Las primeras células
Hace más de 3.500 millones de años no había peces, ni plantas, ni dinosaurios, ni nadie que mirara el Río de la Plata. Pero ya había vida: células microscópicas. ¿Cómo eran esas primeras células, de qué se alimentaban y cómo hicieron que el aire de la Tierra cambiara para siempre?
Dos tipos de células
Todos los seres vivos están formados por células. Pero no todas son iguales: según dónde guardan su material genético (el ADN), hay dos grandes tipos.
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En las células procariotas, el ADN está suelto en el citoplasma, sin ninguna cubierta que lo separe.
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En las células eucariotas, el ADN está dentro del núcleo, rodeado por una membrana nuclear.
Las procariotas, además, no tienen organelas con membrana (como mitocondrias o cloroplastos) y son mucho más chicas: suelen medir entre 1 y 5 µm, mientras que las eucariotas miden entre 10 y 100 µm.
Ejemplos de procariotas: las bacterias (la del yogur) y las cianobacterias. Ejemplos de eucariotas: ameba, levadura, células de una hoja de lechuga y las células de tu cuerpo.
| Característica | Procariota | Eucariota |
|---|---|---|
| Material genético | Suelto en el citoplasma | Dentro del núcleo |
| Organelas con membrana | No tiene | Tiene (mitocondrias, etc.) |
| Tamaño aproximado | 1-5 µm | 10-100 µm |
Escribí en qué se diferencia una célula procariota de una célula eucariota en cuanto a la ubicación de su material genético. Nombrá la estructura que lo rodea en las…
Escribí en qué se diferencia una célula procariota de una célula eucariota en cuanto a la ubicación de su material genético. Nombrá la estructura que lo rodea en las eucariotas.
Clasificá los siguientes seres vivos según tengan células procariotas o eucariotas: bacteria del yogur, hongo levadura, ameba, cianobacteria, célula de una hoja de…
Clasificá los siguientes seres vivos según tengan células procariotas o eucariotas: bacteria del yogur, hongo levadura, ameba, cianobacteria, célula de una hoja de lechuga. Presentá la respuesta en dos listas.
Elaborá un cuadro comparativo con tres diferencias entre las células procariotas y las eucariotas. Considerá, por ejemplo, el material genético, la presencia de…
Elaborá un cuadro comparativo con tres diferencias entre las células procariotas y las eucariotas. Considerá, por ejemplo, el material genético, la presencia de organelas con membrana y el tamaño aproximado.
Las primeras células: heterótrofas y anaerobias
Los fósiles más antiguos que se conocen son de células procariotas, y las eucariotas aparecen mucho después en el registro fósil. Estos datos son consistentes con la idea de que las primeras células fueron procariotas.
¿Cómo vivían? La hipótesis más aceptada dice que eran:
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Heterótrofas: no fabricaban su alimento; tomaban materia orgánica ya hecha del ambiente (las moléculas que se habían formado en el océano primitivo).
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Anaerobias: obtenían energía de ese alimento sin usar oxígeno, porque la atmósfera de entonces casi no tenía oxígeno.
Es como vivir en una heladera llena de comida: mientras haya, no hace falta cocinar. Una célula con membrana plasmática podía delimitar un medio interno distinto del medio externo. La membrana controla lo que entra (como el alimento) y lo que sale (como los desechos), y así la célula aprovechaba ese «caldo» nutritivo sin mezclarse con él.
Además, esas células tenían ADN que podían copiar antes de dividirse, de modo que las células hijas heredaban la información de la célula madre.
Indicá si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y corregí las falsas: a) Las primeras células eran heterótrofas y anaerobias. b) Las células procariotas…
Indicá si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y corregí las falsas:
- a) Las primeras células eran heterótrofas y anaerobias.
- b) Las células procariotas tienen mitocondrias.
- c) Los fósiles más antiguos conocidos son de células procariotas.
Según la hipótesis más aceptada, las primeras células eran heterótrofas y obtenían energía sin usar oxígeno. Explicá qué significa cada una de esas dos características y…
Según la hipótesis más aceptada, las primeras células eran heterótrofas y obtenían energía sin usar oxígeno. Explicá qué significa cada una de esas dos características y de dónde obtenían su alimento esas células.
