Teorías del origen del universo
TEORÍA DE LA RELATIVIDAD Y TEORÍA DEL BIG BANG: La teoría de la
relatividad general propuesta por Albert Einstein también predice esta
expansión. Si los componentes del Universo se están separando, esto significa
que en el pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo
se llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático (lo que
se denomina una singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran
Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación de
fondo cósmica, interpretada como un `eco' del Big Bang, fue considerado una
confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un origen.
En el Big Bang no sólo estaban concentradas la materia y la energía, sino
también el espacio y el tiempo, por lo que no había ningún lugar fuera de la
bola de fuego primigenia, ni ningún momento antes del Big Bang. Es el propio
espacio lo que se expande a medida que el Universo envejece, alejando los
objetos materiales unos de otros.
TEORÍA DE LA Inflación:
La teoría inflacionaria, implica un proceso denominado inflación, y se basa
en una combinación de las ideas cosmológicas con la teoría cuántica y la física
de las partículas elementales. Si tomamos como tiempo cero el momento en que
todo surgió a partir de una singularidad, la inflación explica cómo una
`semilla' extremadamente densa y caliente que contenía toda la masa y energía
del Universo, pero de un tamaño mucho menor que un protón, salió despedida
hacia afuera en una expansión que ha continuado en los miles de millones de
años transcurridos desde entonces. Según la teoría inflacionaria, este empuje
inicial fue debido a procesos en los que una sola fuerza unificada de la
naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas fundamentales que existen hoy: la
gravitación, el electromagnetismo y las interacciones nucleares fuerte y débil.
Esta breve descarga de antigravedad surgió como una predicción natural de los
intentos de crear una teoría que combinara las cuatro fuerzas
La fuerza inflacionaria sólo actuó durante una minúscula fracción de
segundo, pero en ese tiempo duplicó el tamaño del Universo 100 veces o más,
haciendo que una bola de energía unas 1020 veces más pequeña que un protón se
convirtiera en una zona de 10 cm de extensión en sólo 15 × 10-33
segundos. El empuje hacia afuera fue tan violento que, aunque la gravedad está
frenando las galaxias desde entonces, la expansión del Universo continúa en la
actualidad.
teoría del universo estacionario
En 1948, los astrónomos británicos Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle
presentaron un modelo completamente distinto de universo, conocido como la
teoría del universo estacionario. Consideraban insatisfactoria, desde el punto
de vista filosófico, la idea de un repentino comienzo del Universo. El
principio afirmaba que el Universo parece el mismo en su conjunto, en un
momento determinado desde cualquier posición. El “principio cosmológico
perfecto” de Bondi, Gold y Hoyle añade el postulado de que el Universo parece
el mismo siempre. Plantean que la disminución de la densidad del Universo
provocada por su expansión se compensa con la creación continua de materia, que
se condensa en galaxias que ocupan el lugar de las galaxias que se han separado
de la Vía Láctea y así se mantiene la apariencia actual del Universo. La teoría
del universo estacionario, no la aceptan la mayoría de los cosmólogos, en
especial después del descubrimiento aparentemente incompatible de la radiación
de fondo de microondas en 1965.
El descubrimiento de quásares también aportó pruebas que contradicen la
teoría del universo estacionario, ya que su luz ha tardado en llegar a la
Tierra varios cientos de miles de años. Por lo tanto, los quásares son objetos
del pasado remoto, lo que indica que hace unos pocos de cientos de miles de
años la constitución del Universo fue muy distinta de lo que es hoy en día.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA
La Tierra se formó hace 4.600 millones de años. Cerca de 1.000 millones de
años más tarde ya albergaba seres vivos. Los restos fósiles más antiguos
conocidos se remontan a hace 3.800 millones de años y demuestran la presencia
de bacterias, organismos rudimentarios procariotas y unicelulares. La geología
ha demostrado que las condiciones de vida en esa época eran muy diferentes de
las actuales. La actividad volcánica era intensa y los gases liberados por las
erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de
vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, amoníaco , sulfuro de hidrógeno y
metano y carente de oxígeno. Ninguno de los organismos que actualmente vive en
nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en esas circunstancias. El
enfriamiento paulatino determinó la condensación del vapor y la formación de un
océano primitivo que recubría gran parte del planeta. Sin embargo hay varias
teorías que han tratado de explicar el origen de la vida:
Teoría religiosa ó creacionista
La mayor parte de las religiones enseñan
que los seres vivos han sido creados a partir de la nada o de un caos original
por una divinidad, una “mano” que crea y pone orden.
