasmática

Citoplasma

Membrana plasmática

ADN

Engullición de un procariota fotosintético

Núcleo Mitocondria

Plástido

Mitocondria

Engullición de un procariota heterótrofo aeróbico Tiempo

Procariota ancestral

Eucariota heterótrofo ancestral

Eucariota fotótrofo ancestral

Célula con núcleo y con sistemas de membrana internos

A

Membrana citoplasmática de la arquea

Membrana citoplasmática de la bacteria

La arquea engulle a la bacteria

Doble membrana

La membrana nuclear, en lugar de “por invaginación de la membrana citoplasmática” (A), pudo surgir de “una asociación simbiótica procariótica permanente de tipo nutricional -sintrofia- entre una bacteria nadadora y una arquea” (B). Tal asociación aportó además el segundo juego cromosómico (diploidía) (Margulis y Sagan, 1988).

Protoeucariota

B

Teoría evolutiva. Darwin y la selección natural (1859)

“La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común”.

“Las características heredables son llevadas en unidades discretas que se heredan por separado en cada generación”. Estas unidades discretas, a las que Mendel llamó “elemente”, se conocen hoy como “genes”.

Teoría genética (Gregor Mendel, 1865)

La teoría evolutiva, una de las tres grandes teorías que unificaron la Biología como ciencia

Teoría celular (Mathias Jakob Schleiden, 1838; Theodor Schwann, 1839, y Rudolf Virchow, 1858)

“La célula es nuestra unidad estructural, ya que todos los seres vivos estamos formados por células; es la unidad de función, pues de ella depende nuestro funcionamiento como or-ganismo y es la unidad de origen porque no se puede concebir a un organismo vivo si no está presente al menos una célula”.

M. Schleiden T. Schwann R. Virchow

En el reverso del billete de 10 libras esterlinas, en cir-culación desde otoño del 2000, figura un retrato de Charles Darwin hecho en 1865 por la fotógrafa victoria-na Julia Margaret Cameron; la lupa del naturalista in-glés; bellas muestras de flora y fauna, y el HMS Beagle (el famoso bergantín reconvertido en fragata en el que Darwin dió la vuelta al mundo).

El naturalista inglés Charles Darwin (1809-1882) es famoso por haber planteado que todas las es-pecies tienen antepasados comunes con otras es-pecies y por haber proporcionado suficientes evi-dencias de ello.

“Las especies no han sido las mismas durante la historia de la Tierra, sino que han cambiado, con el paso del tiempo, adaptándose a los cambios su-fridos en el entorno”.

En 2009, el mundo se unió al Reino Unido para rendir homenaje a Charles Darwin, uno de sus hijos más ilustres, con motivo del bicen-tenario de su nacimiento (12 de febrero de 1809) y por cumplirse 150 años de la publicación de su obra más famosa, el “Origen de las especies” (24 de noviembre de 1859).

Darwin no se limitó a mostrar evidencias de la evolución sino que presentó una teoría para expli-car lo que generaba este cambio. El mecanismo que propuso lo denominó “selección natural”: las especies aparecen y desaparecen por efecto de la selección natural, un proceso que hace prevalecer a los indivi-duos mejor adaptados al entorno; de ahí que el con-junto de seres vivos que habitan la Tierra sea diná-mico y cambiante. La evolución de las especies es un cambio gradual, que puede ser explicado por la aparición de pequeñas mutaciones canalizadas por la selección natural.

La obra de Darwin

En efecto, Darwin estudió:

La forma como se fertilizan las orquídeas.

Darwin también se ocupó de temas relacionados con la Geología, al estudiar:

La formación de los arrecifes de coral.

Las adaptaciones y formas de crecimiento de las plantas trepadoras.

El papel de las lombrices en la formación del suelo fértil.

La expresión de las emociones en los animales y el hombre.

La variación de las plantas y animales bajo do-mesticación.

Aunque Darwin ha pasado a la historia por su teoría evolutiva, una teoría capaz de “proporcionar una explicación natural para las adaptaciones de las especies, como alternativa al diseño divino (creacionismo)”, a lo largo de su vida se ocupó de otros temas relaciona-dos con la Biología.

La geología de algunas regiones de Sudamérica.

