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¿Cuál es el origen de la vida? El comienzo de todo lo que conocemos tuvo lugar hace miles de millones de años. Y aunque es difícil de desentrañar, cada día tenemos más y más detalles claros de cómo empezó.
¿Surgió así la vida en la Tierra?
Un equipo de científicos de la Universidad de Carolina del Norte (EE.UU.) ha descubierto nuevas pistas sobre el origen de la vida hace 4.000 millones de años gracias a un “código genético primigenio” con unas enzimas específicas, que podría haber dado lugar a la vida compleja. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Una vez que los elementos químicos presentes en nuestro planeta se unieron, surgieron las moléculas orgánicas conocidas como aminoácidos. Luego, los aminoácidos formaron las proteínas necesarias para crear células individuales y de estas, a las complejas, surgiendo finalmente las plantas y los animales. La gran pregunta estriba en, ¿cómo llegaron los aminoácidos a generar las proteínas de esta “sopa” para la vida?.
Según el nuevo trabajo, la “hipótesis del mundo de ARN” en la que el ARN se “hizo a sí mismo” no está completa, sino que el ARN recibió ayuda de un “código genético” anterior al actual. Esta conclusión ha sido fruto del análisis de las propiedades físicas de 20 aminoácidos distintos. Los resultados revelaron que la polaridad y el tamaño de estos podrían explicar la forma en que las cadenas de aminoácidos consiguieron acoplarse en estructuras tridimensionales para luego crearlas.
Así, “la traducción del código genético habría sido el nexo que conecta la química prebiótica con la biología”, explican Richard Wolfenden y Charles Carter, autores del estudio, resolviendo así el misterio de cómo emergió la vida en la Tierra: ese código genético primigenio generó un proceso de selección natural que dio lugar a la evolución de la vida desde los organismos unicelulares hasta nuestros días.
La teoría hidrotermal
Ésta explica cómo el origen de la vida habría tenido lugar en el agua caliente y llena de moléculas. Gracias al aporte energético producido por el calor terrestre o por un evento externo (como un rayo), las moléculas se ensamblarían de forma natural en nuevas moléculas más complejas. Parte de esta hipótesis está demostrada en laboratorio, donde se ha observado cómo las moléculas, efectivamente, tienen tendencia a formar estructuras más compleja de forma "espontánea". Esto debió ocurrir en profundidad, pues la luz ultravioleta debido a la falta de atmósfera habría destruido los compuestos más grandes.
La gran glaciación
Una glaciación global pudo ocurrir hace unos 3.700 millones de años. Entonces, el hielo podría haber protegido una serie de compuestos que evolucionarían lentamente bajo una capa enorme.
Más adelante, con la adquisición de una atmósfera por parte de la Tierra, los rayos UV no penetrarían tanto, el planeta se calentaría debido a un aumento del brillo del sol y los ciclos que están surgiendo y los compuestos saldrían al aire libre.
La Panspermia
La llegada de la vida desde el exterior es una de las teorías más populares. Aunque de las menos sostenibles hasta el momento. En ella se explica que los precursores de la vida no estaban aquí, en la Tierra, sino que llegaron de otro lugar: un asteroide u otro planeta, como pudiera ser Marte. Hasta ahora ningún dato avala concretamente esta hipótesis, aunque sí hemos detectado moléculas precursoras de precursoras. Aunque esto no es nada especialmente asombroso.
La hipótesis de los simples
Esta hipótesis explica, de forma similar a la teoría hidrotermal cómo los precursores provinieron de ciclos moleculares de reacción sencillos que fueron siendo cada vez más complejos. Sin embargo, al contrario que la anterior, esta necesita de una especie de membrana o cápsula primitiva para poder evolucionar en el sentido adecuado. Esto representa su principal inconveniente.
Lo que vino después
En un momento dado, millones de años atrás, tendríamos unas moléculas muy primitivas capaces de formar membranas de forma natural. Lo hacen así porque su estructura química se lo pide, pues tal es su naturaleza. Por otro lado, otras moléculas serían capaces de transformar a otras, de nuevo, gracias a sus propiedades.
Lo que transforman son pequeñas piezas capaces de unirse en largas cadenas, las cuales adoptan formas y propiedades distintas según se unen. Ya tenemos las tres piezas esenciales: ya ha surgido la vida.