Teoría de la generación espontánea
Según esta teoría, los seres
vivos nacen de la tierra o de cualquier otro medio inerte, se difundió durante
la edad media y se mantuvo sin oposición hasta el siglo XVII. Las experiencias
de ciertos sabios, como Francisco Redi, en la segunda mitad del siglo XVII,
demostraron que, al menos para los animales visibles, la idea de la generación
espontánea era falsa, Redi demostró que los gusanos blancos que colonizan la
carne nacen en realidad de huevos depositados por las moscas.No obstante,
muchos siguieron creyendo en la generación espontánea de los organismos
minúsculos que se podían observar al microscopio en infusiones de heno. Fue
preciso esperar a 1859, año en que estalló una ruidosa polémica que enfrentó a
Louis Pasteur con un naturalista: Félix-Archimède Pouchet, para que se
abandonase oficialmente la idea de la generación espontánea.
Teoría de la Panspermia
En el siglo XIX surgió la idea de que la
vida tenía un origen extraterrestre: los meteoritos que chocan contra nuestro
planeta habrían depositado gérmenes procedentes de otro. En 1906, el químico
Svante Arrhenius propuso la hipótesis de que los gérmenes habían sido
transportados por la radiación luminosa. Estas teorías fueron refutadas algunos
años más tarde por Paul Becquerel, quien señaló que ningún ser viviente podría
atravesar viajar de un planeta a otro, y mucho menos viajar y atravesar la
atmósfera terrestre y continuar su ciclo normal de vida en la Tierra.
Teoría de Oparin
La primera teoría coherente que explicaba el origen
de la vida la propuso en 1924 el bioquímico ruso Alexander Oparin. Se basaba en
el conocimiento de las condiciones físico-químicas que reinaban en la Tierra
hace 3.000 a 4.000 millones de años. Oparin postuló que, gracias a la energía
aportada primordialmente por la radiación ultravioleta procedente del Sol y a
las descargas eléctricas de las constantes tormentas, las pequeñas moléculas de
los gases atmosféricos (H2O, CH4, NH3) dieron lugar a unas moléculas orgánicas
llamadas prebióticas. Estas moléculas, cada vez más complejas, eran aminoácidos
(elementos constituyentes de las proteínas) y ácidos nucleicos.
Según Oparin, estas primeras moléculas quedarían atrapadas en las charcas de
aguas poco profundas formadas en el litoral del océano primitivo. Al
concentrarse, continuaron evolucionando y diversificándose.
Teoría de Miller
A principios de la década de 1950 por el
estadounidense Stanley Miller, recreó en un balón de vidrio la supuesta
atmósfera terrestre de hace unos 4.000 millones de años (es decir, una mezcla de
CH4, NH3, H, H2S y vapor de agua). Sometió la mezcla a descargas eléctricas de
60.000 V que simulaban tormentas. Después de apenas una semana, Miller
identificó en el balón varios compuestos orgánicos, en particular diversos
aminoácidos, urea, ácido acético, formol, ácido cianhídrico y hasta azúcares,
lípidos y alcoholes, moléculas complejas similares a aquellas cuya existencia
había postulado Oparin. Estas experiencias fueron retomadas por investigadores
franceses que demostraron en 1980 que el medio más favorable para la formación
de tales moléculas es una mezcla de metano, nitrógeno y vapor de agua. Con
excepción del agua, este medio se acerca mucho al de Titán, un gran satélite de
Saturno en el que los especialistas de la NASA consideran que podría haber (o
en el que podrían aparecer) formas rudimentarias de vida.
Teoría de Lamarck.
En 1809, Jean Baptiste Lamarck propone la idea de transformismo en la evolución. Esteproceso fue explicado como una progresión, desde los organismos más sencillos y pequeños, pasando luego a las plantas y animales más complejos, hasta llegar al máximo de la perfección: el hombre.
La teoría evolutiva de Lamark fue formulada tomando en consideración cuatro principios evolutivos:
1 Existencia de un impulso interno hacia la diferenciación en todos los seres vivo.
2 Capacidad de los organismos para adaptarse a los cambios ambientales.
3 Principio de uso y desuso de los órganos.
4 La herencia de los caracteres adquiridos.
El principio del uso y desuso plantea que los órganos se fortalecen, Debilitan o adquieren importancia según el uso que se les dé: el uso los perfecciona y el no uso los reduce y atrofia. Los caracteres que fueron adquiridos se transmiten de generación en generación, si las variaciones se mantienen en el tiempo, la descendencia seguirá manifestando cambios hasta lograr una modificación definitiva.
La creencia del principio de los caracteres adquiridos se mantuvo hasta fines del siglo XIX, cuando el biólogo alemán August Weismann demostró la imposibilidad de heredar a los descendientes caracteres adquiridos por los progenitores.
