sábado, 12 de abril de 2008

Presentación

Conclusiones y recomendaciones

Conclusiones

1.- El modelo de los coacervados puede emplearse como propuesta para explicar el origen de la vida.

2.- Los resultados son evidentes; en la mayoría de las soluciones se formaban los agregados moleculares conocidos como coacervados.

4.- Las condiciones de la Tierra primitiva se pueden trasladar al laboratorio para predecir los fenómenos que ocurren en los caldos nutritivos y de esta manera indagar profundamente en los cimientos de la Teoría Quimiosintética del origen de la vida.

5.- El modelo de los coacervados según el experimento de Oparín y el realizado en el presente proyecto científico pueden usarse como herramientas didácticas para explicar el origen de la vida según las teorías propuestas.


Recomendaciones

Ampliar esta investigación orientándola a las experiencias de Harold Urey y Stanley Miller.

Realizar nuevas investigaciones con otros grupos de proteínas y carbohidratos que puedan formar coacervados.

Innovar en los métodos pedagógicos de la enseñanza de las Ciencias Biológicas.

Emplear el modelo de la coacervación como propuesta que puede explicar el origen de la vida.

Resultados

Lista control 1: Solución control de coacervados (goma arábiga y gelatina).
I.
I. Observación externa:
1.- La mezcla se enturbia luego de agregar el ácido Si

II. Observación al microscopio:

1.- Se observan gotas delimitadas por una membrana Si


2.- Absorbe sustancias del medio Sí
3.- Se observa su centro más denso que la solución Sí

Lista de cotejo 2: Solución de coacervados A (albúmina y glucosa).

I. Observación externa:
1.- La mezcla se enturbia luego de agregar el ácido Sí

II. Observación al microscopio:

1.- Se observan gotas delimitadas por una membrana Sí

2.- Absorbe sustancias del medio Sí
3.- Se observa su centro más denso que la solución Sí


Lista de cotejo 3: Solución de coacervados B (caseína y lactosa).

I. Observación externa:
1.- La mezcla se enturbia luego de agregar el ácido No

II. Observación al microscopio:

1.- Se observan gotas delimitadas por una membrana No

2.- Absorbe sustancias del medio No
3.- Se observa su centro más denso que la solución No

Lista de cotejo 4: Solución de coacervados C (extracto de carne y almidón).

I. Observación externa:
1.- La mezcla se enturbia luego de agregar el ácido Sí

II. Observación al microscopio:

1.- Se observan gotas delimitadas por una membrana Sí


2.- Absorbe sustancias del medio Sí
3.- Se observa su centro más denso que la solución Sí


Análisis de los resultados:

Se pudo notar claramente que en las soluciones de coacervados A y C se formaron los agregados moleculares que se compararon con los formados en la solución de gelatina y goma arábiga usada por Oparín. En el caso de la solución B, donde no se produjeron coacervados, podría explicarse porque las soluciones no formaron coloides y por lo tanto las moléculas no interactuaron para formar los coacervados.

Metodología

Tipo de investigación

Según Arias (2006) la investigación explicativa es aquella que busca la relación causa-efecto mediante la prueba de hipótesis. Por ello, la presente investigación se clasifica de tipo explicativa pues demostró que en cualquier mezcla de carbohidratos y proteínas coloidales se forman coacervados y tal demostración le da sustento experimental al modelo de los coacervados para explicar el origen de la vida.


Diseño de la investigación

Esta investigación es de tipo experimental, pues como afirma Arias (2006) se manipulan las variables para observar la relación causa-efecto, pues si los coacervados se formaron en cualquier solución de proteínas y carbohidratos se puede explicar el origen de la vida desde el punto de vista quimiosintético. La investigación se desarrollaró en tres fases:

Fase I: recopilación de la información bibliográfica y revisión de fuentes.

Fase II: experimentación con los carbohidratos y proteínas para formar coacervados.

Fase III: análisis de los datos que se obtendrán con apoyo en la información bibliográfica recopilada.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos

Técnicas

La técnica empleada en la obtención de resultados de esta investigación fue la observación indirecta a través del microscopio óptico. Según Arias (2006) la observación consiste en visualizar o captar mediante la vista cualquier hecho o fenómeno de la naturaleza con un propósito específico. Es indirecta pues se hizo a través de instrumentos o aparatos; en este caso se utilizó el microscopio.