Con el tiempo, tras mucho ensayo y error, fruto de la casualidad o de la naturaleza de las moléculas, se unieron.
Así que de pronto, no sabemos muy bien cuando, aparece LUCA. LUCA, por sus siglas en inglés, es el hipotético ancestro común de todos los seres vivos. Es la primera prueba ordenada del origen de la vida. Y, por supuesto, es solo una hipótesis pues no sabemos si en realidad hay varios "LUCA" o solo uno.
Pero imaginemos que solo surgió un LUCA, un ancestro común. Muy básico. De nuevo, tras ensayo y error, de forma natural y bajo condiciones extremas: calor, presión, ataques de otros químicos presentes en el medio, LUCA se convirtió en algo parecido a una célula capaz de reproducirse. De crear nuevas moléculas y adquirir nuevas propiedades. LUCA comenzó a dar pasos en el camino de la evolución.
Cuando tienes millones de años y nada más que hacer, lo único que te queda es evolucionar. Pero esto, como podréis imaginar, no es el final, sino el comienzo de una historia enorme, difícil de entender o tan siquiera de abarcar.
Los primeros organismos unicelulares (de una sola célula) más sencillos aparecerían con el tiempo; seres parecidos pero muchísimos más complejos que LUCA. Después, otros organismos aún más complejos y grandes, pero todavía unicelulares, seguirían evolucionando. No fue hasta muchísimo después que comenzaron a aparecer las primeras asociaciones de células, viviendo en colonias.
Más tarde esas colonias se especializarían, dedicándose cada célula a una función. Y aquí llegamos a la primera letra del primer párrafo del prólogo de la vida. Y para que nos hagamos una idea, esa única letra ocupa el 70% del libro que tenemos sobre el tiempo y la historia. Así que como esto se puede hacer un poco largo, me temo, tendremos que continuar otro día.
Historia de la vida
La historia de la vida en la Tierra pretende narrar los procesos por los cuales los organismos vivos han evolucionado, desde el origen de la vida en la Tierra, hace entre 3800 millones de años y 3500 millones de años.
Hasta la gran diversidad y complejidad biológica presente en las diferentes formas de los organismos, fisiología y comportamiento que conocemos en la actualidad; así como la naturaleza que, en forma de catástrofes globales, cambios climáticos o uniones y separaciones de continentes y océanos, han condicionado su desarrollo.
El primer periodo de la tierra, probablemente, fue muy parecido a esto.
Las similitudes entre todos los organismos actuales indican la existencia de un ancestro común universal del cual todas las especies conocidas se han diferenciado a través de los procesos selectivos de la evolución.
Origen de la vida
La razón biológica por la que todos los organismos vivos en la Tierra deben compartir el único último antepasado común universal, es porque sería prácticamente imposible que dos o más linajes separados pudieran haber desarrollado de manera independiente los muchos complejos mecanismos bioquímicos comunes a todos los organismos vivos.
Árbol filogenético mostrando la divergencia de las especies modernas de su ancestro común en el centro. Los tres dominios están coloreados de la siguiente forma; las bacterias en azul, las archaeas en verde, y las eucariotas de color rojo.
Se ha mencionado anteriormente que las bacterias son los primeros organismos en los que la evidencia fósil está disponible, las células son demasiado complejas para haber surgido directamente de los materiales no vivos. La falta de evidencia geoquímica o fósil de organismos anteriores, o pruebas contundentes de su aparición a partir de protobiontes, ha dejado un amplio campo libre para las hipótesis, que se dividen en dos ideas principales:
1) Que la vida surgió espontáneamente en la Tierra.
2) Que esta fue "sembrada" de otras partes del universo.
Hipótesis de la vida "sembrada" desde otros lugares
La idea de que la vida en la Tierra fue "sembrada" de otras partes del universo se remonta al menos al siglo V a. C. Esto fue propuesto en el siglo XX por el Fisicoquímico Svante Arrhenius, por los astrónomos Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe, y por el biólogo molecular Francis Crick y el químico Leslie Orgel. Hay tres versiones principales de la hipótesis "semilla de otros lugares":
1) En otras partes de nuestro sistema solar a través de choques de fragmentos en el espacio por el impacto de un gran meteorito, en cuyo caso la única fuente creíble es Marte.
