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origen dela vida 01

  1. 1. a a . ,/ . El autor, cientffico mexicano y autoridad mundial en la investigaci6n sobre el origen de la vida, defiende que los primeros seres nacieron de una salsa prebi6tica enriquecida con nutrimentos extraterrestres. .Por Antonio lazcano 8 1 origen de la vida", escribi6 procesos basicos de los organismos y con Louis Pasteur poco despues las evidencias, aunque sean parciales, 50- de publicar sus trabajos SO- bre las condiciones ambientales de la Tie- bre la generaci6n esponta- rra primitiva. Pero, lc6mo elegir entre las nea, "no es un asunto reli- hip6tesis y teorfas que pretenden explicar gioso 0 filos6fico... es una la aparici6n de los primeros organismos? cuesti6n de hechos, de Aunque se suele creer que los experi- pruebas, de evidencias". mentos de Pasteur paralizaron duranteDe5graciadamente, cuando nos acer- casi cien afios la investigaci6n sobre elcamos al problema de la aparici6n de origen de la vida, basta asomarse alasla vida, el principal obstaculo es preci- publicaciones de finales del siglo XIX ysamente el de la ausencia de eviden- principios del XX para darse cuenta decias directas. Se calcula que surgi6 ha- que se trata de una apreciaci6n del todoce unos 4,000 millones de afios, pero inexacta. Los trabajos de Pasteur, cuyael tiempo ha sido implacable: no 5610 oposici6n a las ideas de Darwin es biencarecemos de f6siles de las estructuras conocida, fueron seguidos por multitudque precedieron a las primeras celu- de explicaciones sobre la aparici6n de lalas, sino que ni siquiera disponemos vida que inclufan, por ejemplo, la llega-de sedimentos que permitan rtcons- da a nuestro planeta de organismos ex-truir las condiciones ambientales que traterrestres que viajaban a bordo deexistfan en la Tierra primitiva. meteoritos; el surgimiento espontaneo Si bien es cierto que en nuestros dfas el de macromoleculas con capacidades re-e5tudio del origen de la vida se ha tran5- plicativas y catalfticas, como 10 sugirie-formado en una pregunta cientffica legf- ron primero Leonard T. Troland y luegotima, nunca podremos saber con preci- Hermann J. Muller; la formaci6n de de-si6n c6mo aparecieron los primeros or- rivados del azufre y el acido cianhfdricogani5m05. Como ocurre con frecuencia como precursores de celulas fotosinteti-en biologfa evolutiva, a 10mas que pode- cas, como propuso el mexicano Alfonsomos aspirar es a desarrollar una prOpue5- L. Herrera; 0 la aparici6n de bacteriasta compatible, en la medida de 10posible, heter6trofas incapaces de sintetizar suscon las propiedades de las estructuras y propios alimentos que se nutrfan de la ~20 MUY ESPECIAL
  2. 2. " mis- ma SO- pa primi- tiva de don- de se hablan formado, como 10 sugirieron indepen- diente pero simultanea- picos, cuya evolucion gradual habna da- I la forrnacion de arninoiicidos, hidroxi mente el bioqufmico ruso do origen alas primeras bacterias. dos, urea y otros compuestos de iml Alexandr I. Oparin y el genetista En 1952 Harold C. Urey, un distingui- tancia bioqufmica. Visto en perspectivingles John B. S. Haldane. do qufmico estadounidense que habfa cosecha cientffica de 1953 Cueextrac De estas explicaciones, la mas fructife- obtenido el premio Nobel por su descu- I naria: en esemismo aDoJ. D. Watsonra ha sido la sugerida por Oparin. Buen brimiento del agua pesada (deuterio), H. Crick propusieron el modelo de dconocedor no solo de la bioqufmica de su propuso un modelo de la atm(sfera pri- helice del ADN; Frederick Sanger ytiempo, sino tambien de las premisas y la mitiva en donde, at igual que Oparin, su- colaboradores secuenciaron por prinmetodologla de los darwinistas, el ruso gena que el medio arnbiente prebiotico vez una protefna y Miller Cundode 9analizo en forma critica e integrativa la habfa sido reductor, es decir, carecfa de el estudio experimental de la qufmicainformacion