Fue hace 4000
millones de años (más o menos). En un paisaje violento de radiaciones cósmicas,
erupciones volcánicas y lluvias de meteoritos, la vida daba sus primeros chapoteos. Desde
hace poco más de medio siglo, los científicos intentan averiguar cómo fue que algo sin
vida se transformó en otra cosa capaz de crecer, reproducirse y morir. Para eso producen
teorías y experimentos de química prebiótica. La química que precedió la aparición
de la vida. Se ha reunido mucha información. Explicaciones que intentan resolver el
entuerto no faltan. Pero ¿quién realizó el primer experimento?, ¿a quiénes se les
ocurrieron las ideas que permitieron planearlo?
Hasta el siglo XVII,
era creencia común que Dios había creado las plantas y los animales. También se
aceptaba que ciertas criaturas se formaban espontáneamente a partir de distintas materias
primas. Los gusanos y las moscas, del estiércol; los piojos, del sudor humano; las luciérnagas,
de las chispas de las hogueras.
La generación espontánea
estaba avalada por respetadas personalidades. La habían defendido Aristóteles, Plotino,
San Agustín y Santo Tomás de Aquino. Algunos arriesgaron recetas. El alquimista Johann
Van Helmont (siglo XVII) publicó cómo fabricar ratones con trapos viejos y un poco de
trigo.
A partir del siglo
XVII, varios experimentos probaron que los seres vivos se forman solamente a partir de
seres vivos. Uno de los trabajos más recordados, con microbios, es el del químico Louis
Pasteur. En los años 60 del siglo pasado, los resultados de Pasteur se abrieron paso con
dificultad en medio de creencias milenarias. Los acompañaba una idea igualmente reciente
y provocativa. La del biólogo Charles Darwin, quien aseguraba que la vida, como la
conocemos, es la consecuencia de un lento proceso evolutivo regido por la selección
natural.
La teoría que surgió del frío
Aleksandr Ivanovich
Oparin era ruso de nacimiento, fisiólogo vegetal de carrera, bioquímico por vocación.
Nació en 1894 en Uglich. Estudió, y después enseñó, en la Universidad de Moscú. La
teoría que desarrolló en los años 20 fue el germen de la visión actual sobre el origen
de la vida.
Cuando Oparin era
estudiante universitario, los biólogos rusos enseñaban que los primeros seres vivos habían
sido autótrofos (capaces de fabricar su propio alimento, como las plantas), y se habían
formado por generación espontánea a partir de grumos de carbón. A Oparin, que había leído
y aceptaba la Teoría de la Evolución de Darwin, la idea no le cerraba. “Yo no lograba
imaginar la aparición repentina de una célula fotosintética a partir de dióxido de
carbono, nitrógeno y agua -escribió Oparin-. Por eso, llegué a la conclusión de que
primero debieron haber surgido, mediante un proceso no biológico, las sustancias orgánicas
de las cuales se formaron, más adelante, los primeros seres vivos, organismos que al
principio eran heterótrofos y se alimentaban de las sustancias orgánicas del
ambiente.”
El 3 de marzo de
1922, Oparin presentó su postura en una reunión de la Sociedad Botánica Rusa, de la que
era miembro. Fue escuchado y reprobado con igual cortesía. Era una especulación teórica
que carecía de apoyo experimental.
Sin desalentarse,
Oparin escribió un librito titulado El origen de la vida. Con cierta reticencia, y a
pesar del rechazo rotundo de un árbitro científico, la obra fue publicada por la
editorial El Trabajador Moscovita. Salió a la venta en noviembre de 1923 (aunque llevaba
fecha de edición de 1924). Se vendió bien. Pronto se convirtió en una rareza bibliográfica.
Fuera de Rusia prácticamente no se difundió hasta 1965.
De lo simple a lo complejo
En 1936, Oparin
presentó una versión revisada y ampliada de El origen de la vida. Sostenía: el carbono
arrojado por los volcanes se combinó con vapor de agua, formando hidrocarburos. En el océano,
esas moléculas se hicieron más complejas y se amontonaron en gotitas llamadas
coacervados -acervus, en latín, significa montón-. De a poco, los coacervados fueron
adquiriendo las características de las células vivas (ver el recuadro “Requisitos para
ser vivo”). Esas células eran microbios anaeróbicos, porque en aquel entonces no había
oxígeno en la atmósfera.
Oparin explicó el
origen de la vida en términos de procesos físicos y químicos. Una progresión de lo más
simple a lo más complejo. Rompió así el círculo vicioso que afirmaba que las
sustancias presentes en los seres vivos solamente podían ser fabricadas por los seres
vivos. La segunda versión de El origen de la vida fue traducida al inglés por la
editorial norteamericana Mac Millan, en 1938. Catorce años después, el libro fue leído
por un joven químico norteamericano que merodeaba la Universidad de Chicago en busca de
un tema interesante para su tesis de doctorado.
