ORIGEN DE LA VIDA

¿CÓMO EMPEZÓ LA VIDA?

Lee el siguiente texto.

El pensamiento pre-darwiniano sostenía que, hacía unos cuantos miles de años, Dios había creado de forma simultánea a todas las especies conocidas. Además, hasta el siglo XIX la mayoría de la gente creía que los nuevos miembros de las especies surgían todo el tiempo gracias a la generación espontánea, tanto de la materia inanimada como de otras formas de vida no relacionadas. En 1609 ¿un botánico francés escribió:

“Hay un árbol [...] que se ve frecuentemente en Escocia. De este árbol caen hojas: en un lado chocan contra el agua y luego lentamente se transforman en peces; por el otro lado caen al suelo y se convierten en aves”. En los escritos de la Edad Media abundan observaciones similares. Se creía que los microorganismos

brotaban espontáneamente del caldo, que los gusanos aparecían de la carne y que los ratones surgían de la

mezcla de camisas sudadas y trigo. Los experimentos refutaron la generación espontánea Recordarás que en el capítulo 1 vimos que, en 1668, el médico italiano Francesco Redi rechazó la hipótesis que relacionaba

los gusanos con la carne, simplemente al mantener a las moscas (cuyos huevecillos se vuelven larvas) lejos de la carne sin contaminar. A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur en Francia y John Tyndall en Inglaterra refutaron la idea del caldo que produce microorganismos (FIGURA 17-1). Aunque el trabajo de ambos destruyó de manera definitiva la creencia en la generación espontánea, no resolvió la pregunta de cómo

se originó la vida en la Tierra. O bien, como lo expresó el bioquímico Stanley Miller, “Pasteur nunca probó que ello no sucedió una vez, pues sólo demostró que esto no sucede todo el tiempo”. Los primeros organismos vivos surgieron de los no vivos Durante casi medio siglo, el tema se mantuvo latente. Con el

tiempo, los biólogos volvieron a retomar la pregunta del origen de la vida. En las décadas de 1920 y 1930,Alexander Oparin en Rusia y John B. S. Haldane en Inglaterra observaron que la actual atmósfera rica en oxígeno no habría permitido la formación espontánea de las complejas moléculas orgánicas

necesarias para la vida. El oxígeno reacciona de inmediato con otras moléculas rompiendo los enlaces químicos. Así, un ambiente rico en oxígeno tiende a mantener separadas las moléculas. Oparin y Haldane especularon que la atmósfera de la joven Tierra habría contenido muy poco oxígeno y que, en tales

condiciones atmosféricas, las complejas moléculas orgánicas surgieron gracias a reacciones químicas ordinarias. Algunos tipos de moléculas lograron sobrevivir mejor que otras en un ambiente sin vida de la joven Tierra y, por lo tanto, serían más comunes con el paso del tiempo. Esta versión química de la

“supervivencia del más apto” se llama evolución prebiótica (que significa “antes de la vida”). En las circunstancias consideradas por Oparin y Haldane, la evolución prebiótica química dio origen a moléculas cada vez más complejas y, a la larga, a los organismos vivos. Las moléculas orgánicas pueden formarse

espontáneamente en condiciones prebióticas Inspirados por las ideas de Oparin y Haldane, en 1951 Stanley

Miller y Harold Urey se dieron a la tarea de simular la evolución prebiótica en el laboratorio. Ellos sabían que, basándose en la composición química de las rocas que se formaron al inicio de la historia de la Tierra, los geoquímicos llegaron a la conclusión de que la atmósfera primigenia prácticamente no contenía gas oxígeno; pero que sí contenía otras sustancias, como metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de

agua. Miller y Urey simularon una atmósfera sin oxígeno de la incipiente Tierra al mezclar estos componentes en un matraz. Una descarga eléctrica sustituyó la energía intensa de las tormentas eléctricas que había en aquella Tierra. Con su experimento microcósmico, los investigadores encontraron que aparecían moléculas orgánicas sencillas después de unos cuántos días (FIGURA 17-2). Experimentos similares realizados

por Miller y otros produjeron aminoácidos, proteínas cortas, nucleótidos, trifosfato de adenosina (ATP) y otras moléculas características de los seres vivos. En años recientes, nuevas evidencias convencieron a la

mayoría de los geoquímicos de que la composición real de la atmósfera terrestre primigenia quizá difería de la mezcla de gases que se usaron en el experimento pionero de Miller y Urey. Esta mejor comprensión de la atmósfera primitiva, sin Si el cuello se rompe después, el aire exterior puede llevar microorganismos al caldo.

A medida que se enfría el caldo, se acumula el agua condensada, cerrando herméticamente la boca del matraz. El caldo en el matraz se hierve para matar a los microorganismos preexistentes. sin crecimiento crecimiento.

