El origen de la vida, Cien años de historia: De Oparin a la actualidad

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

XIX. el origen de la vida dominical se explicaba mediante la "generación espontánea" o creación espontánea. Investigadores franceses Lamarck XVIII. Cuando en el siglo XX expuso la primera teoría evolutiva, presentó el concepto de evolución. Según su teoría, el entorno puede alterar la apariencia y la herencia de los seres vivos.

Esta teoría se basó en cuatro premisas: La primera es la presencia en la naturaleza de diferentes niveles naturales; la segunda es la tendencia interna de todos los seres vivos al cambio; la tercera la herencia de las características obtenidas y la cuarta la creación espontánea o "generación espontánea".

En 1859 publicó en su libro escrito por Darwin su teoría de la evolución. Darwin, en muchos sentidos bastante lamarckiano, negó la capacidad de cambio del entorno sobre los seres vivos. Para explicar la evolución de las especies, se le atribuyó a una capacidad o característica interna de los seres, a pesar de no saber nada sobre genética en aquella época, y el entorno habría de mantener o no esa característica. Por tanto, su teoría se basó en dos premisas: la evolución de las especies y la selección de la naturaleza.

A lo largo de la historia, Haeckel consideró las estructuras cristalinas como una transición entre los seres vivos y la materia inorgánica. Dividió los seres vivos en tres grupos, los Reinos de Plantas, Animales y Monera. Señaló que el primer ser vivo debía ser del reino de Monera y además autotrófico, es decir, el fijador del dióxido de carbono atmosférico.

En la literatura científica de principios de este siglo existen otras ideas que explican el origen de la vida, como la del origen extraterrestre de la vida o la Panspermia (Arrehnius, 1908), la idea que explica el origen de la vida en fuentes termales de alta temperatura (Harvey, 1924), la hipótesis de una enzima básica creada aleatoriamente en los océanos iniciales (Troland, 1914) o la teoría del origen fotosinténtrico de la vida, 1928).

No podemos olvidar, sin embargo, la teoría del papel de los ácidos orgánicos extraterrestres en el origen de la vida (Chamberlin y Chamberlin, 1918). En 1926, Muller describió el propio gen como su primera vida, con autocatalisis (reproducción), heterocatalisis (metabolismo) y capacidad de mutación (evolución). A pesar de la abundancia de estas teorías, la mayoría estaban incompletas, ya que las características que se conocían de los sistemas biológicos se contraponían o tenían un gran punto de vista especulativo, resultando imposibles.

Se sabe que cuando Oparin escribió por primera vez sobre el origen de la vida, la discusión del problema estaba desviada a la mera especulación. Como él mismo ha señalado, en aquel momento parecía imposible resolver mediante métodos de investigación objetivos y científicos. Oparin no hizo ni un single experimental para explicar el origen de la vida, sino que elaboró su teoría recogiendo resultados y observaciones de muchas asignaturas y tratando de aplicar los principios evolutivos de Darwin a la materia inorgánica.

Oparin propuso que el origen de la vida tuvo lugar en la tierra, un hecho que fue muy temprano en la historia de la tierra. En un principio se formaron compuestos simples a través de diferentes procesos, que posteriormente reaccionaron formando polímeros. Estos organizaron también estructuras más complejas que dieron lugar a la vida. Esta idea es bastante nueva, ya que Oparin la mencionó por primera vez en 1924 y más tarde en 1938, con la colaboración de Haldane (1929), Urey (1952) y Bernal (1952). A menudo se denominan hipótesis de Oparin-Haldane o hipótesis heterotrófica.

Más tarde, Urey, basándose en las ideas de Oparin y tomando los componentes de la atmósfera original de la hipótesis de Haldan, propuso que la utilización del metano (CH4), el amonio (NH3), el vapor de agua (H20) y el hidrógeno molecular (H2) permitiesen obtener una formación química de compuestos orgánicos. Dentro de un año, en 1953, Miller, recién graduado, llevó a cabo un experimento clásico en la actualidad. Tras aplicar las descargas eléctricas a los precs compuestos como fuente de energía, obtuvo aminoácidos y nucleótidos.

En Oparin nació en Uglich en 1894. Se graduó en 1917 en la Universidad de Moscú, tras los estudios de historia natural, bioquímica y fisiología vegetal. Educado con las ideas de Haeckel, aceptó la división de los seres vivos en tres reinos (plantas, animales y protistas), mientras que el cristal consideraba que era una transición entre la vida y la no-vida, defendiendo la continuidad evolutiva de la vida y la no-vida. También creía en la idea evolutiva y la selección natural de Darwin, ya que en aquella época el darwinismo estaba muy extendido en Rusia.

Oparin era un fisiólogo muy bueno y eliminó la idea de que el primer animado era fotosintético, ya que la fotosíntesis es un proceso muy complicado (en el que se necesitan enzimas, clorofila y mecanismos de fijación de dióxido de carbono), que sólo puede ocurrir como consecuencia de la evolución. Para Oparin era imposible conciliar la sofisticación de la fotosíntesis con las ideas de evolución gradual de Darwin para indicar que la vida surgió del metabolismo autotrófico.