Josiah y Erasmus encontraron con el acuerdo de matrimonio entre sus hijos Susannah y Robert Waring, los padres de Charles Darwin, una forma de fortalecer su amistad. Erasmus Darwin (1731-1802)

Erasmus Darwin, el abuelo paterno de Darwin, conocido con el apo-do de “el poeta”, era un poeta y autor prolífico, médico de profe-sión, científico e inventor. En su obra, titulada en castellano “Zoo-nomía o las leyes de la vida orgánica” y editada entre 1794 y 1796, rechazó la doctrina creacionista, adelantándose varias décadas a la revolucionaria obra del francés Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829), catedrático de Zoología del Nacional History Museum de París.

Erasmus fue de los primeros científicos en argumentar que los organismos y las especies podían transformarse de modo gradual según sus necesidades. Tal concepto ejercería una im-portante repercusión en las teorías de su nieto, el célebre Char-les Darwin.

Josiah Wedwood (1730-1795)

Josiah Wedgwood, el abuelo materno de Darwin, era una persona autodidacta, experimentador en nuevas técnicas y materiales, y fun-dador de una de las principales fábricas de porcelana de Gran Bretaña, suministradora de la casa real.

Entorno familiar de Darwin

Josiah y Erasmus eran amigos. Además de ser miembros de la “Royal Society” de Londres (una sociedad para el avance de las Ciencias Naturales) y cofundadores de la “Lunar Society” de Bir-mingham (una sociedad que apoyaba a jóvenes emprendedores y a eminentes científicos del distrito de Birmingham), compartían el interés por la técnica y los inventos. Políticamente admiraban las revoluciones francesa y norteamericana, estaban a favor de las re-formas sociales.

Tras su enlace, los Darwin se instalaron en la casa co-nocida como “The Mount House” (Shrewsbury). En ella, el 12 de febrero de 1809, nació el 2º varón y el 5º de 6 hermanos (Marianne, Carolinne, Susan, Erasmus y Catheri-ne), bautizado como Charles en honor al hermano mayor de su padre (un médico que había fallecido a los 44 años de edad por una infección contraída al realizar una autop-sia).

Cumpliendo lo acordado por sus padres, Robert Waring Darwin (1766-1848) (médico de éxito en Shrewsbury, condado de Shropshire -región de los West Midlands de Inglaterra, en la frontera con el país de Gales-) y Susannah Wedgwood (1765-1817), se casaron el 18 de abril de 1796 en el templo de St. Marylebone (Middlesex).

Robert, el padre de Darwin, era un campechano médico de pueblo que dedicaba su tiempo libre al estudio absorbente de las ciencias y que sentía gran interés por las fincas, los ferrocarriles y los canales, una afición que transmitió a su hijo Charles. Además, la preocupación de Robert por el futuro de sus hijos y el deseo de no coartarles su capacidad de decidir, algo que el había su-frido debido al autoritarismo de su padre, fueron cruciales en la vida de Charles Darwin.

Charles Darwin (1816)

Con apenas 8 años de edad Charles se enfrentó al enor-me dolor del fallecimiento de su madre.

R. Jameson (1774-1854) A. Sedgwick (1785-1873) J. S.Henslow (1796-1861)

Los estudios de Charles Darwin Ingresa en 1825 en la Universidad de Edimburgo para cursar estudios de Medicina. Las clases de anatomía del Dr. Alexander Monro le aburrían y únicamente disfrutaba con las explicaciones sobre taxidermia de John Edmonsto-ne (un esclavo negro liberado, nacido en Guyana, que había aprendido del naturalista y explorador inglés Charles Water-ton), las clases de química de Thomas Charles Hope y las clases de botánica, zoología, geología, mineralogía, hidro-logía y meteorología de Robert Jameson.

Tras abandonar sus estudios, su padre le convence para ir a la Universidad de Cambridge, donde en enero de 1828 em-pieza a cursar los estudios de Teología, necesarios para or-denarse clérigo. Aunque solo obtuvo un título, el de Bachi-ller en Artes (1931), tuvo la oportunidad de asistir a las cla-ses de Adam Sedgwich (uno de los fundadores de la Geología) y del reverendo John Stevens Henslow, profesor de botáni-ca, para quién Darwin sería un discípulo predilecto.

