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La Hoya de Baza en un excelente video

He encontrado este video en una página excelente sobre el turismo y patrimonio de España, que les recomiendo muy especialmente visitar, para lo cual les dejo el link.

Sigan disfrutando el fin de semana. Graciela.

El experimento de Miller-Urey. Parte 2

El lunes pasado subí la primera parte de este tema, y por ende deberían comenzar por leer ese post antes de internarse en éste.

En ese momento respondí a las siguientes preguntas:

¿Cuál era el estado del conocimiento antes de esta comprobación?

¿Qué se puede decir de Stanley Miller?

¿Quién fue Harold Clayton Urey?

Hoy seguimos desde allí.

¿En qué consistió el experimento?

Como señalé la semana pasada, el propósito de Miller y Urey, era poner a prueba la hipótesis de los biólogos Oparin y Haldane, quienes sostenían que bajo las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva, habrían podido generarse reacciones químicas, que formarían a su vez, compuestos orgánicos, más tarde conducentes a las primeras formas de vida.

Partiendo de la sencilla idea de reproducir en lo posible la mezcla de gases que se suponían presentes en la atmósfera primigenia, y suministrarle luego una energía comparable a la que la naturaleza produce continuamente (en forma de rayos de tormenta), Stanley Miller y Harold Urey diseñaron un protocolo experimental, que pusieron a prueba entre 1952 y 1953.

Todo el sistema consistía en:

  • un matraz con agua, de composición supuestamente semejante a la del océano primitivo.
  • Conectado a él, otro matraz con una mezcla de elementos que intentaba reproducir lo que se pensaba era la atmósfera prebiótica. Específicamente la mezcla constaba de metano (CH4), hidrógeno (H2), amoníaco (NH3) y vapor de agua (H2O).
  • Un condensador que enfriaba los gases de manera similar a como lo habría hecho la lluvia.
  • Dos electrodos que producían altos voltajes, y descargas eléctricas como las  propias de las tormentas.
  • Todo el sistema terminaba en un tubo con forma de «U» que impedía el retorno del vapor al cuerpo principal.

Este conjunto recibía por un lado las descargas eléctricas, y por el otro calentaba el agua, como lo haría la radiación solar. Después de algunos días, la mezcla otiginalmente límpida, comenzó a tomar un color rojizo y a aumentar notablemente su viscosidad. El análisis de la nueva composición de la mezcla arrojó la presencia de moléculas orgánicas complejas, que se generaron sólo a partir de los componentes hipotéticos de la atmósfera primitiva.

Los compuestos identificados incluían trazas de aminoácidos como glicina, alanina, ácido aspártico y ácido amino-n-butírico, todos los cuales son los elementos constitutivos de las proteínas.

Con posterioridad, tanto Miller como Urey y otros investigadores fueron añadiendo ligeras modificaciones al protocolo original, logrando recrear hasta veinte aminoácidos, y también nucleótidos, que son los constituyentes fundamentales del material genético: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

No obstante algunos de los aminoácidos importantes, como los que contienen átomos de azufre, nunca aparecieron en el experimento.

¿Cómo se conoce la composición original de la atmósfera?

Los métodos de análisis son lo suficientemente complejos como para ameritar un post especíico en algún momento futuro. Por ahora, sin embargo, quiero hacer notar que siempre se tratará de inferencias y especulaciones en su mayor parte. No obstante, los resultados alcanzan algún consenso, aunque haya también cuestionamientos a tener en cuenta. Como primera aproximación sólo mencionaré brevemente algunas de las estrategias que se emplean para la reconstrucción de lo que probablemente fue la atmósfera primitiva:

  • Estudio de la composición de las inclusiones fluidas en las rocas más antiguas de que se dispone.
  • Análisis de las proporciones de los isótopos de los gases nobles presentes en la mezcla actual.
  • Estudio comparativo con los gases de las envolturas gaseosas de otros cuerpos planetarios, inferidos de las observaciones espectroscópicas.
  • Evaluación de la cantidad de carbonatos actuales, considerados procedentes en su mayor parte del dióxido de carbono atmosférico.

¿Qué se demostró con el experimento de Miller-Urey?

El experimento demostró que las moléculas orgánicas pueden emerger desde reacciones físico-químicas relativamente comunes, y con fuentes energéticas disponibles de manera natural, como la radiación solar y los rayos.