Como las etapas más remotas de la vida no dejaron fósiles, los historiadores que se ocupan de la evolución desarrollaron una estrategia para reproducir en el laboratorio las condiciones que quizás hayan prevalecido en la Tierra primitiva. La mezcla de gases en la cámara de destellos simula la atmósfera primigenia de la Tierra.

PREGUNTA: ¿Cómo resultaría este experimento si se agregara oxígeno en la cámara de destellos? embargo, no ha socavado el descubrimiento fundamental logrado por el experimento de Miller y Urey. Asimismo, otros experimentos con atmósferas simuladas más reales (también sin oxígeno) produjeron moléculas orgánicas. Tales experimentos demostraron que la electricidad no es la única fuente de energía adecuada. Otras fuentes de energía disponibles en la incipiente Tierra, como el calor o la luz ultravioleta (UV), también mostraron que estimulan la formación de moléculas orgánicas en simulaciones experimentales de las condiciones prebióticas. Así, aunque nunca sepamos exactamente cómo era la atmósfera inicial, podemos estar seguros de que las moléculas orgánicas se formaron de manera espontánea en la Tierra primigenia. Las moléculas orgánicas adicionales probablemente vinieron del espacio cuando los meteoritos y fragmentos de cometas se estrellaron contra la corteza terrestre. Los análisis actuales, realizados a los meteoritos recuperados de los cráteres que formaron al impactarse con la Tierra, revelan que algunos

de ellos contienen relativamente altas concentraciones de aminoácidos y otras moléculas orgánicas sencillas. Los experimentos de laboratorio sugieren que quizá tales moléculas se formaron en el espacio interestelar antes de llegar a la Tierra. Cuando se supo que las moléculas pequeñas están presentes en el espacio, éstas se sometieron a condiciones parecidas a las del espacio, como temperatura y presión muy bajas, y se

bombardearon con luz ultravioleta, por lo que se produjeron moléculas orgánicas más grandes.

Las moléculas orgánicas se pueden acumular en condiciones prebióticas La síntesis prebiótica no era muy eficiente ni muy rápida. No obstante, en unos cuantos cientos de millones de años, grandes cantidades de moléculas orgánicas se acumularon en los océanos de la Tierra primitiva.Actualmente, la mayoría de las

moléculas orgánicas tienen una vida breve porque, o bien son digeridas por los organismos vivientes o reaccionan con el oxígeno atmosférico. Sin embargo, como la joven Tierra carecía de vida y de oxígeno, las moléculas no estaban expuestas a dichas amenazas. Incluso, tal vez las moléculas prebióticas hayan estado

amenazadas por la alta energía de la radiación solar ultravioleta, porque la incipiente Tierra carecía de una capa de ozono, la cual es una región elevada de la atmósfera actual que está enriquecida con moléculas de ozono (O3), que absorben algo de la luz solar ultravioleta antes de que llegue a la superficie terrestre. Antes de que se formara la capa de ozono, el bombardeo UV debió ser intenso. La radiación ultravioleta, como

hemos visto, puede brindar energía para la formación de moléculas orgánicas; no obstante, también puede romperlas. Algunos lugares, sin embargo, como los que se encuentran debajo de arrecifes rocosos o aun en el fondo de los mares poco profundos, quizá hayan estado protegidos de la radiación ultravioleta.

En tales lugares es posible que se hayan acumulado las moléculas orgánicas. La arcilla pudo estimular la formación de moléculas orgánicas más grandes En la siguiente etapa de la evolución prebiótica, las moléculas

sencillas se combinaron para formar moléculas más grandes. Las reacciones químicas que formaron las moléculas más grandes necesitaron que las moléculas que reaccionaron se unieran estrechamente. Los científicos proponen varios procesos mediante los cuales las altas concentraciones requeridas pudieron haberse logrado en la Tierra primigenia. Una posibilidad es que las moléculas pequeñas se acumularan en la superficie de partículas de arcilla, las cuales pueden tener una pequeña carga eléctrica que atrae a las moléculas disueltas con la carga opuesta. Agrupadas en una partícula de arcilla, las moléculas pequeñas quizás hayan estado lo suficientemente apretadas como para permitir las reacciones químicas entre sí. Los investigadores han demostrado la verosimilitud de estas circunstancias con experimentos, donde agregan arcilla a soluciones en las cuales se disolvieron pequeñas moléculas biológicas, que estimulan la formación de moléculas más grandes y más complejas. Dichas moléculas pudieron haberse formado sobre la arcilla en el fondo de los océanos o lagos de la Tierra primitiva, y continuaron formando los bloques que constituyeron a los primeros organismos vivos.