El HMS Beagle, el barco de Darwin

El HMS Beagle fue un navío de la Marina Real Británica fletado de forma sorprendente en 1826 por el Almirantazgo británico como nave hidrográfica: pertenecía a una clase de barcos (llamada “Cheroke”) multifuncionales de infame re-putación por su escasa maniobrabilidad y por sus repetidos naufragios (“bergantines ataúd” y “rocas de media marea”).

El HMS Beagle (bergantín -2 mástiles-, de 10 cañones de 27 m. de longitud por 7,15 m. de an-chura, capaz de arrastrar 235 toneladas y de al-bergar 120 personas) fue diseñado como buque de guerra el 16 de febrero de 1817. Se cons-truyó en el astillero de Woolwich Dockyard (Lon-dres), su coste fue de 7.803 libras esterlinas. Se botó el 11 de mayo de 1820.

Dejó de navegar en 1845, el Servicio de Guardacostas lo vendió para el desguace en 1875.

El 4 de julio de 1831 se aprobó su reparación en el muelle de Plymouth (se elevó la cubierta 20 cm. por la proa y 30 cm. por la popa; su capacidad de arrastre alcanzó 242 toneladas y se adecuó para alber-gar 74 personas), con un coste de 7.550 libras esterlinas. Portaba 11 anclas y 7 botes adicionales (los 2 más grandes de 8,5 m y el más pequeño de 7m.). Iba provisto de numerosas innovaciones.

Un viaje alrededor del mundo en el HMS Beagle fue el camino que llevaría a Darwin a generar la teoría evolutiva.

Bajo el mando de FitzRoy, un grupo de indios fueguinos robó en febrero de 1830 uno de los botes balleneros del Beagle. Tras fracasados intentos por recuperar el bote robado, el capitán capturó entre el 28 de febrero y el 7 de marzo a 3 de los 4 indios fueguinos (dos varones, de 26 y 20 años, apodados “Catedral de York” y “Memoria de barco”, y una niña de 9 años, llamada “cesta de Fugia”) -el 4º, un joven que tenía 14 años, al que llamó “Jemmy Botón”, fue apresado el 11 de mayo- que llevó como rehenes al Beagle para que, actuando de intérpretes, le ayudasen a recuperar su bote. Aunque el bote jamás se recuperó, FitzRoy tomó la polémica decisión de llevarse a los fueguinos para Gran Bretaña como parte de un experi-mento. Allí recibirían una educación inglesa y se convertirían al cristianismo, y luego volverían a la Tierra del Fuego, donde, a su vez, ayudarían a civilizar a su pueblo y serían útiles a los marinos británicos que visitaran la isla.

Los viajes hidrográficos del Beagle Durante su 1er viaje, iniciado el 22 de mayo de 1826 en Playmouth (Devonport, condado de Devon, SO del Reino Unido) y finalizado también en Devonport el 14 de octubre de 1830, el objetivo era viajar por el hemisferio Sur para levantar mapas cartográficos de los puer-tos y las costas de América del Sur, buscando posibles mercados comerciales o insólitos te-rritorios de los cuales extraer materias primas a bajo costo.

El comandante Pringue Stokes, capitán del Beagle bajo el mando general del capitán Phillip Parker King (quien gobernaba el HMS Adventure, un bergantín de mayor tamaño que, junto al HMS Adelaida, servía de barco de apoyo al Beagle), abrumado por las atroces condiciones climáticas, tras cruzar el estre-cho de Magallanes, se acabó pegando un tiro el 2 de agosto de 1828, muriendo 10 días después. El mando del Beagle lo asu-mió el teniente Williams Georges Skyring hasta octubre, tras la llegada del Beagle a Río de Janeiro, siendo reemplazado por el capitán de barco Robert FitzRoy, un joven de solo 23 años.

Robert FitzRoy (1805-1865)

El compromiso de FitzRoy de devolver a su entorno a los indios fueguinos (cumplido a finales de enero de 1833) hizo posible el 2º viaje del Beagle.