Aparece la fotosíntesis
Con el tiempo, el alimento del ambiente empezó a escasear. En una población siempre hay variabilidad: algunas células tenían alguna característica distinta. Las que podían fabricar su propio alimento usando la luz del Sol tenían ventaja: sobrevivían y dejaban más descendientes. Así aparecieron los autótrofos fotosintéticos, como las cianobacterias.
No es que las células «necesitaran» cambiar: la variación ya existía y el ambiente (la escasez) favoreció a las que podían aprovecharla.
La fotosíntesis puede resumirse así:
$$6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{\text{luz y clorofila}} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$$Con luz, las células toman dióxido de carbono y agua, fabrican glucosa (su alimento) y liberan oxígeno. Ese oxígeno fue pasando al agua y al aire.
Con el tiempo, el alimento disponible en el ambiente comenzó a escasear y aparecieron células capaces de fabricar su propio alimento mediante la fotosíntesis. Explicá…
Con el tiempo, el alimento disponible en el ambiente comenzó a escasear y aparecieron células capaces de fabricar su propio alimento mediante la fotosíntesis. Explicá por qué la escasez de alimento favoreció a esas células y qué consecuencia tuvo la fotosíntesis sobre la composición de la atmósfera.
Los estromatolitos son estructuras formadas por capas de rocas y cianobacterias; algunos fósiles tienen más de 3.000 millones de años y todavía hoy se forman en lugares…
Los estromatolitos son estructuras formadas por capas de rocas y cianobacterias; algunos fósiles tienen más de 3.000 millones de años y todavía hoy se forman en lugares como Shark Bay (Australia). Argumentá qué información aportan estos fósiles sobre las primeras formas de vida y por qué se los considera una evidencia importante, y explicá qué limitaciones tiene el registro fósil de organismos tan pequeños y blandos.
El oxígeno lo cambia todo
Hace unos 2.400 millones de años, el oxígeno empezó a acumularse en la atmósfera: la llamada gran oxidación. Para los organismos anaerobios de entonces, el oxígeno era un gas tóxico. Muchos se extinguieron o quedaron en lugares sin oxígeno, como el fondo de lagunas o el interior de otros organismos.
Pero el oxígeno también abrió una oportunidad: permite obtener mucha más energía del alimento. Aparecieron así organismos aerobios, que respiran oxígeno. La respiración celular es, en esencia, lo inverso de la fotosíntesis:
$$C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O + \text{energía}$$Parte del oxígeno, además, formó la capa de ozono, que frena buena parte de la radiación ultravioleta. Según la hipótesis de Oparín y Haldane, las moléculas complejas del océano primitivo se formaron cuando la atmósfera no tenía oxígeno y llegaban muchos rayos UV, que aportaban energía para esas reacciones. Con oxígeno, ozono y menos UV, ya no se formaban nuevas moléculas complejas fuera de los seres vivos, y la vida pudo ocupar más ambientes.
Esta es la secuencia:
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Células heterótrofas y anaerobias.
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Escasea el alimento: aparecen los autótrofos.
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Aumenta el oxígeno.
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Surgen las formas aerobias.
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Se forma la capa de ozono y disminuyen los UV.
Hace unos 2.400 millones de años se produjo lo que se llama la «gran oxidación»: el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. Analizá qué efectos pudo tener ese…
Hace unos 2.400 millones de años se produjo lo que se llama la «gran oxidación»: el oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera. Analizá qué efectos pudo tener ese cambio sobre los organismos anaerobios que existían en ese momento y por qué abrió la posibilidad de que aparecieran organismos que respiran oxígeno.
Las bacterias: un éxito evolutivo
Las procariotas fueron las únicas habitantes de la Tierra durante unos 1.500 a 2.000 millones de años (hay evidencias de vida procariota de más de 3.000 millones de años), y todavía hoy son las más abundantes. Viven en el suelo, el agua, el yogur y tu intestino. Esa persistencia las convierte en un enorme éxito evolutivo.
Las eucariotas, más grandes y con núcleo, aparecieron después. En la página sobre la teoría endosimbiótica vas a ver cómo se explica su origen.
Volvé al principio: las primeras células eran procariotas, heterótrofas y anaerobias; cuando el alimento escaseó surgió la fotosíntesis, y el oxígeno que liberó transformó la atmósfera y la vida.