La aparición del oxígeno

Hace unos 2 000 millones de años la tierra sufrió su primera crisis ecológica: el aumento de oxigeno atmosférico. Un grupo de bacterias, las cianobacterias, desarrollaron la capacidad de obtener  cationes de hidrogeno del agua mediante la fotosíntesis oxigénica, con lo cual se liberaba un producto muy toxico: el oxigeno.

 Al principio el oxigeno reacciono con los minerales, las sales y el hierro originando compuestos oxidados. Cuando el oxigeno no pudo ser retirado por reacción con estas sustancias aumento su concentración en el agua y, después, en la atmósfera, así comenzó a formarse una capa de ozono que filtraba los rallos ultravioleta del Sol, los cuales pueden reaccionar con los ácidos nucleicos matando las células de esta forma se abría la puerta a la colonización del medio terrestre.

 Por otro lado, algunas de estas cianobacterias desarrollaron la capacidad de utilizar el oxigeno. Acababa de nacer la respiración aeróbica, de este modo lograban obtener mucha mas energía que a través de la fermentación, al tiempo que evitaban el riesgo de oxidación producido por el oxigeno.

Anabaena sp. Es una cianofícea que produce oxígeno, pero solo

puede tolerar bajas concentraciones de el por que le resulta tóxico.

Las primeras células

Algunas de las primitivas biomoléculas eran hidrocarburos los cuales pudieron unirse al grupo de los fosfatos y dar lugar a moléculas capaces de asociarse en pequeñas esferas huecas (vesículas). Al formarse un cierto numero de estas pudieron albergar en su interior moléculas autorreplicantes y aumentar la estabilidad, de esta forma nacieron los primeros metabolismos.

Con el tiempo estas esferas huecas o vesículas desarrollaron la capacidad de multiplicarse por división. En ciertos casos debieron juntarse hiperciclos y moléculas autorreplicantes en las mismas vesículas provocando el nacimiento de las primeras células procariotas.

Las primeras células fueron heterótrofas. Obtenían la energía necesaria para realizar sus funciones vitales descomponiendo compuestos orgánicos. De este proceso obtenían ATP y producían moléculas residuales como alcoholes y ácidos que excretaban al exterior.

Con el tiempo aparecieron organismos capaces de descomponer los productos residuales y obtener su propia materia y energía. De esta forma se establecieron cadenas en las que los productos excretados por unos eran usados por otros. Todo esto trajo como consecuencia que los nutrientes se fueran agotando y surgiera una primitiva competencia por los recursos.       

Algunos de esos primeros organismos bacterianos desarrollaron la capacidad de usar la energía del flujo de electrones asociados al intercambio de H+ para sintetizar nuevas moléculas, con lo cual solucionaron el problema de la falta de nutrientes. Otros, en cambio, desarrollaron la capacidad reutilizar la luz. Acababa de nacer la fotosíntesis. Aunque de momento no desprendía oxigeno, ya que obtenían hidrogeno de otras sustancias.

Celulas procariotas.

La historia de la vida

-Enfriamiento de la tierra.

la tierra se formo hace unos 4600 millones de años. Durante los primeros millones de años fue una bola de lava líquida debido a la energía liberada por el impacto de los meteoritos; y el agua estaba tan caliente que se encontraba en forma gaseosa en lo alto de la atmósfera.

Hace unos 3900 millones de años la tierra comenzó a enfriarse y se formo una primitiva corteza de roca, lo cual acelero el enfriamiento de la atmósfera. El resultado fue que el agua de la atmósfera se condensó y cayó en forma de lluvia lo cual acelero el proceso de enfriamiento del planeta. Esto se debió a que cada vez que el agua liquida alcanzaba la superficie caliente, era calentada hasta la evaporación, de modo que cada vez que una molécula de agua se transformaba en vapor, se llevaba calor de la geosfera con ella.

-La evolución prebiótica.

La atmósfera de la tierra primitiva  carecía de oxigeno, sin embargo contenía grandes cantidades de dióxido de carbono (CO₂), amoniaco (NH₃), metano (CH₄) y sulfuro de hidrógeno (H₂S). Según se piensa, estos gases junto a los fosfatos disueltos en el agua reaccionaron entre sí y originaron las biomoléculas orgánicas utilizando como fuente de energía los rayos, la radiación ultravioleta y el calor geotérmico.

Algunas de las primeras biomoléculas debieron ser capaces de introducir cierto orden de modo que surgieron  las primeras reacciones cíclicas automantenidas.

Después de varios ciclos debieron acoplarse formando  hiperciclos, lo cual mantendría una serie de reacciones complementarias que habrían acabado evolucionando hasta el metabolismo complejo de las células.

El paso siguiente en la evolución pudo ser la aparición de polímeros, algunos de los cuales adquirieron la capacidad de hacer copias de si mismos. Se piensa que las primeras moléculas de esta índole fueron polímeros fosfatados, los cuales acabaron dando lugar al ARN. Más tarde esta molécula fue sustituida por el ADN.

El ADN es demasiado débil para soportar las condiciones que se supone existía en aquellos primeros momentos, por tanto se considera mas factible que se formaran cadenas fosfatadas más resistentes químicamente como paso previo.

Estas moléculas autorreplicantes no se copiarían a si mismas con total fidelidad; los errores en la copia serian equivalentes a mutaciones y habrían provocado el aumento de la diversidad de estas moléculas. Sobre esta diversidad pudo comenzar una primitiva selección natural: así comenzó la evolución biológica.

Áreas de investigación

La biología abarca un amplio espacio de campos de estudio que se tratan de manera independiente, sin embargo todas juntas tienen un único objetivo, que es estudiar la vida. Esta se estudia a escala atómica y molecular en biología molecular, en bioquímica y en genética molecular; a escala celular, se estudia en biología celular, y a escala pluricelular se estudia en fisiología, anatomía e histología y por ultimo a escala de los organismos a nivel individual en biología del desarrollo.

La genética trata el funcionamiento de la herencia de los genes de padres a hijos, la etología trata el comportamiento de los grupos, la genética de poblaciones observa y analiza una población entera y la genética sistemática trata los linajes entre especies, la examinación de las poblaciones interdependientes y sus hábitats corresponden a la ecología y la biología evolutiva. En la actualidad existe un nuevo campo de investigación denominado astrobiología o xenobiología que estudia la posibilidad de la vida más allá de la Tierra.