El Señor de los Rayos
Aquella tarde de otoño
de 1951, en un aula de la Universidad de Chicago, el disertante habló de los orígenes.
El del Sistema Solar y el de la vida en la Tierra. Especuló acerca de la primitiva atmósfera
terrestre y las condiciones que permitieron la formación de las primeras células.
Unos meses más
tarde, uno de los jóvenes asistentes a la conferencia se presentó ante el disertante. Le
pidió que dirigiera su tesis doctoral. Quería hacer experimentos que reprodujeran el
ambiente de la Tierra primitiva. El disertante intentó disuadirlo. El trabajo sería
arduo, posiblemente no funcionaría. Porque no pudo convencer al joven, le propuso una
alternativa amable: trabajar en el tema durante unos meses. Si no obtenía resultados
alentadores, se dedicaría a una investigación más convencional.
El disertante era el
químico norteamericano Harold Urey. Había participado en el desarrollo de las bombas atómica
y de hidrógeno. El Nobel de Química de 1934 fue para él. El nuevo discípulo era
Stanley Miller. Tenía 23 años. Había estudiado Química en la Universidad de
California. Llevaba varios meses buscando un tema interesante para su tesis de doctorado.
Los seis meses
propuestos por Urey fueron más que suficientes. En unas pocas semanas Miller leyó los
escritos de Oparin y Urey, hizo construir un aparato sencillo, realizó un experimento
simple y exitoso. Miller mezcló vapor de agua, metano, amoníaco e hidrógeno. Para
Oparin y Urey, esos eran los gases presentes en la primitiva atmósfera terrestre. Miller
simuló tormentas eléctricas mediante dos electrodos de tungsteno. Con una bobina Tesla
produjo descargas de 60.000 voltios.
Una mañana, Miller
encontró que el agua dentro del aparato se había vuelto rosa. La analizó
cuidadosamente. Encontró aminoácidos, la sustancia de la que están hechas las proteínas.
Era la primera prueba experimental que avalaba las ideas de Oparin.
Miller envió sus
resultados a Science, una de las revistas científicas más importantes del mundo. “Uno
de los árbitros simplemente no lo creyó y retardó la publicación del artículo -declaró
Miller tiempo después-. Luego se disculpó conmigo. Fue bastante raro que, aunque Urey
avalaba el trabajo, se hiciera difícil publicarlo. Si yo hubiera enviado el artículo a
Science por mi propia cuenta, el original todavía estaría en el fondo de un montón.
Pero el experimento era tan fácil de reproducir que no pasó mucho tiempo antes de que
fuera convalidado”.
Así, mientras al
otro lado del Atlántico el grupo de Frederick Sanger obtenía la primera secuencia de
aminoácidos de una proteína, y Watson yCrick se devanaban los sesos para descubrir antes
que Linus Pauling la estructura del ADN, un estudiante de doctorado enchufaba en Chicago
una bobina Tesla y creaba una nueva disciplina: la química prebiótica.
Senderos que se bifurcan
Después del
experimento de 1953, Miller y otros científicos sintetizaron, en condiciones prebióticas,
diferentes moléculas presentes en los seres vivos. Casi todos los aminoácidos, azúcares
varios y los componentes del material genético.
La teoría de Oparin
y el experimento de Miller han recibido críticas. Que la atmósfera de la Tierra no era
la que ellos creían, es una de las principales. Lo que prevalece es la idea central. Que
la aparición de la vida en la Tierra fue precedida por una secuencia gradual de eventos
químicos.El Dr. Stanley Miller sigue enseñando e investigando en la Universidad de
California en San Diego. FUTURO le preguntó cuál es el punto más oscuro en la actual
concepción científica del origen de la vida. “En mi opinión -respondió el Dr. Miller-,
el problema más importante en los estudios acerca del origen de la vida es la naturaleza
del primer material genético. El origen de la vida es el origen de la evolución, y para
eso se requiere replicación. Además, se necesita que ese proceso de replicación se
valga de sustancias prebióticas”.
Hoy se piensa que el
primer material genético pudo ser el ácido ribonucleico (ARN). Este ácido sirve como
molde para la formación de copias de sí mismo (replicación). Además, como si fuera una
enzima, puede modificar su propia estructura y la de otras moléculas.
El mundo del ARN
La teoría llamada
“El Mundo del ARN” postula que al principio aparecieron familias de moléculas de ARN
capaces de autorreplicarse. La selección natural favoreció las familias que
interactuaban con aminoácidos y guiaban la formación de proteínas. El paso siguiente
fue la aparición de membranas. Si un ARN formaba una proteína especialmente apta, pero
ésta se diluía en un océano de moléculas, la relación con el ARN original se perdía.