En otras palabras, las moléculas orgánicas complejas pueden originarse desde moléculas inorgánicas más simples, si  se dan las condiciones de composición de la atmósfera primitiva, altos voltajes, radiación ultravioleta y bajo contenido de oxígeno.

Todo esto abre un importante campo de investigación para explicar el posible modo de origen de la vida.

¿Qué efectos tuvieron esos resultados?

Como sucede y sucedió siempre que un concepto revolucionario saca a los científicos de su área de comodidad, las primeras reacciones fueron críticas y negativas furiosas. Con el tiempo, como también ha pasado siempre, nuevas tecnologías y avances en el conocimiento general, van puliendo las aristas «incómodas» de las nuevas formulaciones, y sus núcleos comprobados recobran sus fuerzas. Esto ha pasado también en este caso, y todavía hoy se siguen reformulando algunas de las conclusiones a la luz de nuevos hallazgos. Veamos algunas críticas y su evolución posterior, sin olvidar que nunca en la ciencia está dicha la última palabra.

Uno de los primeros debates que se produjeron, se basó en el hecho de que (con pocas excepciones, como los retrovirus) para la síntesis de proteínas y ARN se consideraba vital la molécula ADN, que sería copiada por el ARN, que a su vez se transcribiría en  las proteínas.

La crítica era pues, cómo podían formarse las biomoléculas a partir de aminoácidos y nucleótidos, sin la presencia de ADN. La paradoja se resolvió con el descubrimiento de las ribozimas que actúan como catalíticos que también aportan información genética. Es decir que el ARN puede autorreplicarse y participar en la formación de proteínas. El ADN tendría un papel más secundario y sería seleccionado como herencia sobre el ARN.

Otro grupo de críticos centralizó sus ataques cuestionando la composición de la atmósfera terrestre primitiva que se asume en el experimento. Lo primero que se señaló es que una atmósfera menos reductora que la supuesta por Urey, es decir con más oxígeno libre, disminuiría notablemente la cantidad y variedad de biomoléculas producidas.

Esta postura ha ido y vuelto con el tiempo, según se sumen voces a favor o en contra de una atmósfera primitiva relativamente oxidante.

Una solución novedosa a este cuestionamiento introdujo la actividad volcánica como responsable de bolsones localmente reductores, sea cual sea la composición que se asuma para la atmósfera en su conjunto.

Pero también aparecieron científicos muy enamorados de la «importación» de la vida a partir de un origen extraterrestre, para lo cual sugieren al menos dos alternativas: en la primera, aceptando una atmósfera originalmente reductora, postulan que los aminoácidos y otros monómeros imprescindibles para la vida pudieron sintetizarse en la Tierra. En su segunda opción, con atmósfera oxidante, asumen que los principales ingredientes de la sopa orgánica primigenia o primordial, habrían sido aportados por meteoritos y núcleos de cometas.

Hasta hoy mismo, se sigue poniendo a prueba el experimento usando diferentes composiciones gaseosas. De hecho, el propio Miller siguió haciéndolo hasta su muerte en 2007.

Hace unos pocos años los discípluos que siguieron sus estudios, encontraron en su laboratorio unos viales que contenían la sustancia producida en uno de sus tantos experimentos, cuyos resultados nunca llegó a publicar. En esos contenedores, se habían formado 22 aminoácidos, la mayor parte de los cuales no se habían reconocido en experimentos anteriores.

Adicionalmente, en tiempos más recientes se vienen desarrollando otras líneas de investigación, no relacionadas con la metodología de Miller, para comprender el origen posible de la vida.

Como síntesis final, digamos que aún existen debates y controversias sobre la interpretación del experimento de Miller y sobre cómo se originaron las primeras células.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es la de Harold Clayton Urey y la he tomado de este sitio.

El experimento de Miller-Urey. Parte 1

Hoy voy a ocuparme de un experimento que fue sumamente significativo en la historia de la Biología, y por ende, también de la Paleontología, ya que permitió una nueva mirada, alejada de las doctrinas religiosas imperantes en la época.

Me parece que, dado lo revolucionario de este experimento, y sobre todo por su efecto sobre el pensamiento posterior, amerita que hablemos un poco de quienes lo llevaron a cabo, de modo que comprendamos su verdadera e indiscutible calificación científica.

