L'Origen de la Vida i l'Evolució de la Cèl·lula Eucariota
Propietats de la vida i teories de l'origen
Les propietats de la vida es defineixen a través de diversos conceptes clau:
- Autopoiesi: capacitat de ser capaç d’autorenovar-se.
- Metabolisme: conjunt de canvis químics i de consum d’energia.
- Reproducció.
- Evolució: canvis en el material genètic.
De la generació espontània a l'evolució química
Segons la teoria de la generació espontània, alguns éssers vius podrien originar-se a partir de materials inerts. Tanmateix, Louis Pasteur va demostrar experimentalment que «tots els éssers vius procedeixen d’altres éssers vius» i que la generació espontània no es produïa.
Més endavant, Aleksandr Oparin va proposar l’evolució química gradual des dels gasos de l’atmosfera fins a les primeres cèl·lules. En aquest context, John Haldane va introduir el concepte de la sopa primitiva: aigües oceàniques enriquides en matèria orgànica on es van formar les primeres estructures amb capacitat d’autoreplicar-se.
L'experiment de Miller-Urey i noves hipòtesis
Harold Urey i Stanley Miller van realitzar un experiment on van sotmetre mescles gasoses, considerades els components de l’atmosfera primitiva, a l’acció de descàrregues elèctriques; com a resultat, van trobar aminoàcids. D'altra banda, la descoberta de les xemeneies hidrotermals va donar lloc a una nova hipòtesi: tant les molècules orgàniques senzilles com la seva unió per formar-ne de complexes es van poder produir a les cavitats de roques volcàniques. Finalment, es planteja que la vida pot haver arribat de l’espai exterior.
L'aparició i evolució de les primeres cèl·lules
Aquesta primera cèl·lula apareix fa 3.900-3.500 milions d'anys en el medi aquàtic. Tenia una estructura molt senzilla i petita. El seu tipus era procariota (sense nucli) i senzilla, de caràcter heteròtrof i anaerobi. Quan es van acabar els nutrients, es va produir una evolució cap a cèl·lules procariotes fotosintetitzadores i autòtrofes, que són l'avantpassat dels cianobacteris. Això va provocar un augment de la presència d'O2 a l’atmosfera i la creació de la capa d'O3, que fa 1.000-700 milions d'anys ja estava fixada.
L'origen de la cèl·lula eucariota i l'endosimbiosi
Fa uns 1.500 milions d’anys, la fusió d’un bacteri anomenat Thermoplasma amb un altre bacteri del grup de les espiroquetes es va convertir en una simbiosi permanent, i el resultat va ser la cèl·lula eucariota. La incorporació simbiòtica d’un tercer bacteri va donar a les cèl·lules eucariotes la capacitat d’aprofitar l’oxigen per obtenir energia. Aquesta cèl·lula va experimentar una nova transformació, ja que es va associar amb un bacteri fotosintètic que acabaria donant lloc als actuals cloroplasts. Aquest procés es coneix com a endosimbiosi serial.