Pero si ambos permanecían en un mismo compartimiento, la selección podía actuar sobre
la proteína (el fenotipo) favoreciendo la prevalencia de su correspondiente ARN (el
genotipo). Las membranas estaban hechas de lípidos, sustancias que en el agua forman
espontáneamente pequeñas esferas.
Nuevas enzimas usaron
el ARN como molde para la síntesis de un ácido nucleico diferente: el
desoxirribonucleico (ADN). Comparado con el ARN, el ADN es más estable y se replica en
forma más eficiente. Su condición de doble hélice, dos cadenas enroscadas, permite la
existencia de un sistema que corrige y repara los daños que sufre una de las cadenas,
usando la otra como molde.
ADN, ARN, proteínas
y membranas lipídicas. Estas moléculas están presentes en todos los organismos
conocidos. En el momento en que se reunieron comenzó el proceso que originó la increíble
diversidad de formas, tamaños, colores, procesos y comportamientos que hoy habitan la
Tierra. La evolución de los seres vivos. La anterior es una visión posible de cómo pudo
aparecer la vida en la Tierra. Para explicar cada paso del proceso existen al menos media
docena de hipótesis, cada una avalada por evidencia experimental. Hay quien piensa que la
vida ni siquiera empezó en nuestro planeta (ver Recuadro: “Del polvo (cósmico)
venimos”).
¿Se podrá
sintetizar vida en condiciones de laboratorio? “Pienso que es bastante probable que el
proceso que ocurrió en la Tierra primitiva pueda ser reproducido en el laboratorio
-respondió a FUTURO el Dr. Miller-. No me animo a especular cuánto falta para eso.”
A pesar de la
confianza de Miller, una sombra aletea sobre los múltiples senderos por los quediscurre
la búsqueda del origen de la vida. Es la incertidumbre. Porque aunque alguna vez se
consiga sintetizar vida en condiciones de laboratorio, será imposible saber si en aquel
entonces, hace 4000 millones de años (más o menos), las cosas ocurrieron realmente de
esa manera. Es posible que nunca se sepa cómo fue esa primera chispa capaz de arrancar el
motor de la evolución y que nunca más se detuvo.
Requisitos para ser vivo
Quien aspire a ser vivo
deberá estar formado por células. Cada célula estará separada del ambiente por una
membrana de lípidos. En su interior, una segunda membrana de igual naturaleza rodeará el
material genético. Las células deberán ser capaces de tomar sustancias del ambiente y
transformarlas para su propio beneficio. Tendrán que poseer la habilidad de crecer y
reproducirse. Es requisito indispensable que, en determinado momento, cesen en sus
funciones. Se aceptarán individuos formados por una sola célula (protozoos) y con una única
membrana externa (bacterias). Virus, priones y otras entidades que no cumplan estas
propiedades, abstenerse.
Del polvo (cósmico) venimos
La aparición de la vida ¿fue
una consecuencia lógica de la química prebiótica? El astrónomo Fred Hoyle piensa que
no: “La formación de una célula viva a partir de una sopa química inanimada es tan
probable como el ensamblado de un 747 por un torbellino que pasa a través de un depósito
de chatarra”.
Si el tiempo para que
se formaran las moléculas precursoras de la vida no fue suficiente, entonces ¿de dónde
salieron esas moléculas? Dicen que del espacio exterior. Se han detectado compuestos orgánicos
en el polvo interestelar, meteoritos, cometas y las atmósferas de Júpiter, Saturno y Titán.
Dentro del meteorito Murchison, que cayó el 28 de setiembre de 1969 en Australia, se
encontraron 18 aminoácidos.
Algunos científicos van
todavía más lejos. Afirman que lo que vino del espacio exterior fueron directamente
seres vivos. La idea lleva el nombre de panspermia, que en griego significa “todo
semilla”. El universo lleno de semillas de vida.
En los años 70, los
astrónomos Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe anunciaron que sus mediciones de ondas
infrarrojas indicaban la presencia de bacterias en la materia interestelar. “Yo me baso
en las observaciones -declaró Hoyle en una entrevista-. Yo no digo ‘es absurdo que haya
bacterias en el espacio’. La conclusión encaja con las observaciones, entonces es la
mejor teoría que tenemos. No me importa si es absurda. Así que no dudé en publicarla.
Eso, por supuesto, fue el principio del desastre, del ridículo. ¡Ellos (sus detractores)
saben! Nacieron para saber que las partículas en el espacio no son bacterias. Dios habló
con ellos”.
Fuente: Universidad Nacional del Nordeste, Argentina