Fue durante el 2º viaje de exploración del HMS Beagle (cuyos objetivos eran acabar el reconocimiento de la Patagonia y la Tie-rra del Fuego, inspeccionar la costa de Chile, Perú y varias islas del Pacífico y realizar mediciones horarias por todo el mundo) cuando Charles Darwin adquirió los datos y observaciones nece-sarios para elaborar su teoría de la evolución basada en la se-lección natural.

El capitán FitzRoy se ocupó de la elaboración del Relato oficial del 1er y 2º viaje del Beagle (la muerte de Pringue Stokes y el retiro a Aus-tralia del almirante Phillip Parker King, capitán y comandante expediciona-rio del viaje hidrográfico inaugural del Beagle, le obligaron a ello) e invitó a Darwin a colaborar en dicho proyecto. Del mismo surgió la obra cono-cida como “Relato de los viajes de reconocimiento de las naves de Su Ma-jestad Adventure y Beagle entre los años 1826 y 1836”, que describe el estudio de las orillas meridionales de Sudamérica y la circunnavegación del globo del Beagle, y que Henry Colburn publicó en Londres en 4 tomos en 1839. FitzRoy compiló y editó el 1er volumen y escribió el 2º (el 4º era un largo apéndice). Por su parte, Darwin se ocupó del 3er volumen, subtitula-do “Diario y observaciones”, publicado por separado como “El viaje del Beagle” figura entre los libros de viajes más vendidos del mundo.

Aunque en su 2ª expedición científica se calculó que el barco regresaría en dos años, el Beagle no volvió a Inglaterra hasta casi cinco años después: al mando del capitán Robert FitzRoy, había zarpado del puerto de Devonport el 27 de diciembre de 1831 y regresó el 2 de octubre de 1836, atracando en Falmouth (cos-ta sur de Cornwall), a unos 80 Km al oeste de la bahía de Plymouth, desde donde salió. Había dado la vuelta al mundo y completado con éxito una gran parte de las instrucciones oficiales de hidrografiado y exploración. De hecho, muchas de sus cartas marinas continuaron utilizándose hasta el final de la Segunda Guerra Mun-dial.

El HMS Beagle se hizo a la mar el 27 de diciembre de 1831, bajo el mando del capitán Fitzroy. Entre sus 74 tripulantes figuraba un joven católico de 22 años y 1,80 m de altura, Charles Darwin, in-corporado a la expedición como naturalista (algo que aún no era).

Ejemplar de la Biblia firmada por Darwin, que llevó consigo durante el viaje en el Beagle.

FitzRoy solicita al Almirantazgo llevar en su expedición a un naturalista (más que un simple recolector de especímenes, deseaba que le acompañase en su viaje alguien con una clase social parecida a la suya y de buena educación, una especie de apoyo para su personalidad) y a un fabricante de instrumentos científicos.

De los casi 5 años que duró el viaje del Beagle, Darwin pasó la mayor parte del tiempo -un total de 3 años y 3 meses- ex-plorando la tierra firme. Los 18 meses restantes los pasó en el mar, sin apenas quejarse a pesar de su tendencia al mareo (este le mantuvo mucho tiempo enfermo, tendido en su litera y alimentán-dose sólo de uvas).

Como fabricante de instrumentos científicos FitzRoy contó con Georges James Stebbing Jr.

Darwin necesitaba la aprobación de su padre, quién le dijo que “una aventura así no merecía la pena”, por lo que Darwin escribió re-chazando la oferta. El cambio de actitud de su padre, convencido por su cuñado y mejor amigo Josiah, y la negativa de Leonard Jenyns –cuñado de Henslow, al que este ofreció el puesto-, convirtió de nuevo a Darwin en candidato, con el apoyo moral y financiero de su padre.

El azar llevó a Darwin a embarcar en el Beagle

Charles Darwin, con 31 años, en un retra-to en acuarela realizado por George Rich-mond en 1940. A la derecha aparece Sym Covington, ayudante de Darwin.

Para buscar el naturalista FitzRoy se dirigió al capitán e hidrógrafo del Almirantazgo Francis Beaufort que, a través de George Peacock (Catedrático de Matemáticas en la Universidad de Cambridge), con-tactó con John Stevens Henslow, quien le recomendó al Sr. Char-les Darwin, nieto del Dr. Darwin: “un joven de prometedor talento, profundamente interesado por la geología así como por todas las ra-mas de la historia natural.