Instrumentos

Se utilizó el microscopio óptico para realizar la observación de los coacervados. Para registrar los datos, se empleó una lista de cotejo con lo que se debe observar a simple vista y a través del microscopio para constatar que se formaron coacervados en las mezclas de proteínas y carbohidratos. Se considera pertinente el uso de la lista de cotejo, pues según Arias (2006) es el instrumento que se debe emplear para indicar la presencia o ausencia de un aspecto o conducta de lo que se observó.
Procedimiento:

1.- Se prepararon las soluciones acuosas de carbohidratos y proteínas, en caso de presentarse sólidas, al 1% m/m.
2.- Se mezclaron las soluciones de proteínas y carbohidratos en proporción 5:3.
3.- Se agregó solución 0,1 molar de ácido clorhídrico gota a gota hasta que la solución se enturbió (pH aproximado: entre 3 y 5), para acelerar el proceso de polarización de las moléculas.
4.- Se realizaron las observaciones al microscopio de una gota de la mezcla.
5.- Para comprobar la absorción de sustancias, se agrega una gota de lugol u otro colorante microscópico. Se observa nuevamente al microscopio. Si el coacervado absorbe sustancias del medio, se coloreará con la sustancia.
6.- Se registraron los datos en la lista de cotejo.


Técnicas de análisis de datos

Con base en la información bibliográfica y en las observaciones que se realizaron, se determinó si lo observado cumple con las características para ser denominado como coacervado, empleando la lista de cotejo para indicar la presencia o ausencia de estas características.

Objetivos y justificación

Objetivo General:

Analizar el modelo de la coacervación como una propuesta para explicar el origen de la vida sobre la Tierra.

Objetivos Específicos:

· Describir las características y estructura de los coacervados.

· Identificar las reacciones químicas que ocurren en los coacervados.

· Describir el fenómeno de formación de coacervados.

· Mencionar las propiedades de las proteínas y de los carbohidratos.

· Enumerar las características de la Tierra primitiva.

· Demostrar si en cualquier solución de proteínas y carbohidratos se pueden formar coacervados.


Justificación

La interpretación de las hipótesis que describen la posible composición química de la Tierra primitiva conlleva a generar supuestos sobre la aparición de los primeros seres vivos, los compuestos sencillos sufrieron reacciones químicas que formaron compuestos más complejos, que son las bases de los seres vivos.

En este sentido, la siguiente investigación tiene como justificación esencial el conocimiento de una teoría que propone una explicación al enigma de la aparición de la vida sobre el planeta: la coacervación. Esta teoría sugiere que en los caldos primitivos se agregaban compuestos orgánicos, formando sistemas coloidales con membranas capaces de absorber nutrientes del medio. Es así, que estos sistemas se comparan actualmente, en cuanto a estructuración física y composición química, a las formas precelulares.

Por lo tanto, es de gran utilidad, pues ofrece a todo individuo interesado en el tema una orientación a la comprensión de los postulados sobre el origen de la vida, puesto que es el resultado de una revisión exhaustiva de la bibliografía y está compuesta de la información más reciente sobre el tema. Además, representa una innovación en la enseñanza de las Ciencias Biológicas, pues permitió demostrar que con cualquier mezcla de carbohidratos y proteínas; no sólo las utilizadas por Oparín, se pueden formar coacervados, dando sustento a su teoría y otorgando una herramienta pedagógica sobre el tema.

Por las razones expuestas, se considera pertinente este estudio ya que en la actualidad el origen de la vida permanece como uno de los mayores misterios de la Ciencia. Asimismo, su relevancia se apoya en la novedad del tema central como base fundamental de una teoría muy aceptada, relativamente reciente; que no sólo tiene cimientos teóricos, sino que gracias a la Ciencia y Tecnología ha podido ser estudiada a fondo, lo que le proporciona sustentación práctica y, a su vez, conclusiones contundentes que poco a poco podrían despejar la incógnita del origen de la vida.

Problema de investigación

Desde principios de la historia, el hombre se ha interesado en conocer a profundidad todo lo que lo rodea. Así como también el origen y las causas de su aparición y de las otras formas de vida sobre la Tierra. Numerosos científicos han intentado, ya sea mediante teorías o procedimientos empíricos, encontrar y explicar las causas del surgimiento del fenómeno llamado vida. Ninguna teoría ha podido ser verificada y hasta nuestros días, el cómo surgió la vida sobre la Tierra es el mayor enigma de la Biología.