2) Por visitantes extraterrestres, posiblemente como resultado de una contaminación interplanetaria accidental por microorganismos que trajeron con ellos.
3) Fuera del sistema solar, pero por medios naturales. Los experimentos sugieren que algunos microorganismos pueden sobrevivir al shock de ser catapultados dentro del espacio y también que algunos pueden sobrevivir a la exposición a la radiación durante varios días, pero no hay ninguna prueba de que puedan sobrevivir en el espacio por períodos mucho más largos. Los científicos creen principalmente en dos ideas; sobre la probabilidad de que la vida surgiera de forma independiente en Marte, o en otros planetas en nuestra galaxia.
Hipótesis de la aparición independiente de la vida en la Tierra
La vida en la Tierra está basada en el carbono y el agua. El carbono proporciona un sistema estable para las sustancias químicas complejas y pueden ser fácilmente extraídos del medio ambiente, sobre todo del dióxido de carbono.
El único elemento diferente con propiedades químicas similares, es el silicio, este forma estructuras mucho menos estables y, ya que la mayoría de sus compuestos son sólidos, sería más difícil de extraer para los organismos.
El agua es un excelente solvente y tiene otras dos propiedades útiles: el hecho de que el hielo flota le permite a los organismos acuáticos sobrevivir debajo del hielo en invierno, y sus moléculas son eléctricamente positivas y negativas, lo que le permite formar una gama más amplia de compuestos de lo que otros solventes pueden tener.
Otros buenos solventes, como el amoniaco, sólo son líquidos a temperaturas tan bajas que las reacciones químicas pueden ser demasiado lentas para sustentar la vida y carecen de otras ventajas que posee el agua. Organismos basados en la bioquímica alternativa puede ser de cualquier manera posible en otros planetas.
La investigación sobre cómo la vida pudo haber surgido sin la ayuda de químicos no vivos (protobionte) se centra en tres puntos de partida posibles:
1) Autorreplicación, la capacidad de un organismo para producir crías que son muy similares a sí misma.
2) El metabolismo, capacidad para alimentarse y repararse a sí mismo.
3) Membranas plasmáticas, lo que permite que los alimentos entren y que salgan los desechos, pero excluye las sustancias no deseadas. La investigación sobre la abiogénesis todavía tiene un largo camino por recorrer, ya que los enfoques teóricos y empíricos están empezando a entrar en contacto unos con otros.
El replicador de prácticamente toda la vida conocida es el ácido desoxirribonucleico. La estructura del ADN y la replicación de los sistemas son mucho más complejas que las del replicador original.
Sección transversal a través de un liposoma.
La vida en la Tierra no disminuye, cambia
Nadie parece discutir que la vida terrestre está en retroceso; que la flora y la fauna sufre las consecuencias de las actividades humanas hasta el punto de que se ha acuñado el elocuente concepto de “la sexta extinción”.
Por eso ha sorprendido tanto el informe de Nick Gotelli, profesor de biología de la Universidad de Vermont, publicado en la revista Science.
Gotelli ha reexaminado los datos de un centenar de estudios a largo plazo efectuados en todos los ecosistemas de la Tierra –los polos, los océanos, las selvas tropicales, los desiertos…– y ha llegado a la conclusión que el número de especies o bien no ha variado mucho o incluso ¡ha aumentado! Las cifras lo dejan bien claro: en el 51% de los casos se ha detectado un incremento, y en el 41%, un descenso. Y siempre, el cambio ha sido modesto.
Porque la clave no está en la cantidad. Lo que se ha observado es una transformación significativa en el tipo de especies que predominan en los hábitats. Si tenemos en cuenta este criterio, el 80% de los ecosistemas sí han experimentado un cambio significativo; es decir, otros tipos de animales y plantas han colonizado las comunidades biológicas.
Gotelli cree que deberían cambiar en consonancia las políticas medioambientales, concentradas hasta ahora en impedir que disminuya el número de especies. Y pone como ejemplo, la destrucción de los corales, sustituidos por algas, o el de los boquerones, que desaparecen a la vez que prolifera el número y variedad de medusas.
El problema, pues, no es la existencia de una “pérdida de biodiversidad” sino de “cambio de biodiversidad”, con consecuencias muchas veces también nefastas.
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