El Origen de la vida

La tierra y sus comienzos

El planeta Tierra parece haberse formado a partir de una nube de partículas de polvo que posteriormente se atrajeron alrededor de un centro condensándose cada vez más. De este modo quedó constituido por un núcleo que concentró los elementos más pesados, relegando los más livianos a la zona más superficial. Se data aproximadamente que la tierra tiene unos 4.600 millones de años.

En el transcurso de millones de años, la tierra se enfrió lentamente. Su superficie se hizo más sólida aunque en algunos lugares los volcanes expulsaron roca fundida y gases al exterior. Con la roca se cubrió la superficie de la tierra y los gases expulsados dieron lugar a la Atmósfera. En las alturas el vapor de agua se enfrió y se condensó cayendo como lluvia sobre las rocas calientes que volvieron a evaporarlo. Esto pudo dar origen a ciclos violentos de lluvias tormentosas y así concentrar suficiente agua líquida en mares y océanos.

La atmósfera primitiva pudo haber contenido vapor de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno, metano y amoníaco. En la atmósfera primitiva no hubo oxígeno ni en su forma atómica, ni el molecular común, ni el ozono. Los gases primitivos reaccionaron rápido con el eliminándolo de la atmósfera como oxigeno libre o no combinado.

Esto nos trae una pequeña encrucijada: todas las formas de vida que existen en la actualidad, ¿pudieron desarrollarse sólo después de que el oxígeno comenzó a formar parte de la atmósfera? ¿O existieron formas primitivas que no necesitaron oxigeno y que se desarrollaron antes de su incorporación en la atmósfera?

El problema del origen de la vida

La creencia general de que las larvas y los gusanos que aparecen entre los desechos de las actividades humanas surgen de la misma basura es un ejemplo de esta hipótesis que plantea que la materia no viviente puede originar por si misma la vida. Siguiendo este razonamiento una forma de vida podría originarse propiamente a partir de otra totalmente diferente.

Hacia el 1600 la generación espontánea era una creencia generalizada, el médico belga Jean Baptiste Van Helmont suponía que existía un principio activo capaz de inducirla y pretendió demostrarlo con el siguiente experimento: colocó una camisa sucia en contacto con algunos granos y espigas de trigo y al cabo de unos pocos días… Obtuvo ratones. La transpiración humana que estaba impregnada en la camisa. En realidad los ratones solamente acudieron al lugar; pero hicieron pensar a Van Helmont que surgieron de allí.

El médico florentino Francesco Redi trató de refutar estas hipótesis diseñando un experimento de la siguiente manera: tomó ocho frascos iguales e introdujo en ellos trozos de carne. Cuatro permanecieron abiertos y cuatro permanecieron cuidadosamente cerrados y sellados. Después de unos pocos días, los frascos abiertos estaban repletos de larvas y moscas mientras que en los cerrados no se observaba nada. Después de semejante demostración y por un tiempo se abandonó la idea de la generación espontánea.

Luis Pasteur realizó cientos de experimentos hasta comprobas que la materia no viva puede contaminarse por microorganismos, bacterias en general, que están en el aire, en el suelo o en los utensilios que manipulamos. Estas bacterias se multiplican a gran velocidad. Pasteur demostró que los organismos no aparecen en los alimentos que han sido esterilizados convenientemente por el calor. La teoría llamada Biogénesis sostiene que siempre es un ser vivo el que produce otro ser vivo.

La vida y sus comienzos

Una hipótesis explica que la vida llegó a la tierra proveniente del espacio exterior. Habría venido bajo la forma de esporas, estructuras resistentes en las que pueden convertirse las bacterias cuando las condiciones no son las adecuadas. Muchos plantean que viajaron en meteoritos o partículas de polvo, pero no alcanzan a explicar como resistieron la fricción y el intenso calor al ingresar en nuestra atmósfera. Esta hipótesis sólo traslada el problema de la vida a otro planeta u otro sistema solar, no explica cómo se originó allí.

Los seres vivos necesitan incorporar materia y energía para llevar a cabo sus procesos metabólicos. Las plantas, por ejemplo, utilizan la energía solar y con la ayuda de unas pocas sustancias nutritivas. Por eso se las llama autótrofas. Por otro lado, los organismos incapaces de elaborar su propio alimento (como los animales) se llaman heterótrofos y dependen de una fuente exterior de provisión de energía. Las hipótesis iniciales acerca del origen de la vida señalan que los primeros seres vivos debían ser capaces de sintetizar sus alimentos, ya que no existía ningún otro ser vivo capaz de proporcionárselos. Estas son las Hipótesis autotróficas.

Existen sin embargo hipótesis alternativas como la llamada Hipótesis heterotrófica, sostiene que en determinadas condiciones ambientales, y después de miles de millones de años, surgió un tipo muy simple de vida a partir de materia no viva. Lo que diferencia esta postura de la que sostenía la generación espontánea es que este hecho singular habría surgido en un momento de la historia evolutiva de la tierra y no continuamente.