Y como ya es mi costumbre, cuando un post es demasiado largo, lo he dividido en dos partes, la segunda de las cuales aparecerá el próximo lunes. Hoy me ocuparé de las siguientes preguntas:

¿Cuál era el estado del conocimiento antes de esta comprobación?

Con anterioridad a esta comprobación experimental había habido- como ocurre siempre- antecedentes diversos que prepararon el camino, pero la convicción social mayoritaria seguía una de dos corrientes diferentes aunque igualmente antiguas, e igualmente carentes de pruebas que las sustentaran. Ellas eran: por un lado la generación espontánea, sin causa, sin disparador y sin procesos conocidos. Algo que según las diferentes posturas iba desde la explicación mágica a la fortuita, pero siempre sin ningún fundamento.

Por otro lado, reinaba la convicción religiosa, es decir el creacionismo atribuido a diferentes seres superiores según las distintas creencias, religiones o mitologías. En definitiva, algún o algunos seres de poderes infinitos, habrían generado seres vivientes según su gusto y capricho, sin seguir leyes físicas ni químicas comprobables.

Este experimento presentó por primera vez pruebas de un curso posible para la aparición de la vida. Más adelante analizaremos sus consecuencias, y posterior evolución.

¿Qué se puede decir de Stanley Miller?

Stanley Miller nació en Oakland, California, el 7 de marzo de 1930, y tal vez por el hecho de ser un contemporáneo, son pocos los datos de su biografía personal de que se dispone.

Se graduó como Licenciado en Ciencias, en la Universidad de California en 1951, y fue allí donde conoció a quien sería su profesor, mentor y copartícipe del experimento que hoy nos ocupa, y que le dio su merecida fama. De ese experimento vale la pena decir que lo realizó junto con Urey en 1953, sobre la base de una hipótesis sustentada por Oparin y Haldane acerca de las condiciones de la Tierra primitiva y su atmósfera, y de la posible aparición de vida en ella, por reacciones físico- químicas.

Sobre la base de los hallazgos de ese experimento, Miller obtuvo su doctorado en Química en la Universidad de Chicago, en el año 1954. Como dato curioso y ejemplificador, vale la pena mencionar que Urey se rehusó a aparecer como coautor en la primera publicación del experimento, para no opacar el lucimiento de su discípulo que había realizado la mayor parte de la tarea. Debido a esa geneosidad de Urey, el experimento se conoció como «de Miller», y es desde hace pocos años que ha comenzado a llamarse «de Miller-Urey», precisamente a instancias del propio Miller (otro ejemplo de honestidad y ética). Es así que podemos afirmar que ambos fueron dos grandes científicos, pero también dos grandes personas. ¡Tan distinto a lo que pasa con tantos «profesores» que se incluyen como coautores en trabajos en los que no aportaron nada, salvo el hecho de ser los jefes nominales!

Ya doctorado, fue profesor asistente entre 1958 y 1960, profesor asociado entre 1960 y 1968 y finalmente profesor titular de Química en la Universidad de California, sita en San Diego.

Dedicó sus esfuerzos a estudiar el origen de la vida, y fue considerado como pionero en el campo de la Exobiología, disciplina también conocida como Astrobiología, y que indaga sobre las posibilidades de que exista vida en otros cuerpos celestes.

Miller fue incorporado como miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos; y como coronación de su carrera recibió una Medalla Oparin, instituida en homenaje precisamente a una de las personas sobre cuya hipótesis diseñó el experimento que lo posicionó como un referente de la Paleobiología, y que revolucionó toda la ciencia. No obstante, nunca accedió al Premio Nobel que muchos pensamos que habría merecido.

Stanley Miller falleció el 20 de mayo de 2007.

¿Quién fue Harold Clayton Urey?

Harold Clayton Urey nació en Walkerton, Indiana, el 29 de abril de 1893, y fueron sus padres el reverendo Samuel Clayton Urey y Cora Rebecca Riensehl.

Obtuvo un título en Zoología en la Universidad de Montana en 1917, lo que lo habilitó para trabajar en la compañía química Barrett de Filadelfia, Pensilvania. En 1923 se doctoró en la Universidad de California, y desde entonces y por un año estudió física atómica con Niels Bohr -¡nada menos!- en la Universidad de Copenhague.