proveniente de areas tan oxigeno libre y era rico en gasescomo el biotica y el origen de la vida. Pocos,dispares como la astronomla, la qufmica metano (CH4) y el arnoniaco (NH3). En- mas tarde el espaDolJoan Oro dem<organica, la microbiologla y la geologla, tre quienes escucharon a Urey el dfa en la facilidad con la que el iicido cianhf<llegando a la conclusion de que los pri- que presento sus resultados en el Depar- (HCN), una molecula sencilla de solomeros organismos hablan sido precedi- tamento de Qufmica de la Universidad de iitomos que no solo se encuentra eldos por la formacion de compuestos or- Chicago se encontraba Stanley L. Miller, I cometas yen el medio interestelar,ganicos, cuya acumulacion en un medio un estudiante de posgrado que le propu- que tambien se produce en abund;pobre en oxigeno libre dio lugar a una so el estudio experimental de las condi- en experimentos como el de Miller, ssopa primordial. Asl, contra la opinion de ciones de la Tierra primitiva para tratar dfa condensar fiicilmente para dar 01casi todos sus contemporaneos, Oparin de estudiar la qufmica prebiotica. I a la adenina, uno de los componlpropuso que las moleculas organicas esenciates de los iicidos nucleicos.presentes en la hidrosfera primitiva ha- I rey no estaba muy entusias- La disponibilidad de tecnicas analblan dado origen y sustento alas prime- mado con la propuesta, pero cadavez mas refinadas ha confirrna<ras celulas, es decir, que la vida era origi- al final acepto. La sorpresa resultados de algunos de los primer<nalmente heterotrofa y anaerobia. -fue mayUscula: cuando Mi- perimentos de sfntesis prebiotica, ller publico un afio mas tarde los resulta- mas de arnpliar las conclusiones iJ I nserto en el contexto de la extraordi- dos de su experimento, quedo claro que la les. Segun inforrnaron Levy, Miller) naria apertura cultural y cientifica accion de descargaselectricas sobre una la condensacion del HCN da lugar r que se desarrol16 en los primeros mezcla de metano, amoniaco, hidrogeno 10a la adenina, sino tambien a la 9 tiempos de la sociedad sovietica, y vapor de agua -simulando la accion de na, igualmente presente en todos Ii Oparin dio a conocer sus ideas a finales rayos en la Tierra primitiva- daba lugar a ganismos contemporaneos. Por ot de 1923 al publicar un pequefio libro 6- do, el desarrollo de modelos de arr tulado El origen de la vida. Aunque esta tes primitivos cada vez mas son obra alcanz6 una gran difusi6n en la dos ha permitido recOnOcE URSS, no fue conocida en el resto del mundo hasta 1967, cuando se public61a traducci6n inglesa que Ann Synge, la sobrina de Virginia Woolf, prepar6 a instancias de John D. Hemal. El va- lor hist6rico del primer libro de : Oparin es innegable, pero en rigor Ino fue sino el prearnbulo a su obramas depurada, publicada en 1936 en Moscu bajo el mismo titulo, que prontofue traducida al ingles. Oparin.Ancluy6en este segundo volumen una extensarevisi6n critica de todas las evidenciaste6ricas, experimentales y observaciona- El gene/is/a ingles John B. S. Haldane y elles que apoyaban su hip6tesis de la sopa bioquimico roso Alexander I. Oparin sugirieron casi a la vez y de formaprimordial y del origen heter6trofo de independien/e que los primeros seres eranlos organismos primigenios. Siguiendo he/er6trofos, es dedI; que se alimen/abanlas ideas en boga sobre la naturaleza del de la propia sopa de la que surgieronprotoplasma (que no reconocian aun el (arriba). El den/ifico espafiol Joan 0r6papel que juega el ADN en los procesos propuso en 1961 que los come/as habianhereditarios), Oparin sugiri6 que los pri- traido a la Tierra compues/os orgtinicosmeros seres vivos habfan sido precedi- que es/imularon la aparid6n de vidados por sistemas precelulares microsc6- en nuestro plane/a (derecha).22 MUY ESPECIAL
