L'origen de la vida, Cent anys d'història: D'Oparin a l'actualitat

1996/02/01 Irazabal, Nagore Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Historia

XIX. l'origen de la vida dominical s'explicava mitjançant la "generació espontània" o creació espontània. Investigadors francesos Lamarck XVIII. Quan en el segle XX va exposar la primera teoria evolutiva, va presentar el concepte d'evolució. Segons la seva teoria, l'entorn pot alterar l'aparença i l'herència dels éssers vius.

Aquesta teoria es va basar en quatre premisses: La primera és la presència en la naturalesa de diferents nivells naturals; la segona és la tendència interna de tots els éssers vius al canvi; la tercera l'herència de les característiques obtingudes i la quarta la creació espontània o "generació espontània".

En 1859 va publicar en el seu llibre escrit per Darwin la seva teoria de l'evolució. Darwin, en molts sentits bastant lamarckiano, va negar la capacitat de canvi de l'entorn sobre els éssers vius. Per a explicar l'evolució de les espècies, se li va atribuir a una capacitat o característica interna dels éssers, malgrat no saber res sobre genètica en aquella època, i l'entorn hauria de mantenir o no aquesta característica. Per tant, la seva teoria es va basar en dues premisses: l'evolució de les espècies i la selecció de la naturalesa.

Al llarg de la història, Haeckel va considerar les estructures cristal·lines com una transició entre els éssers vius i la matèria inorgànica. Va dividir els éssers vius en tres grups, els Regnes de Plantes, Animals i Monera. Va assenyalar que el primer ésser viu havia de ser del regne de Monera i a més autotrófico, és a dir, el fixador del diòxid de carboni atmosfèric.

En la literatura científica de principis d'aquest segle existeixen altres idees que expliquen l'origen de la vida, com la de l'origen extraterrestre de la vida o la Panspermia (Arrehnius, 1908), la idea que explica l'origen de la vida en fonts termals d'alta temperatura (Harvey, 1924), la hipòtesi d'un enzim bàsic creat aleatòriament en els oceans inicials (Troland, 1914) o la teoria de l'origen fotosinténtrico de la vida, 1928).

No podem oblidar, no obstant això, la teoria del paper dels àcids orgànics extraterrestres en l'origen de la vida (Chamberlin i Chamberlin, 1918). En 1926, Muller va descriure el propi gen com la seva primera vida, amb autocatalisis (reproducció), heterocatalisis (metabolisme) i capacitat de mutació (evolució). Malgrat l'abundància d'aquestes teories, la majoria estaven incompletes, ja que les característiques que es coneixien dels sistemes biològics es contraposaven o tenien un gran punt de vista especulatiu, resultant impossibles.

Se sap que quan Oparin va escriure per primera vegada sobre l'origen de la vida, la discussió del problema estava desviada a la mera especulació. Com ell mateix ha assenyalat, en aquell moment semblava impossible resoldre mitjançant mètodes de recerca objectius i científics. Oparin no va fer ni un single experimental per a explicar l'origen de la vida, sinó que va elaborar la seva teoria recollint resultats i observacions de moltes assignatures i tractant d'aplicar els principis evolutius de Darwin a la matèria inorgànica.

Oparin va proposar que l'origen de la vida va tenir lloc en la terra, un fet que va ser molt primerenc en la història de la terra. Al principi es van formar compostos simples a través de diferents processos, que posteriorment van reaccionar formant polímers. Aquests van organitzar també estructures més complexes que van donar lloc a la vida. Aquesta idea és bastant nova, ja que Oparin la va esmentar per primera vegada en 1924 i més tard en 1938, amb la col·laboració d'Haldane (1929), Urey (1952) i Bernal (1952). Sovint es denominen hipòtesi d'Oparin-Haldane o hipòtesi heterotrófica.

Més tard, Urey, basant-se en les idees d'Oparin i prenent els components de l'atmosfera original de la hipòtesi d'Haldan, va proposar que la utilització del metà (CH4), l'amoni (NH3), el vapor d'aigua (H20) i l'hidrogen molecular (H2) permetessin obtenir una formació química de compostos orgànics. Dins d'un any, en 1953, Miller, acabat de graduar, va dur a terme un experiment clàssic en l'actualitat. Després d'aplicar les descàrregues elèctriques als precs compostos com a font d'energia, va obtenir aminoàcids i nucleòtids.

En Oparin va néixer en Uglich en 1894. Es va graduar en 1917 en la Universitat de Moscou, després dels estudis d'història natural, bioquímica i fisiologia vegetal. Educat amb les idees d'Haeckel, va acceptar la divisió dels éssers vius en tres regnes (plantes, animals i protistos), mentre que el cristall considerava que era una transició entre la vida i la no-vida, defensant la continuïtat evolutiva de la vida i la no-vida. També creia en la idea evolutiva i la selecció natural de Darwin, ja que en aquella època el darwinisme estava molt estès a Rússia.

Oparin era un fisiòleg molt bo i va eliminar la idea que el primer animat era fotosintètic, ja que la fotosíntesi és un procés molt complicat (en el qual es necessiten enzims, clorofil·la i mecanismes de fixació de diòxid de carboni), que només pot ocórrer com a conseqüència de l'evolució. Per a Oparin era impossible conciliar la sofisticació de la fotosíntesi amb les idees d'evolució gradual de Darwin per a indicar que la vida va sorgir del metabolisme autotrófico.

