© Mario Izquierdo
El origen de la vida es un problema que a lo largo de toda la historia de la humanidad se ha intentado resolver.
Sobre esta cuestión han existido dos corrientes:
Los idealistas, consideran la vida como una manifestación de un principio espiritual supremo, cuya esencia es incognoscible, es decir, no accesible al conocimiento.
Suponen la materia como algo inanimado e inerte, cuyo fin es servir de estructura a los seres vivos. La vida, sería entonces, una manifestación del ser divino, de ahí que el hombre no pueda llegar a conocer la esencia de la vida, ni tan siquiera llegar a controlarla, siendo esta la conclusión a la que llegan todas las religiones.
Los materialistas, a diferencia de los idealistas, suponen que la vida es de naturaleza material, no necesitando para su explicación el reconocimiento de ningún principio espiritual supremo. Para ellos la vida sería mas que una forma especial de la existencia de la materia, que se crea y destruye, siguiendo unas determinadas leyes.
Por otro lado, la biología ha ido demostrando sucesivamente, que determinados aspectos de la vida pueden ser dominados e incluso modificados. Pero lo que aún no se ha podido determinar con exactitud es el origen de la vida.
En cuanto a las tendencias idealistas, a lo largo de la historia y por orden cronológico tenemos:
En la antigua Grecia:
Según Platón, la materia vegetal y animal por sí sola carecía de vida, pudiendo vivificarse cuando la "psique" se aloja en ella.
Aristóteles, continuó defendiendo la idea de que los seres vivos se producían espontáneamente, y que eran consecuencia de la conjugación de un cierto principio pasivo, la materia, y un principio activo, la forma.
Para Aristóteles, era el alma la que daba forma al cuerpo y le confería movimiento.
El cristianismo primitivo se basaba en la Biblia, la cuál había tomado las leyendas míticas y babilónicas.
Según Santo Tomás de Aquino, el origen de la vida era espontáneo. Los organismos procedían de materia inerte, y que esta era animada por un principio espiritual.
En general, desde el punto de vista religioso, se supone que la vida, es consecuencia de un acto creador. El estudio histórico de la religión demuestra que esta idea, la aparición repentina de la vida, está basada en la ignorancia y en una observación superficial y simplista de las cosas. Un ejemplo, es la creencia de que la generación de gusanos e insectos era a partir del fango.
Ya en el siglo XVII, los científicos demostraron que la generación espontánea de la vida, y el hecho de que el origen de la vida era consecuencia de un espíritu vivificador que daba vida a la materia inanimada, se basaba como ya se ha dicho, y en la ignorancia de sus interpretadores.
Poco después Darwin y Timiriazev, entre otros, demostraron que a diferencia de lo que señalaban las antiguas escrituras, los organismos han ido evolucionando y diversificando con el tiempo, como demuestra la Paleontología. Pero de lo que se trata es de explicar cual y como fue el cambio de la materia inanimada a la vida, esto se reduce a conocer cuales fueron los mecanismos que produjeron la unión entre los elementos.
El siguiente paso es la formación de hidrocarburos y sus derivados.
Sabemos que una de las características básicas a todos los organismos es que están formados por sustancias orgánicas, siendo el componente fundamental de estos el carbono, que en las sustancias orgánicas está combinado con otros elementos tales como el N, O, H, S, P, etc.
Las sustancias orgánicas más básicas son los hidrocarburos, como el petróleo natural y sus derivados, la gasolina, keroseno, etc. Partiendo de estos compuestos fácilmente se pueden obtener compuestos orgánicos iguales a los que se pueden obtener de los seres vivos.
La pregunta es ¿cómo han podido formarse originariamente en nuestro planeta las sustancias orgánicas?. Todos los organismos actuales se mantienen por dos procesos análogos fotosíntesis y quimiosíntesis, obteniendo así la materia necesaria para su supervivencia. Las sustancias orgánicas que aparecen en el interior de la Tierra, tales como la turba y el petróleo son consecuencia de la actividad de diversos organismos que poblaron el planeta anteriormente, por estas razones, muchos hombres de Ciencia, consideraban que las sustancias orgánicas no pueden generarse en la Tierra en condiciones naturales, sino sólo a través de un proceso biogenético, es decir, sólo con la presencia de organismos, lo que nos lleva a un circulo vicioso, en cuanto a una posible explicación del origen de la vida.