  3. 3. ~mplo, el papel de las superficies qui- Stanley Miller (abajo) realiz6 enicamente activas, como las arcillas. Co- 1953 un famosoo han demostrado James P. Ferris, Les-, Orgel y otros, arcillas como la mont- experimento en el que trataba de repro-orillonita permiten la condensaci6n de dudr las condicioneson6meros, catalizando la formaci6n de de la Tierra primitiva.denas mas grandes de aminocicidos. Al El esquema de la iz-ismo tiempo, el uso de precursores quierda muestra elnples como el cianoacetaldehido y la drcuito: primero seea en soluciones acuosasque se evapo- calentaba un "ocea-n simulando charcos de la Tierra pri- no" de agua esteril y el vapor resultanteitiva ha permitido la sintesis de pirimi- pasaba a una "atm6s-rlas como la citosina y el uracilo, dos fera compuesta pormponentes de los cicidosnucleicos cu- hidr6geno, metano y origen, hasta hace pocos afios, parecia amoniaco. Mediantetar envuelto en el misterio. unos electrodos que emitfan descargas os resultados de las sfntesis pre- electricas, se "imita- bioticas se han visto confirmados ban" rayos de tor- en parte con el analisis de algu- menta y radiaciones-nos meteoritos. En 1969 cayo en ultravioletas. lI11os dfas despues,apare-llrchison, Australia, un meteorito de dan aminodcidos)00 millones de afios, un autentico re- y otras moleculas.10del cielo y un fosil de la historia orgdnicas fi.Lndamen-Ifmica del Sistema Solar primitivo. tales para la vida.ltonces la NASA disponfa de la infraes-lctura para anitlizar con enorme cui-do y precision las muestras lunares, y estudio del Murchison revelo que po-fa no solo aminoacidos protefnicos yI-protefnicos -las bases nitrogenadas Algunos investigadores como Stuart A.le vemos en los acidos nucleicos 0 sus Kauffman han tratado de resolver estarivados-, sino tambien acidos carboxf- cuestion con modelos matem.i:ticos basa-OS,alcoholes y otros compuestos or- dos en las ideas de complejidad y de au-nicos. A pesar de los interrogantes toorganizacion, ahora tan de moda entrele quedan, todo apoya la hipotesis de la los flsicos (ver articulo sobre vida artifi-macion de la vida en una sopa pri- cial en este mismo numero). Los biolo-Drdial. La cuestion ahora es: lcomo se gos y los qulmicos, por el contrario, se in-) la transicion entre ese caldo primi- clinan por explicaciones basadas en lasnio y las primeras celulas dotadas de propiedades de pollmeros dotados simul-idos nucleicos y protefnas? taneamente de cualidades enzim.i:ticas y replicativas. Esta es una idea con una ge- nealogla venerable: a finales de la decada sos metab61icos y reproductivos de de los sesenta, Carl R. Woese, Leslie E. primeros sistemas vivos. El, Orgel y Francis Crick sugirieron de ma- nera independiente que el ARN (.i:cidori- litico del ARN nos ~~ bonucleico), que hasta entonces parecla una 6ptica distinta las ser un mero intermediario en la slntesis de protelnas, no solo podia almacenar in- formacion genetica, sino que tal vez po- dIa tambien tener actividad catalltica. Ello 19sllevo a proponer que las primeras del ARN, ~---r - ~ fomfas de vida pudieran haber dependido yacumulaci6~~n la Tierra de este .i:cido nucleico, resolviendo asl el antoja . conflicto entre quienes favoreclan la pri- macla del ADN (.i:cido desoxirribonuclei- co) sobre las protelnas o viceversa. gas El descubrimiento de las ribozimas, es decir, de moleculas catallticas de ARN, ha fortalecido estaposibilidad y llevo a la for- --r-r - cleico era el actor MUY ESPECIAL 23