Ya desde 1919 ejerció la docencia en diversas universidades, tales como la de Montana, entre 1919 y 1924; la Universidad Johns Hopkins desde 1924 hasta 1929; Universidad de Columbia entre 1934 y 1945. Más tarde fue profesor de Química del Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago, y docente en la Universidad de Oxford. En 1958 fue profesor en la Universidad de California, en San Diego.

Sus investigaciones científicas se enfocaron inicialmente en el aislamiento de isótopos pesados del hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono y azufre, lo que le valió recibir en 1934 el Premio Nobel de Química por la obtención de deuterio (hidrógeno pesado) y el aislamiento del agua pesada (óxido de deuterio, D-2O).

En 1940 se le otorgó la medalla Davy, concedida por la Science Royal Society.

Más tarde, y durante la Segunda Guerra Mundial dirigió, en la Universidad de Columbia, el grupo de investigación que elaboró métodos de separación de los isótopos de Uranio, y de producción de agua pesada. Si bien sus aportes contribuyeron al desarrollo de la bomba de hidrógeno, se incorporó luego al grupo de científicos atómicos que abogaron por un control internacional del uso de la energía atómica.

Entre sus múltiples trabajos realizó también investigaciones sobre Geofísica, Paleontología y el origen del Sistema Solar.

En 1966 obtuvo la Medalla de Oro de la Real Sociedad Astronómica, y en 1973 la medalla Priestley, concedida por la American Chemical Society.

Falleció a los 88 años de edad, en La Jolla, California el 5 de enero de 1981. Como homenajes póstumos a su notable actividad científica fueron bautizados con su nombre un cráter lunar, y el asteroide 4716.

A partir de aquí, seguiremos el lunes para contestar las siguientes preguntas:

¿En qué consistió el experimento?

¿Cómo se conoce la composición original de la atmósfera?

¿Qué se demostró con el experimento de Miller.Urey?

¿Qué efectos tuvieron esos resultados?

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es la de Stanley Miller y la he tomado de este sitio.

16 de Octubre, Día Internacional del Fósil.

Ya en 2017, la Asociación Paleontológica Internacional (IPA) estableció el Día Internacional del Fósil, que se conmemora cada 16 de Octubre.

La finalidad que se persigue es crear conciencia sobre el valor testimonial de los restos y huellas del pasado de la vida en la Tierra, que denominamos fósiles.

En esta fecha, se proponen e incentivan actividades a escala mundial con la participación de museos, asociaciones paleontológicas, coleccionistas, universidades y otros actores relacionados con el tema.

P.S.:, no es necesario que me manden saludos. ;D

Algunas «normas» de la evolución biológica. Parte 2

Como este post es continuación del de la semana anterior, en caso de que no lo hayan hecho ya, les recomiendo ir a leer la primera parte, antes de internarse en ésta de hoy.

La semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Por qué es posible señalar algunas reglas evolutivas?

¿Cuáles serían las reglas evolutivas que han alcanzado mayor consenso entre los investigadores?

¿Qué es la complejidad progresiva de la biosfera?

Hasta aquí llegamos el lunes pasado, ahora seguiremos desde ese punto.

¿Qué es la ortogénesis?

Esta ley se relaciona claramente con la siguiente, según ya veremos. Pero definámosla ahora.

Comencemos por decir que en su concepción original, el término ortogénesis implicaba algún grado de contaminación teológica y filsosófica, que no resiste las objeciones científicas actuales.

En efecto, su formulación antigua implicaba un «diseño preestablecido» en la evolución, a la que se consideraba encaminada hacia algún fin último. Se proponía pues, para la evolución un camino prácticamente lineal hacia una meta perfecta. Y aquí, la contaminación religiosa atribuía la definición de esa meta a un propósito divino.

No obstante, los científicos propusieron mecanismos medianamente orientados en una dirección dada, pero que respondían a procesos genéticos regidos por principios biológicos y físico químicos, respondiendo en gran medida a factores ambientales, pero que no excluían mutaciones aleatorias.

El término ortogénesis requirió con el tiempo una redefinición profunda. En su concepción más actual, la ortogénesis se refiere simplemente a un principio según el cual se puede observar que allí donde se cuenta con los fósiles suficientes como para documentar los cambios progresivos de un género o familia en particular, dichos cambios no representan saltos en cualquier dirección, sino que una vez instalados, parecen seguir una dirección definida.