La Teoría Quimiosintética del origen de la vida, una de las más aceptadas y respetadas en la actualidad, sugiere que la atmósfera primitiva era muy diferente a la actual: carecía de oxígeno libre (O2) y estaba constituida por gases tales como amoníaco (NH3), vapor de agua (H2O), metano (CH4) y anhídrido carbónico (CO2), que también formaban masas líquidas conocidas como “caldos nutritivos” o “mares primitivos”. Las condiciones físicas de la Tierra primitiva (radiaciones ultravioletas, descargas eléctricas, altas temperaturas, radiaciones ionizantes y erupciones volcánicas) permitieron la formación de compuestos más complejos como proteínas, carbohidratos y ácidos nucleidos, esenciales para la existencia y mantenimiento de la vida.

Apoyándose en lo anterior, el notable biólogo y bioquímico ruso Aleksandr Oparin (1894-1980) realizó diferentes experimentos que le permitieron proponer en 1936 su Teoría de la Coacervación. Ésta se apoya en las condiciones de la Tierra primitiva para establecer que en soluciones de carbohidratos y proteínas se formaban sistemas coloidales complejos a los que llamó coacervados.

Estas teorías fueron respaldadas por los científicos estadounidenses Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981) en el año 1953, al utilizar un aparato diseñado por ellos mismos donde simularon algunas condiciones de la atmósfera primitiva. Colocaron una mezcla de vapor de agua, metano, amoníaco, anhídrido carbónico, monóxido de carbono (CO), nitrógeno (N2) y ácido sulfhídrico (H2S) y la sometieron a la exposición de descargas eléctricas con electrodos de wolframio. El resultado fue la obtención de una mezcla de varios compuestos orgánicos como aminoácidos, urea CO(NH2)2, ácido cianhídrico (HCN) y ácido acético (CH3COOH).

Los coacervados de Oparin tenían características muy peculiares: poseían una membrana que los delimitaba del medio externo, eran capaces de absorber sustancias del medio, las sustancias en su interior mostraban un arreglo mayor que las sustancias del exterior y al aumentar de volumen el coacervado se fragmentaba.

Sin embargo, los coacervados están muy lejos de ser considerados seres vivos, puesto que son sólo macromoléculas muy complejas y carecen de funciones propias de los seres vivos. No nacen; aunque se fragmenten, no pueden reproducirse ni generar descendencia pues no poseen ácidos nucleicos, no realizan respiración ni fotosíntesis, obtienen sus nutrientes del medio exterior por ósmosis a través de la membrana.

Ahora bien, considerando el tiempo que duró la transformación de la Tierra, Oparin hipotetizó que los coacervados “evolucionaron” y adquirieron capacidades de autorrenovación y autoconservación, que les confirieron características básicas de los seres vivientes: presencia de metabolismo, adaptación y capacidad de reproducción. Cuando los coacervados se volvieron más complejos, se dio un proceso de Selección Natural y fueron eliminados los que todavía eran muy simples.

La importancia de la Teoría Quimiosintética del origen de la vida radica en las hipótesis de la aparición de los compuestos orgánicos como los aminoácidos y ácidos nucleicos, que están presentes en todas las formas de vida y cuyo sustento experimental fue otorgado por los experimentos de Miller y Urey, mencionados anteriormente.

Actualmente, esta teoría es generalmente aceptada y los científicos parten de ella para proponer otras sobre el origen de la vida. Igualmente, la coacervación es definida como un modelo actual para explicar el origen de la vida. Es importante resaltar que un coacervado no se convirtió directamente en una célula, pero sí forma parte de un punto de inicio que puede explicar cómo surgió la primera célula.

Por lo expuesto anteriormente, se plantea el siguiente interrogante:


¿Cómo puede el modelo de la coacervación ser una propuesta para explicar el origen de la vida?

Introducción

Desde principios de la historia, el hombre se ha interesado en conocer a profundidad todo lo que lo rodea. Así como también el origen y las causas de su aparición y de las otras formas de vida sobre la Tierra. Numerosos científicos han intentado, ya sea mediante teorías o procedimientos empíricos, encontrar y explicar las causas del surgimiento del fenómeno llamado vida. Ninguna teoría ha podido ser verificada y hasta nuestros días, el cómo surgió la vida sobre la Tierra es el mayor enigma de la Biología.