Weismann planteó que al iniciarse el desarrollo embrionario de un ser vivo, el material hereditario, que llamó germinoplasma, se aísla tempranamente de otra parte que denominó somatoplasma, la cual constituirá el cuerpo del individuo. El somatoplasma se muere con el individuo, en tanto que el germinoplasma se prolonga a la generación siguiente, a través de la reproducción.
Hoy sabemos que sí un individuo de tez clara se tuesta al sol, tendrá hijos de tez clara que se volverán morenos solo si se exponen al sol. De acuerdo a la teoría de Lamarck, en cambio, cada generación heredaría el color de tez oscuro.
Años más tarde, se hizo evidente que el medio puede actuar en ocasiones sobre el material hereditario produciendo mutaciones; sin embargo, el resultado de la acción del medio es aleatorio y no tiene relación con la adaptación, como lo planteaba Lamarck.
Teoría de Darwin.
El interés de Darwin por la diversificación de las especies y su origen, nace a partir de conversaciones sobre la inmutabilidad de las especies sostenidas con su abuelo Erasmus y del descrédito de las ideas lamarquianas en el ámbito científico de la época. Sin embargo, Darwin a los 18 años no dudaba de la inmutabilidad de las especies.
A los 22 años, en 1831, Darwin se embarcaba en el bergantín H.M.S. Beagle, al mando del capitán Fitz Roy. El objetivo de Darwin era estudiar la diversidad de las especies en distintas latitudes del planeta. A su regreso a Inglaterra, en 1836, agrupa en sus notas tres observaciones claves que le hacen dudar de todas las concepciones existentes hasta ese momento.
La primera observación determinante la hizo en las islas Galápagos, un archipiélago de trece islas volcánicas con hábitats muy variados. En ellas encontró que los pinzones o gaviotines diferían de isla en isla y presentaban, en general, un parecido con los encontrados en Sudamérica. Se supone que toda esta variedad se originó a partir de una especie ancestral que llegó desde el continente. Estos pinzones diferían en su tamaño, en la forma de los picos y en el nicho ecológico; el más grande se alimentaba de semillas y vivía sobre el suelo y el más pequeño se alimentaba de insectos y -vivía sobre los árboles
De esta observación surgen dos problemas: ¿por qué en este grupo de islas los pinzones difieren en su morfología? y, ¿cuáles son las diferencias con los encontrados en Sudamérica?
Las restantes observaciones las recabó en su viaje por Sudamérica. En este viaje se dio cuenta de que algunas especies estaban sustituidas en otras regiones por otras muy semejantes. Por ejemplo el avestruz del viejo mundo se representaba en las pampas de la patagonia por una especie similar: el ñandú. Por otro lado, encontró en las pampas restos fósiles de grandes mamíferos cubiertos por armaduras óseas. A estos animales les llamó armadillos fósiles y encontró en el mismo lugar armadillos vivientes. De esta observación surgió una nueva interrogante: ¿por qué animales actuales tienen las mismas características de algunos ya extinguidos?
A partir de estas interrogantes Darwin llegó a la idea de la transmutación o evolución de las especies. En el año 1838 postuló el mecanismo que explicaba la evolución: LA SELECCIÓN NATURAL. Años más tarde, en 1858, comunicaba su teoría a la Linneasn Society of London y en 1858 publicaba el libro Origin of Especies by Means of Natural Selection, donde expone el resultado de sus observaciones a través de los viajes.
El naturalista británico Alfred Wallace, estudiando especies de la flora y fauna en las islas Orientales, también llegó a la idea de la selección natural. Su trabajo fue leído en la misma sesión de la Linnean Society.
Los principios en que se apoya el principio de la selección natural son:
El mundo no es estático: evoluciona. Las especies cambian continua y gradualmente; se originan unas y se extinguen otras.
El proceso evolutivo es gradual y continuo: no consiste en saltos bruscos o discontinuos.
Los organismos semejantes están emparentados y descienden de un antepasado común.
El proceso evolutivo para Darwin consta de dos etapas: la primera se origina cuando surge la variabilidad; la segunda consiste en una selección a través de la supervivencia. A continuación se da una serie de antecedentes para comprender mejor la idea de selección natural.
Inspirado en un principio planteado por Malthus, según el cual: las poblaciones naturales crecen en proporción geométrica y el alimento solo lo hace en una proporción aritmética, Darwin pudo inferir que, dada la escasez de alimentos, los organismos deben luchar por la existencia, lo que mantiene el número de individuos de cada especie más o menos constante.
En consecuencia, los individuos que presentan la combinación de características más idóneas para hacer frente al ambiente tendrán mayores probabilidades de sobrevivir, reproducirse y dejar descendientes.
El proceso de selección no actúa sobre un individuo drásticamente, es una acción lenta y progresiva sobre un grupo o población y se da a distintos estratos de edad. En la selección natural no son los mejores los que sobreviven, sino aquellos con mayor potencial reproductivo.
