El origen de la vida es uno de los temas más fascinantes que se pueden encontrar y, como en otros temas científicos, su comprensión ha pasado por momentos de optimismo en los que se creía que el camino estaba despejado y sólo era cuestión de tiempo (poco) descubrir lo que faltaba. Sin embargo, nuevos interrogantes han seguido apareciendo que no han podido ser respondidos todavía. El libro del científico británico Alexander Graham Cairns-Smith “Seven clues to the origin of life” que también tiene traducción al español va a ser el hilo conductor de este artículo: plantea muchas preguntas, proporciona respuestas y es una lectura difícil a veces pero siempre estimulante. Espero haber hecho más comprensible su teoría para legos en esta ciencia y haber podido transmitir al menos parte del interés que ha despertado en mí.
Un mundo bastante uniforme
La vida que conocemos hoy en día es sorprendentemente parecida: puede parecer que un gusano es muy diferente de un mono y ambos del hombre y sin embargo, el gusano tiene 19000 genes frente a los 21000 de los seres humanos, quienes a su vez tenemos 23 pares de cromosomas por 24 pares de los monos; además, las coincidencias en el ADN son muy grandes, más del 98% coincidente entre los chimpancés y nosotros. Sin embargo, lo que más llama la atención es que las moléculas de la vida, aquéllas que forman parte de los seres vivos y solamente de los seres vivos son las mismas para todos.
Una vida con pocos elementos
Del centenar de átomos que existen, menos de la cuarta parte se usan en los organismos vivos y seis de ellos son casi omnipresentes: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre que comparten el ser especialmente buenos formando moléculas. El carbono en particular puede unirse de muchas maneras siendo cada una de ellas una sustancia diferente y hay tantas más maneras cuantos más átomos participen en la construcción: por ejemplo, nueve átomos de carbono y veinte de hidrógeno pueden constituir treinta y cinco elementos pero si tuviéramos cuarenta átomos de carbono y ochenta y dos de hidrógeno, las combinaciones posibles serían más de sesenta millones. Eso significa que cualquier organismo vivo, incluso el más sencillo, debe tener instrucciones muy detalladas para que cada una de sus moléculas, que tienen características distintas, se construya sin errores. De aquí la alegría que produjo en los años cincuenta el descubrimiento de la doble cadena del ADN que claramente determinaba la secuencia de su reproducción y cómo el ARN se construía a partir del ADN.
El mecanismo de la vida estaba expuesto: el ADN se replica y hace más ADN, de él se forma también el ARN y éste fabrica proteínas.
Este mecanismo precisa que haya nucleótidos y la ayuda de enzimas para realizar los procesos químicos. Los nucleótidos se forman con un azúcar, un fosfato y una base nitrogenada. Hay cuatro bases nitrogenadas diferentes en el ADN, cada una de ellas designada por una letra, A, T, C o G y para formarlo deben estar “primadas”, es decir, con la energía necesaria para poder unirse a otras sustancias. El ARN tiene también cuatro bases nitrogenadas, tres de ellas son las mismas que en el ADN, A, G y C y una distinta U. Con estas cinco letras se representa cada nucleótido.
Los cuatro nucleótidos del ADN Enlaces de los nucleótidos
Un mundo complejo
El problema es que el ADN, que transmite la carga genética, y el ARN que “fabrica” las proteínas son tremendamente complejos. Estas dos cosas, la similitud de las moléculas de la vida y su complejidad plantean dudas a la hora de responder a la pregunta de cómo se originó la vida. La primera, es decir, que los componentes de las formas de vida que conocemos sean tan parecidas apuntan a un origen común, y desde finales del siglo XIX la teoría de la evolución plantó las bases para comprender las fuerzas que diversificaron la vida hasta llegar a la gran cantidad de especies que conocemos. Sin embargo, la gran complejidad de las moléculas de la vida dificulta explicar cómo pudieron formarse y de esta manera iniciar la vida en la tierra; es en parte un problema de qué fue antes: en efecto, el ARN se forma a partir del ADN pero es el ARN quien puede fabricar las moléculas que constituyen el ADN.
Teorías sobre el origen de la vida: 1/ La panspermia
Hay varias teorías para tratar de explicarlo pero ninguna es admitida universalmente; una de ellas es que esas moléculas procedían del espacio y al llegar a la Tierra se desarrollaron y se originó la vida. Algunos científicos dudaban de que estructuras complicadas pudieran mantenerse tras un “viaje” en un meteorito pero experiencias con las cianobacterias y líquenes han demostrado que son tremendamente resistentes a condiciones adversas y que podrían viajar por el espacio. El hallazgo en 1969 del meteorito Murchison en Australia y del ALH 84001 en la Antártida en 1984 ambos con estructuras orgánicas han permitido validar esa posibilidad. A pesar de ello sólo harían retroceder la pregunta en el tiempo a cómo y por qué se originaron en otro lugar.
2/ La evolución química
Otra teoría es la de la evolución química: en la Tierra primitiva una serie de procesos crearon las moléculas orgánicas a partir de los elementos presentes en la Tierra y a partir de ellas aparecieron los primeros seres vivos quienes evolucionaron a través de la selección natural.
Esta evolución química sería la primera fase en el proceso que iría de los átomos al hombre. En su apoyo se puede decir que se ha comprobado experimentalmente que las moléculas de la vida se pueden obtener con descargas eléctricas y radiación ultravioleta actuando en algunas mezclas de gases, formas de energía y mezclas que ya estaban en la Tierra primitiva. De esta manera se han obtenido moléculas de cianuro de hidrógeno, que unidas forman la adenina, la letra A de los nucleótidos. También se obtuvieron formaldehidos que pueden formar todo tipo de glucosas, y ellas anillos de átomos, útiles para construir moléculas y presentes en la conexión de los nucleótidos. Según esta teoría, las moléculas de vida se habrían acumulado en la Tierra formando y deshaciendo estructuras más complejas a lo largo del tiempo hasta que una de ellas pudiera empezar a ascender la escalera de la evolución de Darwin.
Esta teoría tiene también sus puntos débiles: el sistema actual es cerrado, para hacer algo precisa de otro elemento, pues las proteínas son necesarias para hacer catalizadores pero sin ellos no se pueden obtener proteínas, los ácidos nucleicos hacen falta para obtener proteínas pero las proteínas se necesitan para conseguir ácidos nucleicos. Todo depende de todo. Parece difícil que evolucionaran unos a partir de otros. Por eso conviene volver a las preguntas iniciales
Requisitos para la evolución
Para que la evolución se pueda iniciar es necesario que los seres vivos puedan trasmitir carga genética a sus descendientes, herencia que se modificaría para adaptarse a nuevas condiciones ambientales de modo que proliferaran quienes mejor pudieran acomodarse a las exigencias de su alrededor. El problema es que no se conoce otra forma de transmisión de herencia genética que a través del ADN. Cairns-Smith sostiene que debió haber otras moléculas sencillas e inorgánicas capaces de pasar una información que facilitara su crecimiento.
El que moléculas orgánicas pudieran producirse a partir de compuestos inorgánicos, es decir, que la vida pudiera salir a partir de la materia inerte repugna a muchos científicos tras haber podido demostrar que la “generación espontánea “, era un mito y que la aparición de un ser vivo precisa de otro ser vivo. Sin embargo, Cairns-Smith plantea esa posibilidad: por supuesto, no a la manera de la “generación espontánea”, donde se decía que las moscas nacían de sustancia orgánica en descomposición y las ranas del fango. En un próximo artículo trataré de explicar su propuesta.
