origen dela vida 01

aa,/. .

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 enriquecidacon nutrimentos extraterrestres.

.Por Antonio lazcano 8

procesos basicos de los organismos y conlas evidencias, aunque sean parciales, 50-bre las condiciones ambientales de la Tie-rra primitiva. Pero, lc6mo elegir entre laship6tesis y teorfas que pretenden explicarla aparici6n de los primeros organismos?

Aunque se suele creer que los experi-mentos de Pasteur paralizaron durantecasi cien afios la investigaci6n sobre elorigen de la vida, basta asomarse alaspublicaciones de finales del siglo XIX yprincipios del XX para darse cuenta deque se trata de una apreciaci6n del todoinexacta. Los trabajos de Pasteur, cuyaoposici6n a las ideas de Darwin es bienconocida, fueron seguidos por multitudde explicaciones sobre la aparici6n de lavida que inclufan, por ejemplo, la llega-da a nuestro planeta de organismos ex-traterrestres que viajaban a bordo demeteoritos; el surgimiento espontaneode macromoleculas con capacidades re-plicativas y catalfticas, como 10 sugirie-ron primero Leonard T. Troland y luegoHermann J. Muller; la formaci6n de de-rivados del azufre y el acido cianhfdricocomo precursores de celulas fotosinteti-cas, como propuso el mexicano AlfonsoL. Herrera; 0 la aparici6n de bacteriasheter6trofas incapaces de sintetizar suspropios alimentos que se nutrfan de la ~

1 origen de la vida", escribi6Louis Pasteur poco despuesde publicar sus trabajos SO-bre la generaci6n esponta-nea, "no es un asunto reli-gioso 0 filos6fico... es unacuesti6n de hechos, depruebas, de evidencias".

De5graciadamente, cuando nos acer-camos al problema de la aparici6n dela vida, el principal obstaculo es preci-samente el de la ausencia de eviden-cias directas. Se calcula que surgi6 ha-ce unos 4,000 millones de afios, peroel tiempo ha sido implacable: no 5610carecemos de f6siles de las estructurasque precedieron a las primeras celu-las, sino que ni siquiera disponemosde sedimentos que permitan rtcons-truir las condiciones ambientales queexistfan en la Tierra primitiva.

Si bien es cierto que en nuestros dfas ele5tudio del origen de la vida se ha tran5-formado en una pregunta cientffica legf-tima, nunca podremos saber con preci-si6n c6mo aparecieron los primeros or-gani5m05. Como ocurre con frecuenciaen biologfa evolutiva, a 10 mas que pode-mos aspirar es a desarrollar una prOpue5-ta compatible, en la medida de 10 posible,con las propiedades de las estructuras y

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picos, cuya evolucion gradual habna da- I la forrnacion de arninoiicidos, hidroxido origen alas primeras bacterias. dos, urea y otros compuestos de iml

En 1952 Harold C. Urey, un distingui- tancia bioqufmica. Visto en perspectivdo qufmico estadounidense que habfa cosecha cientffica de 1953 Cue extracobtenido el premio Nobel por su descu- I naria: en ese mismo aDo J. D. Watsonbrimiento del agua pesada (deuterio), H. Crick propusieron el modelo de dpropuso un modelo de la atm('sfera pri- helice del ADN; Frederick Sanger ymitiva en donde, at igual que Oparin, su- colaboradores secuenciaron por pringena que el medio arnbiente prebiotico vez una protefna y Miller Cundo de 9habfa sido reductor, es decir, carecfa de el estudio experimental de la qufmicaoxigeno libre y era rico en gases como el biotica y el origen de la vida. Pocos ,metano (CH4) y el arnoniaco (NH3). En- mas tarde el espaDol Joan Oro dem<tre quienes escucharon a Urey el dfa en la facilidad con la que el iicido cianhf<que presento sus resultados en el Depar- (HCN), una molecula sencilla de solotamento de Qufmica de la Universidad de iitomos que no solo se encuentra elChicago se encontraba Stanley L. Miller, I cometas yen el medio interestelar,un estudiante de posgrado que le propu- que tambien se produce en abund;so el estudio experimental de las condi- en experimentos como el de Miller, sciones de la Tierra primitiva para tratar dfa condensar fiicilmente para dar 01de estudiar la qufmica prebiotica. I a la adenina, uno de los componl