En la seva opinió, la primera forma de vida o progenot havia de ser anaeròbic fermentador. En el mitjà reductor original existien molt pocs o res d'O2 lliure i abundarien els compostos generats en el temps anterior a l'aparició de la vida. Basant-se en aquestes premisses, va proposar que l'evolució seguís els següents passos:

A partir dels compostos inorgànics simples generats abans de l'aparició de la vida d'acord amb l'origen de la Terra, es van formar compostos més complexos que, organitzats en estructures en forma de gotes formades per gels col·loidals (denominats coacervats), constituïen la primera forma de vida anaeròbia heterotrófica. Va explicar l'origen gradual de la vida, però en absolut el seu origen lent. Oparin va passar les instruccions de Darwin del camp biològic a la química evolutiva completant la seva teoria.

A la vista del seu treball, amb Oparin podem concloure que, d'una banda, va demostrar que l'origen de la vida és un tema que pot ser investigat, no és un tema que ha de quedar en una perspectiva purament especulativa. D'altra banda, l'origen de la vida ha de ser investigat des del punt de vista de diverses assignatures. I finalment, va eliminar la idea reduccionista del que l'origen de la vida ha d'aparèixer en una sola molècula.

Han passat 102 anys des del seu naixement en Opari i la teoria més estesa i ortodoxa que explica l'origen de la vida actual explica la formació abiòtica dels compostos orgànics en el brou primitiu, a temperatura mesòfila i al mig reductor.

Tenint en compte aquestes premisses, la idea que el metabolisme del primer viu sigui anaerobi fermentador és una idea de gran coherència. D'altra banda, respecte a la informació genètica, sembla que la primera molècula d'informació podia ser l'ARN, a part de la informació genètica, pot ser replicada i demostrada la seva activitat catalítica, és a dir, és capaç de dur a terme algunes reaccions bioquímiques. A això se'n diu món d'ARN.

Des de l'època d'Oparin sembla que les idees no han canviat tant, encara que en els últims anys algunes hipòtesis han transformat la validesa de l'esquema d'Oparin. Molts científics, basats en aquestes teories, han fet molt en Ian, entre ells els científics més ortodoxos.

Woese, en 1982 i utilitzant l'ARN ribosòmic, molt conservat en totes les espècies, va mostrar l'existència de tres grups principals o zones (eucariotes, eubacterias i arqueobacterias), formant l'arbre filogenètic que els relaciona. Localitzar el domini de les arqueobacterias i caracteritzar-les va ser molt important a nivell científic. Els éssers vius més antics que apareixen en aquest arbre, avui clàssic, són les eubacterias i arqueobacterias, totes elles hipertermofilas, és a dir, que viuen a temperatures molt altes i quimiolitoautótrofos.

Això què significa? Que la idea que l'origen de la vida sigui termòfila no és res ximpleria. Això rebutja l'origen mesòfil de la vida i amb això la teoria ortodoxa que s'ha format en el seu entorn. Si la temperatura de la terra original és elevada, la idea de brou primitiu és impossible, ja que l'aigua estaria en forma de vapor i no en estat líquid. Al costat d'això, molts dels compostos que es poden formar abióticamente serien altament inestables a aquestes temperatures

Quant a la formació d'àcids nucleics (tant ARN com ADN), existeixen diverses teories que proposen la polimerització dels àcids nucleics sobre cristalls o minerals, que en prendre el paper dels motlles no necessiten aigua per a dur a terme reaccions de polimerització. Per tant, per a les noves preguntes caldrà inventar noves respostes. L'enderrocament d'una teoria obligarà a abordar teories alternatives.

En 1988 un investigador alemany va esmentar les noves idees originals, coherents, de la vida. El senyor Wachtershauser va esmentar la importància que podia tenir la pirita (FeS2) en una terra calenta original. Això significava un metabolisme quimiolitoautotrófico, és a dir, un metabolisme que pot utilitzar el compost inorgànic com a font d'energia i de carboni. En l'actualitat existeixen minerals com els bacteris i arqueobacterias que, estant en la seva interior pirita, la utilitzen com a font d'energia.

La quimiolitrofia anaeròbica només es dóna en arqueobacterias. Per tant, segons aquest autor, la primera forma de vida que es pot produir en el sòl calent anaerobi original és la quimiolitotrofia anaeròbica, i veient els éssers vius que existeixen avui, el regne de les arqueobacterias seria el grup més relacionat amb aquesta primera forma de vida. Aquesta idea fins ara exclou les idees de la teoria clàssica desviant les vies de recerca del problema. A més d'aquesta teoria, existeixen unes altres que tracten d'explicar l'origen de les noves teories vives i que, en el seu cas, haurien de tenir-se en compte.

La recerca de l'origen de la vida sempre ha estat un tema apassionant en el món científic. Com va sorgir la vida, en quines condicions, quin tipus de forma de vida era la primera i com va evolucionar, si és possible que en un altre lloc de l'univers tinguem la mateixa forma de vida que nosaltres coneixem o algun altre tipus de vida, si les condicions de la terra original es repeteixen, es tornaria a crear el tipus de vida que avui coneixem? Aquestes i moltes altres preguntes encara no han estat respostes i per a això, els científics tenen la responsabilitat de respondre a aquestes preguntes analitzant objectivament el treball, les sospites o les dades, acceptant els errors amb humilitat i eliminant la subjectivitat, que és l'única manera d'avançar la ciència.