  4. 4. nos a sugerir que la vida terrestre es, en chison realidad, de origen marciano. Thl vez haya y otros quien encuentre atractiva esta idea, pero meteoritos salta a la vista que no resuelve la pregunta parecen apoyar sobre la aparici6n de la vida: simplemente la posibilidad de la traslada a nuestro planeta vecino. un medio ambiente En 1977 se descubri6 la existencia de reductor como el sugerido chimeneas volcanicas ubicadas en los si- por Oparin y Urey, la posibili- tios donde ocurre la subducci6n de lasi dad de que la atm6sfera primitiva placas tect6nicas oceanicas. Algunas der fuera rica en COl (es decir, neutra) ha estas fuentes submarinas liberan agua a ganado un numero nada desdefiable de I temperaturas cercanas a los 300°C, que adeptos, sobre todo entre IDsgeoffsicos y sale acompafiada de emisiones de gases IDs planet6logos. Esta altemativa, sin como hidr6geno, acido sulthfdrico, di6xi- embargo, plantea un problema impor- I do de carbono, metano, amoniaco, acido I tante: mientras menos reductoras sean cianhfdrico y otros compuestos mas de las mezclas gaseosasutilizadas para si- los que se usan en experimentos de sfnte- mular la atm6sfera primitiva, menor es I sis prebi6tica. En 1981 John B. Corliss, un la cantidad de compuestos organicos ! microbi6logo que habfa participado en la producidos y menos diversa la gama de expedici6n y que encontr6 microbios ex- productos obtenidos. Para algunos in- I trem6filos viviendo a expensasde las chi-vestigadores la respuesta a este dilema es meneas, propuso junto con John A Ba- simple: si las condiciones de la Tierra pri- ross y Sarah Hoffman que la vida se habfa mitiva no fueron suficientemente reduc- I originado en estos ambientes.toras, entonces la vida surgi6 gracias a Hasta hace un par de afios esta posibili-compuestos organicos extraterrestres dad parecfa apoyadapor arboles filogene-lIegados del espacio exterior. ticos que, segun algunos, indicaban no En realidad, la posibilidad de que ma- s61ola antigtiedad de los extrem6filos ha-terial extraterrestre hubiera participado Ilados sino tambien el caracter termoft1i-en el origen y la evoluci6n temprana de la co del ultimo ancestro comun a todos losvida habfa sido sugerida ya en 1918, cuan- organismos contemporaneos (ver artfcu-do Thomas Chamberlin y su hijo Rollin,dos ge61ogosestadounidenses,propusie-ron que IDschoques de meteoritos habfandepositado moleculas organicas sabre laTierra primitiva. Pero IDs Chamberlincrefan que IDsprimeros organismos eranaut6trofos, es decir, capacesde alimentar-se por sf mismos, con 10cual el aporte deIDscompuestos extraterrestres venfa a ju- I 10 sobre extremofilos en este mismo nu- puesta que hizo en 1988 Gunther Wiichgar un papel secundario y su hiP6tesis I mero). Sin embargo, la hipotesis de un tershauser,un qufmico y abogadoalem.iJqued6 sepultada entre las paginas de las l origen caliente para la vida terrestre se que se ha convertido en uno de los detra(revistas de investigaci6n. I encuentra rodeada de escepticismo cre- tores principales de esta hip6tesis. Seglr ciente: en primer lugar, los analisis evolu- Wachstershiiuser,el caldo primitivo nw n 1961, sin embargo, Joan Or6 tivos de Nicolas Galtier y otros investiga- ca existi6, sino que los primeros organi propuso por su parte que los co- I dores franceseshan arrojado dudas sobre I mos eran redes de reaccionesmetab6liCi metns habfan trafdo a la Tierra la antigtiedad de la hipertermofilia y, par aut6trofas carentes de material genetio ~ organicos. Estimula- otra parte, cada vez es mas evidente que que formaban capas monomolecularldos por los resultados de la exploraci6n I las condiciones extremas de calor y pre- sobre la superficie de la pirita (FeS2).del Sistema Solar, que han demostrado la sion que prevalecen en las chimenaS sub- Graciasa la colaboraci6n inicial de fuimportancia que las colisiones han t~ido marinas no favorecen la formacion de Stetter y su grupo, Wiichtershauser Ien la superficie de planetns y satelites, I compuestos organicos, sino mas bien su podido demostrar que, en efecto, UJChristopher Chyba y el recientemente fa- destruccion. Es facil comprender la con- mezcla pulverizada de pirita y sulfuro ,Ilecido Carl Saganrevivieron estnsideasy fusion que debe despertar entre quienes nfquel puede catalizar algunas reaccionahora son bastantes los que creen que en I se asoman a las discusiones sobre el ori- de reducci6n, como