La selección actúa sobre la variabilidad fenotípica de la población: perecen aquellos organismos cuyos rasgos reducen su viabilidad y potencial reproductivo; sobreviven los que presentan características que responden de mejor manera a las exigencias ambientales. La herencia de las pequeñas variaciones escogidas por la selección natural, es fuente de una evolución continua. Con relación al papel del medio ambiente, las teorías de Darwin y Lamarck coinciden en apoyarse en el principio de la utilidad para la especie. Una característica puede ser ventajosa o perjudicial para las poblaciones, dependiendo de las condiciones ambientales.
Para Darwin, el principio de utilidad va acompañado de los conceptos de adaptación y selección natural. Para Lamarck, la utilidad se basa en el uso y destino de los órganos. Ambos coinciden en la utilidad que tienen los cambios morfológicos para la sobrevivencia de las especies.
La teoría de la selección natural se enfrentó con el problema de explicar las grandes tendencias evolutivas. Si bien da cuenta de la aparición gradual de caracteres con gran valor adaptativo por acción de la selección natural, no responde al surgimiento abrupto de rasgos de igual importancia.
Los postulados de Darwin fueron aceptados, prácticamente, por todos los científicos de la época y posteriores. Sin embargo, el principio de gradualismo fue cuestionado por algunos evolucionistas de su tiempo.
BIOMOLÉCULAS
Las biomoléculas son las moleculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono,hidrógrno,oxigeno y nitrogeno, representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células. Estos cuatro elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:
Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electronones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.
Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.
Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. Así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.
Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.
A D N
Pruebas de ADN, utilización de restos orgánicos para identificar el ácido desoxirribonucleico (ADN) de una persona. Se ha realizado un buen número de pruebas científicas que prueban que el ADN es la base de la herencia, entre las que se pueden destacar: a) en el proceso normal de reproducción celular, los cromosomas (estructuras con ADN) se duplican para proporcionar a los núcleos hijos los mismos genes que la célula madre; b) las mutaciones provocadas se producen por una alteración de la estructura del ADN que tienen como efecto una grave alteración de la descendencia de las células afectadas; c) el ADN extraído de un virus basta por sí mismo para reproducir el virus entero, por lo que parece claro que, en la esfera jurídica y a efectos legales, tiene toda la información genética para ello. Por todo ello, el ADN puede llegar a ser muy útil en Derecho, no sólo para identificar a una persona gracias a los restos orgánicos encontrados donde se haya cometido un crimen (en especial en delitos contra la libertad sexual o en los que se ha ejercido violencia), sino también para determinar la filiación biológica de una persona.
Ácido desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se llama síntesis de proteínas a la producción de las proteínas que necesita la célula o el virus para realizar sus actividades y desarrollarse. La replicación es el conjunto de reacciones por medio de las cuales el ADN se copia a sí mismo cada vez que una célula o un virus se reproduce y transmite a la descendencia la información que contiene. En casi todos los organismos celulares el ADN está organizado en forma de cromosomas, situados en el núcleo de la célula.
A C I D O R I B O N U C L E I C O (A R N)
Material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo).
Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de compuestos químicos llamados nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo y citosina. Estos compuestos se unen igual que en el ácido desoxirribonucleico (ADN). El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN.
El ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de
Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la formación de energía química.
El ciclo de Krebs es una ruta metabólica anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos. Este ciclo proporciona muchos precursores para la producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula.
El ciclo toma su nombre en honor del científico anglo-alemán Hans Adolf Krebs, que propuso en 1937 los elementos clave de la ruta metabólica. Por este descubrimiento recibió en 1953 el Premio Nobel de Medicina.
CICLO DE CALVIN
El ciclo comienza cuando el dióxido de carbono se une a la, que se escinde inmediatamente en dos moléculas de ácido fosfoglicérico o PGAc. Esta reacción está catalizada por una enzima específica,la RuDP carboxilasa oxigenasa (conocida también como RuBisCO), que constituye más del 15 por ciento de la proteína del cloroplasto. De hecho, la RuBisCO se supone que es la proteína más abundante de la Tierra. Cada una de las moléculas de PGAc formadas en la reacción inicial contienen tres átomos de carbono; por esto, el ciclo de Calvin se conoce también como ruta C3.CO2 + RuDP 2 PGAcEl ácido fosfoglicérico (PGAc) debe reducirse, pero para ello el PGAc debe previamente activarse, lo que consigue añadiendo otro grupo fosfato a su molécula mediante una fosforilación que requiere el empleo de ATP (procedente de la fase luminosa) y en la que se obtiene ácido difosfoglicérico (DPGAc):2 PGAc + 2 ATP 2 DPGAC + 2 ADP