Más tarde, a través del estudio de cuerpos estelares como otras estrellas se descubrió que había hidrocarburos, como el metino (CH) ó bien carbono combinado con nitrógeno (CN = cianógeno), o también el dicarbono (C2). Por ejemplo, se sabe que la atmósfera de Júpiter está formada por amoníaco y metano, suponiéndose la existencia de otros hidrocarburos, que aparecen en estado sólido o líquido. El carbono, también aparece en meteoritos, sobretodo en forma de carbón, grafito o diamante bruto, pero la forma más habitual son los carburos1.
En uno de los meteoritos se encontró una sustancia orgánica de aspecto parecido a la cera fósil u ozoquerita. Esta sustancia era un hidrocarburo con un peso molecular elevado. Otros cuerpos formados por muchas moléculas de C e H, a veces de O y S, aparecieron en meteoritos de distintas clases.
Inicialmente, cuando aún estaba vigente la idea de que la materia orgánica sólo podía ser producto de la actividad de organismos vivos en condiciones naturales, justificaron la presencia de materia orgánica en esos cuerpos por la descomposición de organismos que vivieron en esos cuerpos celestes.
Esta hipótesis fue rápidamente desechada, ya que se ha comprobado que surgieron por vía inorgánica, sin tener ninguna relación con la vida.
También en la Tierra se ha encontrado cogenita, pero esta no es de procedencia extraterrestre sino consecuencia de la actividad de la Tierra en primera etapa de formación. La cogenita, que es un carburo de Fe y Ni ó Co, al principio fluiría desde el interior de la Tierra entrando en contacto con el agua. Esta reacción, entre carburos y agua, en el pasado sería mucho mayor que en la actualidad, siendo esta la posible causa de la formación primitiva en masa de sustancias orgánicas.
Los hidrocarburos formados en la atmósfera terrestre se combinaron con las partículas de agua y amoníaco presentes en ella, dando lugar a la formación de sustancias más complejas.
La Tierra se formó y/o a partir de materia interestelar, compuesta por materiales en estado gaseoso que se concentra en formaciones relativamente densas resultando en nubes gigantescas que poseen un aspecto fibrilar que dan origen las estrellas. La Tierra y los demás planetas serían consecuencia de la masa gaseopulverulenta que el Sol habría arrastrado. Esta masa estaría compuesta por H, CH4 (puede que hidrocarburos mas complejos), NH3 y H2O, esta última en minúsculos cristales. Así, en el origen de la Tierra entraron hidrocarburos mas sencillos, agua y amoníaco, es decir, lo necesario para dar lugar a la materia orgánica primitiva. Entonces el mismo proceso que dio lugar a la formación de la Tierra, hizo surgir en superficie a las sustancias orgánicas primitivas.
Según A. Favorski y sus discípulos, en sus investigaciones probaron la propiedad que los hidrocarburos tenían de hidratarse, gracias a la combinación original de hidrocarburos con el H2O. En la primitiva atmósfera terrestre se formaron nuevas sustancias por la oxidación de hidrocarburos, surgiendo así los distintos alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos y otras sustancias orgánicas muy sencillas, en cuyo combinado aparece C, H y O, y a estos elementos a veces se les suma amoníaco. Como consecuencia de las reacciones de los hidrocarburos y sus derivados oxigenados (cetonas, aldehidos, etc) con el NH3, se formaron cueros cuyas moléculas contenían distintas combinaciones de átomos de C, H, O y N. Siendo así como aparecieron las numerosas sales amónicas, amidas y aminas.
Entonces, al mismo tiempo que tuvo lugar la formación de la hidrosfera, debieron formarse las primeras sustancias que se originaron del C.
Estas moléculas eran sencillas y pequeñas, el proceso evolutivo que siguieron vino determinado por la disposición de los átomos de sus moléculas, así como por su composición.