Para Oparin, el comienzo fue en la tierra y se trató de una complejización creciente de los compuestos químicos. Como todos los seres vivos están formados por sustancias orgánicas que contienen Carbono, lo primero que debió ocurrir decía Oparin fue su formación a partir de sustancias más simples.

La clave estaría en la composición de lo que llamamos atmósfera primitiva, en la ausencia de oxigeno gaseoso y en las condiciones que reinaban en la Tierra hace 4.600 millones de años.

En esas condiciones y siguiendo a Oparin, los átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógenos pudieron haberse unido entre sí formando en principio vapor de agua, nitrógeno gaseoso, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano y amoníaco, y luego una cantidad de compuestos orgánicos más complejos, necesarios para la vida aún antes de que existieran seres autótrofos. Es por eso que las primeras fuerzas de vida por fuerza debieron ser heterótrofas.

Para formar moléculas complejas a partir de otras se requiere energía. El sol es la primera fuente de energética para los autótrofos; pero en los comienzos de la tierra, la radiación ultravioleta proveniente del sol llegaba directamente, ya que al no existir el oxígeno gaseoso tampoco existía el ozono constituyendo su capa protectora. Los destructivos rayos ultravioletas aportaron entonces suficiente energía como para romper algunas uniones químicas y permitir la recombinación de los elementos. También existieron fuentes secundarias de energía como la propia radiación de la tierra, el calor generado de la actividad volcánica o la energía eléctrica producida por las tormentas.

Para comprobar esta teoría dos investigadores Urey y Miller intentaron reproducir las condiciones de la atmósfera primitiva que rodeaba a la tierra hace 4.600 millones de años: gases, calor, lluvia, descargas eléctricas. Para ello diseñaron un aparato que consistía básicamente en una esfera cerrada al vacío donde colocaron metano, hidrógeno y amoníaco gaseoso. A través de esta mezcla hacían circular una corriente de vapor de agua al mismo tiempo que producías descargas eléctricas en la esfera. Luego condensaban el vapor que volvía como líquido a enriquecer el agua inicial en ebullición.

Al cabo de una semana, los átomos e las moléculas de los distintos gases se habían combinado entre sí formando aminoácidos.

Estos experimentos no demuestran fehacientemente que la vida pudiera haberse originado de materia no viva, pero si demuestran que algunos compuestos orgánicos esenciales para la vida pudieron formarse a partir de sustancias simples; en las condiciones de la atmósfera primitiva.

El “Caldo Primitivo” y una primera forma de Selección Natural

Según la hipótesis demostrada por Hurey y Miller existieron condiciones especiales en la tierra primitiva que transformaron sustancias simples en otras muy complejas como los aminoácidos. Dichos compuestos orgánicos formados en esa atmósfera tan especial fueron arrastrados por el vapor de agua convertido en lluvia hacia lagos, mares y océanos constituyendo un liquido rico en compuestos orgánicos que algunos bautizaron como el “Caldo Primitivo”. Seguramente en los cuerpos de agua muy pequeños, pudieron encontrarse varios aminoácidos y formar cadenas de polipéptidos o proteínas y de la misma manera formar otros compuestos orgánicos. Estas moléculas grandes se agruparon y constituyendo formas diversas que ya podemos llamara precelulares.

Muchos de estos tipos precelulares adquirieron la forma de pequeñas gotas proteicas rodeadas de una película de agua y Oparin los llamó Coacervados.

Las formas precelulares de las que hablamos fueron heterótrofas. Tuvo que aparecer entonces un microorganismo (quizás una bacteria) que pudiera fabricar sus propios alimentos en una especia de fotosíntesis primitiva, que en un primer momento seguramente no liberaba oxígeno. Más tarde pudo desarrollarse otro organismo que escindiera la molécula de agua como fuente de energía liberando algo de oxígeno. Pero la aparición de las demás formas de vida no fue posible hasta que hubo suficiente cantidad de oxígeno como para formar ozono y proteger a la Tierra de las peligrosas radiaciones ultravioletas. Junto a todos estos procesos fue imprescindible la presencia de una molécula compleja que posibilitara la función de auto perpetuación, esencial para los seres vivos: el ADN.

En sus comienzos el ADN estaba disperso en lo que ya podemos llamar una célula primitiva o Células Procariontes, como la que hoy podemos encontrar en bacterias y algas inferiores. Más tarde aparecerán estructuras más complejas dentro de la célula, como el núcleo en donde el ADN encontrará su lugar. Son las Células Eucariontes.

Luego, las estructuras unicelulares se complejizaron y cedieron su paso a las multicelulares en donde varias células tienden a actuar en conjunto.

Bibliografía:

· María Cristina Di Sarli “Del Big Bang al Homo Sapiens” Una aproximación al proceso evolutivo Edición Aique Colección dirigida por Susana Pironio Capítulo 3 El origen de la vida: principales teorías