El modelo de la coacervación, junto con los postulados de la Teoría Quimiosintética del origen de la vida, proponen explicar este fenómeno argumentando que la formación de compuestos orgánicos que se fueron acomplejando permitieron la existencia de vida.

El presente trabajo se realizó con el objetivo de analizar el modelo de los coacervados como propuesta para explicar el origen de la vida mediante la experimentación con varias sustancias orgánicas simples que formaron coacervados, demostrando que en cualquier solución de proteínas y carbohidratos coloidales se forman estos agregados moleculares con características muy similares a las células, por lo que se consideran protocélulas.

La estructura del trabajo que se presenta es la siguiente:

En el capítulo I, titulado “El Problema”, donde se formula y plantea claramente la necesidad de intentar explicar el origen de la vida con el modelo de la coacervación.

En el capítulo II, titulado “Marco Teórico”, se reflejan los antecedentes que sirven de apoyo a la investigación, las bases teóricas en donde se desarrollan los conceptos necesarios sobre lo referente al tema: Teoría Quimiosintética del origen de la vida, proteínas, carbohidratos, coacervados, su descripción y formación, los términos esenciales relacionados con el tema, las hipótesis y las variables que acompañan a la investigación.

En el capítulo III, titulado “Marco Metodológico”, se reflejan el tipo y diseño de la investigación y las técnicas empleadas para el procesamiento de datos, el procedimiento que se empleó en la investigación y las técnicas usadas para analizar los datos obtenidos.

En el capítulo IV, titulado “Resultados”, se refleja la recolección y análisis de datos obtenidos durante el proceso de experimentación con las mezclas de carbohidratos y proteínas.

En el capítulo V, titulado “Conclusiones y Recomendaciones”, se registran las conclusiones de la presente investigación y las recomendaciones para futuras investigaciones.

Por último, se presentan la bibliografía empleada para soportar la investigación y los anexos correspondientes citados en la misma.

Resumen

RESUMEN
El estudio de la investigación se centra en el origen de la vida explicado a través de la Teoría Quimiosintética y la coacervación, teniendo como objetivo general analizar el modelo de la coacervación para explicar el origen de la vida, ya que el tema es de relativa importancia debido al actual desconocimiento de la causa del origen de la vida sobre la Tierra. Por esta razón, se investigó para comprobar la hipótesis operacional la cual propone que si el modelo de coacervados puede explicar el origen de la vida, en cualquier solución de carbohidratos y proteínas se pueden formar coacervados, donde las variables de la investigación fueron las teorías que existen para explicar el origen de la vida y el modelo de los coacervados como posible explicación de este fenómeno. El tipo de investigación utilizada fue la investigación explicativa con un diseño experimental. Las técnicas e instrumentos de recolección de datos se basaron en la observación indirecta a través del microscopio y el registro de datos en listas de cotejo, de esta forma se recolectaron los resultados los cuales permitieron confirmar la presencia de coacervados en las mezclas coloidales empleadas. Con la realización de este proyecto se puede concluir que la coacervación es un modelo didáctico que puede explicar el origen de la vida y se recomienda emplearla en instituciones y ampliar esta investigación según lo establecido por la Teoría Quimiosintética del origen de la vida.
RESUMEN
El estudio de la investigación se centra en el origen de la vida explicado a través de la Teoría Quimiosintética y la coacervación, teniendo como objetivo general analizar el modelo de la coacervación para explicar el origen de la vida, ya que el tema es de relativa importancia debido al actual desconocimiento de la causa del origen de la vida sobre la Tierra. Por esta razón, se investigó para comprobar la hipótesis operacional la cual propone que si el modelo de coacervados puede explicar el origen de la vida, en cualquier solución de carbohidratos y proteínas se pueden formar coacervados, donde las variables de la investigación fueron las teorías que existen para explicar el origen de la vida y el modelo de los coacervados como posible explicación de este fenómeno. El tipo de investigación utilizada fue la investigación explicativa con un diseño experimental. Las técnicas e instrumentos de recolección de datos se basaron en la observación indirecta a través del microscopio y el registro de datos en listas de cotejo, de esta forma se recolectaron los resultados los cuales permitieron confirmar la presencia de coacervados en las mezclas coloidales empleadas. Con la realización de este proyecto se puede concluir que la coacervación es un modelo didáctico que puede explicar el origen de la vida y se recomienda emplearla en instituciones y ampliar esta investigación según lo establecido por la Teoría Quimiosintética del origen de la vida.