Esta fue la primera etapa que marcó el tránsito de los átomos sueltos que estaban en las ardientes atmósferas estelares a las sustancias orgánicas más simples, que estaban disueltas en la primitiva capa acuosa de la Tierra. El siguiente paso lo constituye la formación de las sustancias proteícas.
En la célula se observa que las transformaciones que sufren las sustancias orgánicas en la célula son de 3 tipos:
1) Condensación. Consistente en el alargamiento de la cadena de átomos de C, y la ruptura entre los átomos de C.
2) Polimerización. Se produce la unión de dos moléculas orgánicas mediante un puente de O ó N. También el proceso inverso, la hidrólisis.
3) Reacciones REDOX (de óxido-reducción). También reacciones en las que el ácido fosfórico, nitrógeno amónico, metilo y otros componentes químicos pasan de una molécula a otra.
El rasgo común a todas las reacciones es que intervienen los elementos del agua. Estas sustancias orgánicas pueden transformarse en compuestos más complicados y con un peso molecular elevado, siendo las reacciones características de las proteínas. Como ejemplo, se puede citar el experimento realizado por A. Baj, que obtuvo una sustancia de elevado peso molecular y que producía algunas reacciones típicas de proteínas, consecuencia de una mezcla de soluciones acuosas de formalina y KCN (cianuro potásico).
Las condiciones necesarias para la formación de estos protenoides en el laboratorio son diferentes a las que existían en los primeros años siguientes a la formación de la Tierra. Entonces, la composición fundamental de la atmósfera era metano, amoníaco, vapor de agua e hidrógeno. El problema está en que en condiciones naturales, hay gran dificultad, y es necesaria una energía alta para la unión de los aminoácidos2.
Mediante experimentos realizados, se ha demostrado que eligiendo los aminoácidos adecuados y sometiéndolos a presiones elevadas, se forman protenoides3. Esas condiciones de alta presión que se requerían y que debería ser en condiciones terrestres, se podían dar en el fondo de océanos profundos.
En 1952, los norteamericanos Harold Urey & Stanley Miller, elaboraron la teoría del caldo primigenio. Reprodujeron en el laboratorio las condiciones de la atmósfera terráquea primitiva. En una probeta bombardearon una mezcla de metano, amoníaco y vapor de agua con descargas eléctricas.
Después de unos días, el análisis del contenido de la probeta dió, además de dióxido y monóxido de C y N, 19 sustancias orgánicas, entre ellas 4 aminoácidos, que formaban las proteínas junto con ácidos nucleicos, que son los componentes fundamentales de la vida.
Continuaron experimentando y consiguieron producir sistemáticamente los 20 aminoácidos que fueron como componentes fundamentales de la proteína y los 6 nucleótidos, componentes de los ácidos nucleicos.
Si estos simples experimentos transformaron las moléculas orgánicas en inorgánicas la naturaleza debiera ser capaz de perfeccionar este paso en el camino hacia la vida.
Según esta teoría toda la materia orgánica fue a parar a los océanos formando el caldo primigenio.
En esta situación algunos aminoácidos y nucleótidos debieron conseguir unirse mediante la ayuda de determinados minerales. Después de muchos intentos, una gran molécula primitiva de este tipo debió conseguir un duplicado de si misma. Pero sin la ayuda de la otra sustancia respectiva (proteína o ácido nucleico) la copia debería tener tantos errores, que se perdió mucha información valiosa adquirida en otros intentos.
Para poder sacar copias exactas se necesita más información de la que es capaz de registrar una molécula sin la ayuda de otra, como salida a este problema, los científicos supusieron que proteínas y ácidos nucleicos se formaron al mismo tiempo y en estrecha colaboración.
Dos científicos alemanes Manfred Giger y Hans Kuhn, partieron de que la selección natural ya regía para la molécula prebiológica: sólo los compuestos mejor adaptados a las condiciones ambientales del momento tenían oportunidad de seguir desarrollándose.
Gigan, explica a través de demostraciones matemáticas como proteínas y ácidos nucleicos primitivos pudieron fomentar, en una especie de ciclo, más y mejor información memorizada bioquímicamente, formando un cono de trabajo. En teoría, la multiplicación de las sustancias participantes en uno de esos conos, debería resultar muy veloz y alcanzaría el infinito en poco tiempo, pero antes de que eso ocurriera, uno de estos hiperciclos consiguió una ventaja evolutiva decisiva: el código genético, el antepasado último de toda la vida.