En su opinión, la primera forma de vida o progenot debía ser anaeróbico fermentador. En el medio reductor original existían muy pocos o nada de O2 libre y abundarían los compuestos generados en el tiempo anterior a la aparición de la vida. Basándose en estas premisas, propuso que la evolución siguiera los siguientes pasos:

A partir de los compuestos inorgánicos simples generados antes de la aparición de la vida en consonancia con el origen de la Tierra, se formaron compuestos más complejos que, organizados en estructuras en forma de gotas formadas por geles coloidales (denominados coacervados), constituían la primera forma de vida anaerobia heterotrófica. Explicó el origen gradual de la vida, pero en absoluto su origen lento. Oparin pasó las instrucciones de Darwin del campo biológico a la química evolutiva completando su teoría.

A la vista de su trabajo, con Oparin podemos concluir que, por un lado, demostró que el origen de la vida es un tema que puede ser investigado, no es un tema que debe quedar en una perspectiva puramente especulativa. Por otra parte, el origen de la vida debe ser investigado desde el punto de vista de varias asignaturas. Y por último, eliminó la idea reduccionista de lo que el origen de la vida tiene que aparecer en una sola molécula.

Han pasado 102 años desde su nacimiento en Opari y la teoría más extendida y ortodoxa que explica el origen de la vida actual explica la formación abiótica de los compuestos orgánicos en el caldo primitivo, a temperatura mesófila y en medio reductor.

Teniendo en cuenta estas premisas, la idea de que el metabolismo del primer vivo sea anaerobio fermentador es una idea de gran coherencia. Por otra parte, respecto a la información genética, parece que la primera molécula de información podía ser el ARN, aparte de la información genética, puede ser replicada y demostrada su actividad catalítica, es decir, es capaz de llevar a cabo algunas reacciones bioquímicas. A esto se le llama mundo de ARN.

Desde la época de Oparin parece que las ideas no han cambiado tanto, aunque en los últimos años algunas hipótesis han transformado la validez del esquema de Oparin. Muchos científicos, basados en estas teorías, han hecho mucho en Ian, entre ellos los científicos más ortodoxos.

Woese, en 1982 y utilizando el ARN ribosómico, muy conservado en todas las especies, mostró la existencia de tres grupos principales o zonas (eucariotas, eubacterias y arqueobacterias), formando el árbol filogenético que los relaciona. Localizar el dominio de las arqueobacterias y caracterizarlas fue muy importante a nivel científico. Los seres vivos más antiguos que aparecen en este árbol, hoy clásico, son las eubacterias y arqueobacterias, todas ellas hipertermofilas, es decir, que viven a temperaturas muy altas y quimiolitoautótrofos.

Experimento de Oparin.

¿Esto qué significa? Que la idea de que el origen de la vida sea termófila no es nada tontería. Esto rechaza el origen mesófilo de la vida y con ello la teoría ortodoxa que se ha formado en su entorno. Si la temperatura de la tierra original es elevada, la idea de caldo primitivo es imposible, ya que el agua estaría en forma de vapor y no en estado líquido. Junto a ello, muchos de los compuestos que se pueden formar abióticamente serían altamente inestables a estas temperaturas

el caso de la ribosa, por ejemplo, el compuesto necesario para formar el RNA

En cuanto a la formación de ácidos nucleicos (tanto ARN como ADN), existen diversas teorías que proponen la polimerización de los ácidos nucleicos sobre cristales o minerales, que al tomar el papel de los moldes no necesitan agua para llevar a cabo reacciones de polimerización. Por tanto, para las nuevas preguntas habrá que inventar nuevas respuestas. El derribo de una teoría obligará a abordar teorías alternativas.

En 1988 un investigador alemán mencionó las nuevas ideas originales, coherentes, de la vida. El señor Wachtershauser mencionó la importancia que podía tener la pirita (FeS2) en una tierra caliente original. Esto significaba un metabolismo quimiolitoautotrófico, es decir, un metabolismo que puede utilizar el compuesto inorgánico como fuente de energía y de carbono. En la actualidad existen minerales como las bacterias y arqueobacterias que, estando en su interior pirita, la utilizan como fuente de energía.

La quimiolitrofia anaeróbica sólo se da en arqueobacterias. Por lo tanto, según este autor, la primera forma de vida que se puede producir en el suelo caliente anaerobio original es la quimiolitotrofia anaeróbica, y viendo los seres vivos que existen hoy, el reino de las arqueobacterias sería el grupo más relacionado con esta primera forma de vida. Esta idea hasta ahora excluye las ideas de la teoría clásica desviando las vías de investigación del problema. Además de esta teoría, existen otras que tratan de explicar el origen de las nuevas teorías vivas y que, en su caso, deberían tenerse en cuenta.

La investigación del origen de la vida siempre ha sido un tema apasionante en el mundo científico. ¿Cómo surgió la vida, en qué condiciones, qué tipo de forma de vida era la primera y cómo evolucionó, si es posible que en otro lugar del universo tengamos la misma forma de vida que nosotros conocemos o algún otro tipo de vida, si las condiciones de la tierra original se repiten, se volvería a crear el tipo de vida que hoy conocemos? Estas y otras muchas preguntas aún no han sido respondidas y para ello, los científicos tienen la responsabilidad de responder a esas preguntas analizando objetivamente el trabajo, las sospechas o los datos, aceptando los errores con humildad y eliminando la subjetividad, que es la única manera de avanzar la ciencia.