Esto se relaciona también con el éxito alcanzado por cada cambio en materia de supervivencia y adaptación a las condiciones ambientales. Una vez que un cambio, que inicialmente puede ser aleatorio, como ya vimos en otro post, mejora la competencia de los individuos portadores de dicho cambio, las sucesivas mutaciones tienden a acentuarlo.

¿Qué significa la irreversibilidad de la evolución?

El proceso evolutivo es aditivo, es decir que va sumando cambios, lo cual hace tan complejos los resultados, que una vez que se desarrolla un taxón diferente, sus individuos no retroceden jamás a ser lo que sus antepasados fueron.

Las aves, que evolucionaron desde los reptiles pueden sufrir mil cambios evolutivos generando nuevas especies, pero nunca regresarán a ser reptiles.

La explicación es simple: en cada estructura- y su correspondiente función- de los organismos vivos intervienen numerosos genes, combinados de manera compleja. Una nueva mutación, no reproduce esa misma combinación de genes. En situaciones de organismos más simples, con combinaciones más sencillas puede eventualmente producirse lo que se conoce como «homomorfismo», dando individuos parecidos, pero no idénticos en todos sus caracteres a los que quedaron atrás en el camino evolutivo.

Digamos entre paréntesis que el homomorfismo puede relacionarse con la convergencia adaptativa que veremos más abajo; pero puede ser también tema para un post en el futuro, porque es bastante entretenido.

¿Qué se entiende por especialización progresiva?

No es otra cosa que una gradual adaptación a las condiciones de vida en un lugar y situación dados. Por supuesto ocurre a lo largo de extensos intervalos y a través de numerosas generaciones. Normalmente la especialización se va acentuando no en el organismo en su conjunto, sino sobre alguna de sus partes. Tal el caso de las extremidades anteriores que a partir de los reptiles se fueron especializando para el vuelo hasta generar las alas que ostentan hoy sus descendientes, las aves.

Algunos científicos señalan que una especialización progresiva particular sería el aumento de la talla que culmina en un auténtico gigantismo, muchas veces preludio de la extinción de géneros, especies o inclusive taxones más altos. Ellos citan ejemplos como los anmonites, y dinosaurios, entre otros casos de desarrollo extremo previo a la extinción. Profundizaremos esto en el post que dedicaremos a las extinciones, pero ya hemos adelantado algo en el post sobre  tipogénesis, tipostasia y tipólisis.

¿Cómo ocurre la adaptación al ambiente?

Se da en dos niveles: el del individuo, que aprende estrategias para mejorar sus condiciones particulares de vida, como podría ser la conducta juguetona, sumisa o hasta agresiva que asumen los animales callejeros en las zonas urbanas, para obtener comida; y a lo largo de generaciones, en el proceso evolutivo general. Ya explicamos aquí y en otro post que solamente los rasgos favorables para mejorar la adaptación al medio, son los que se perpetúan en el tiempo.

Como ya están esas explicaciones básicas, elijo ahora dos aspectos particulares que quiero destacar aquí y que están explicitados en la imagen que ilustra el post. Ellas son el isomerismo o convergencia adaptativa, morfológica o evolutiva, y la radiación adaptativa.

La convergencia evolutiva conduce a que individuos de grupos distintos, y hasta de biocrones muy separados entre sí, asuman formas muy semejantes, simplemente porque son las que mejor responden a las exigencias del medio.

En la imagen ven tres animales acuáticos, es decir que viven o vivieron en el mismo medio, y que perteneciendo a grupos muy diferentes, adoptaron todos una morfología  hidrodinámicamente óptima para medrar en el océano, como es la fusiforme. Se trata de un mamífero, el delfín; un reptil extinguido, el ictiosaurio; y un pez, el tiburón. Los tres se parecen, sin ser de un mismo género.

El efecto inverso también ocurre, cuando desde un antepasado común surgen diversas especies adaptadas a ambientes diversos. En la imagen ven diversos ursus, es decir osos, que se ven morfológicamente diferentes porque también lo son los climas, relieves y alimentos disponibles en cada uno de sus hábitats.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página esta registrada con IBSN 04-10-1952-01.
Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

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