la formaci6n de arealidad la sopa primordial no se cocin6 gen de la vida el sinnumero de teorfas an- do glutamico, la sfntesis de c1cido acetien la superficie de la Tierra sino que se tagonicas en juego. Sin embargo, una lec- activado y, si hay aminoc1cidoslibres,form6 en el espacio exterior. tura cuidadosademuestra que muchas de pequefios peptidos. Wiichtershiiuser y ! El reconocimiento del aporte extrate- estasideasno son sino variantes de la teo- colaboradores aun no han logrado nirrestre al origen de la vida, junto con la ria de la sopa primordial. En realidad, el reducci6n del di6xido de carbono nidiscusi6n sobre los supuestosmicrof6siles principal rival de la teorfa heterotrofa del sfntesis de compuestos mas compleque se detectaron hace unos afios en el origen de la vida no proviene ni de las chi- (como aminoacidos o bases nitrogelmeteorito marciano ALH84001, que se re- menas submarinas ni de los compuestos das), pero los resultados ya conseguilcuper6 en la Anti.rtida, ha Ilevado a aIgu- organicos extraterrestres, sino de la pro- son muy atractivos. Sin embar~o, es24 MUY ESPECIAL
  5. 5. de investigaci6n que transform6 la cues- ti6n del origen de la vida de una mera es- peculaci6n ociosa a un problema cientf- fico. Empero, el desarrollo espectacular experimentado por numerosas discipli- nas cientfficas, sobre todo en el campo de las ciencias biol6gicas, indica que muchas de las premisas iniciales de Opa- rin deben ser revisadas, 10 que nos obli- ga a actualizar sus puntos de vista, inclu- yendo, por supuesto, el reconocimiento del papel central que el material geneti- co debe haber jugado desdeun principio. eredero de una vision tradi- cional del darwinismo, Opa- rin estabaconvencido de que -- el origen de la vida habfa si- do un proceso lento que necesito miles de millones de afios para tener lugar. Ahora sabemosque no Cue La eviden- asf. cia fosil, tanto morfologica como qufmi- ca, ha demostrado que la vida aparecio poco tiempo despuesde la consolidacion de la corteza terrestre y la formacion de la hidrosfera. Aceptar un origen rapido de la vida, sin embargo, no afecta a la estructu- ra central de la teorfa de Oparin, como tampoco reconocer que debemos redefi- nir el concepto de heterotroffa primor- dial para sustituir la idea de una fermen- tacion primigenia de azucares por la de Is aun de constituir, por si solos, una mecanismos de incorporacion directa de10straci6n tajante del origen aut6tro- compuestos organicos prebioticos. Per-le la vida. Y, por otra parte, no existe sonalmente creo que hay que ser eclecti-a que indique que la vida pueda haber co: aunque algunos prefieren apostar porido de meras redes metab61icas au- en una sola Cuente de compuestos organi-::ia de material genetico. cos, es posible que la sopa primitiva se)ebemos desechar las ideas de Opa- haya formado no solo gracias a procesos I.Me parece que la respuesta debe ser endogenos-aquf pudo haber contribuidoativa. Como 10ha resumido reciente- la accion catalftica de sulCurosmetalicosrte Iris Fry en su libro The Emergen- como la pirita-, sino tambien que haya .f Life on Earth, la teoria de Oparin sido condimentada con el material e la aparici6n de los primeros seres Ilego de Cueraa bordo -- s no es una mera acumulaci6n me- teoritos. Mas aun, dada la ica de datos, sino una propuesta evo- termica de la mayor(a de la dotada de una estructura 16gica, organicas, ) contenido filos6fico y metodol6gi- como un ataliz6 el desarrollo de un programa El ha/lazgoen 1977de I do u~d-d;-i~~ chimeneas volccinicas la ciencia. submarinas(izquierda), " - en cugasemanaciones al , sulfurosas mug calientes g mas tl. viven bacteriasextrem6lilas tales. Es como la Staphylothermus marinus (aniba), hizo pensara algunosdentilicos que la vida se origin6 en el rondodel mat: ---0-- .~; "Gris, y solo el . MUY ESPECIAL 25

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