Kuhn, recorre otro camino. No se basa tanto en la matemática exacta, por el contrario idea modelos lo mas fieles posible a la realidad. Tiene una importancia suprema en esta teoría las cambiantes condiciones ambientales de la Tierra primitiva, como el día y la noche, la marea y el reflujo, que pusieron a la molécula gigante en vías de desarrollo ante exigencias especiales.
Ciertas condiciones especiales también ofrecieron oportunidades a ejemplares especialmente capaces para la supervivencia. Esas moléculas pudieron llegar a nuevos habitats, desde el juego de mutación por azar y adaptación necesaria, colaboró a un nuevo aumento de la capacidad de supervivencia.
Así se encontrarían acumulaciones moleculares en las que dos clases diferentes de moléculas que se hicieron cargo de tareas diversas y especializadas, las portadoras de información (ácidos nucleicos) y las portadoras de funciones (proteínas). Con esto se habría descubierto el código genético.
Los experimentos han demostrado que aminoácidos y nucleótidos, bajo las condiciones de la Tierra primitiva, se reunían en largas cadenas moleculares cuando se incrustaban en arcilla, que parece ser un medio óptimo para los componentes de la vida. Por ejemplo, la arcilla rica en Ni favorece a los 20 aminoácidos formadores de proteínas. La arcilla con Zn es capaz de extraer los nucleótidos del caldo primigenio.
El juego de la naturaleza con las posibilidades químicas de la materia produjeron sólo sistemas capaces de sobrevivir, del que se desarrollaría toda la vida: un largo filamento de ácido nucleico rodeado de proteínas, algo parecido a un virus.
Una molécula capaz de reproducirse, no es aún un sistema vivo completo, debe tener una membrana protectora que proteja a la sustancia química del medio externo, por tanto de otras sustancias. Dicha membrana se forma a partir de determinados ácidos grasos llamados lípidos.
De esta forma aparecieron los primeros procariontes (células sin núcleo), que aproximadamente, unos 2000 m.a. mas tarde dieron lugar a los eucariontes (células con núcleo).
Finalmente, nos queda por considerar la hipótesis de un origen extraterrestre de la vida.
Hacia 1908 los científicos ya pensaban en minúsculos gérmenes de vida provenientes del espacio los cuales habrían asentado la vida en la Tierra, todavía sin vida. Esta idea volvió a revivir en la década de los 70. Se dijo que gérmenes de vida, incluidos en cometas, pudieron fertilizar planetas estériles como la Tierra.
El lanzamiento de esta idea revolucionaría de la exobiologia (biología extraterrestre) vino de los radio-astrónomos, quienes captaron ciertas señales de radio de determinadas moléculas, que en la Tierra, se consideran componentes fundamentales de la vida. De esta forma, se ha podido demostrar la existencia de mas de 50 componentes fundamentales en el espacio, desde el H2O al ácido fórmico.
1 La "cogenita" es un carburo de Fe, Ni y Co. [volver]
2 Constituyentes básicos de las proteínas. [volver]
3 Son sustancias semejantes a las proteínas. Difieren de estas en que el grado de ordenación de los aminoácidos, es menor que el de los que componen las proteínas. [volver]
ARRHENIUS. El origen de la vida.
DAWKINS (1994). El gen egoísta: Las bases biológicas de nuestra conducta. Salvat Ciencia. Barcelona.
GOULD (1977). Ontogeny and phylogeny. Belknap / Harvard. Cambridge (USA).
HAAF. La Idea de Adán y Eva.
HEIDCAMP (1977). The nature of life. University Park Press. Valtimore.
HERNÁNDEZ (enero 1989). Exobiología. Muy Interesante. Nº 92.
OPARIN (1993). El Origen de la vida. Akal. Madrid.
OPARIN (1992). El Origen de la vida. Editores Mexicanos Unidos. México.
SAGAN (1977). The dragons of Eden. Radom House. New York.
© Mario Izquierdo, 2024 | Aviso legal | Política de Privacidad