esenciates de los iicidos nucleicos.La disponibilidad de tecnicas anal

cada vez mas refinadas ha confirrna<resultados de algunos de los primer<perimentos de sfntesis prebiotica,mas de arnpliar las conclusiones iJles. Segun inforrnaron Levy, Miller)la condensacion del HCN da lugar r10 a la adenina, sino tambien a la 9na, igualmente presente en todos Iiganismos contemporaneos. Por otdo, el desarrollo de modelos de arr

tes primitivos cada vez mas sondos ha permitido recOnOcE

" mis-

ma SO-pa primi-

tiva de don-de se hablan

formado, como 10sugirieron indepen-

diente pero simultanea-mente el bioqufmico ruso

Alexandr I. Oparin y el genetistaingles John B. S. Haldane.

De estas explicaciones, la mas fructife-ra ha sido la sugerida por Oparin. Buenconocedor no solo de la bioqufmica de sutiempo, sino tambien de las premisas y lametodologla de los darwinistas, el rusoanalizo en forma critica e integrativa lainformacion proveniente de areas tandispares como la astronomla, la qufmicaorganica, la microbiologla y la geologla,llegando a la conclusion de que los pri-meros organismos hablan sido precedi-dos por la formacion de compuestos or-ganicos, cuya acumulacion en un mediopobre en oxigeno libre dio lugar a unasopa primordial. Asl, contra la opinion decasi todos sus contemporaneos, Oparinpropuso que las moleculas organicaspresentes en la hidrosfera primitiva ha-blan dado origen y sustento alas prime-ras celulas, es decir, que la vida era origi-nalmente heterotrofa y anaerobia.

I rey no estaba muy entusias-

mado con la propuesta, peroal final acepto. La sorpresa

-fue mayUscula: cuando Mi-ller publico un afio mas tarde los resulta-dos de su experimento, quedo claro que laaccion de descargas electricas sobre unamezcla de metano, amoniaco, hidrogenoy vapor de agua -simulando la accion derayos en la Tierra primitiva- daba lugar a

I nserto en el contexto de la extraordi-

naria apertura cultural y cientifica

que se desarrol16 en los primerostiempos de la sociedad sovietica,

Oparin dio a conocer sus ideas a finalesde 1923 al publicar un pequefio libro 6-tulado El origen de la vida. Aunque estaobra alcanz6 una gran difusi6n en laURSS, no fue conocida en el resto delmundo hasta 1967, cuando se public61atraducci6n inglesa que Ann Synge, lasobrina de Virginia Woolf, prepar6 ainstancias de John D. Hemal. El va-lor hist6rico del primer libro de :Oparin es innegable, pero en rigor I

no 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-les que apoyaban su hip6tesis de la sopaprimordial y del origen heter6trofo delos organismos primigenios. Siguiendolas ideas en boga sobre la naturaleza delprotoplasma (que no reconocian aun elpapel que juega el ADN en los procesoshereditarios), Oparin sugiri6 que los pri-meros seres vivos habfan sido precedi-dos por sistemas precelulares microsc6-

El gene/is/a ingles John B. S. Haldane y elbioquimico roso Alexander I. Oparin

sugirieron casi a la vez y de formaindependien/e que los primeros seres eranhe/er6trofos, es dedI; que se alimen/aban

de la propia sopa de la que surgieron(arriba). El den/ifico espafiol Joan 0r6

propuso en 1961 que los come/as habiantraido a la Tierra compues/os orgtinicos

que es/imularon la aparid6n de vidaen nuestro plane/a (derecha).

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Stanley Miller(abajo) realiz6 en1953 un famosoexperimento en elque trataba de repro-dudr las condicionesde la Tierra primitiva.El esquema de la iz-quierda muestra eldrcuito: primero secalentaba un "ocea-no" de agua esteril yel vapor resultantepasaba a una "atm6s-fera compuesta porhidr6geno, metano yamoniaco. Medianteunos electrodos queemitfan descargaselectricas, se "imita-ban" rayos de tor-menta y radiacionesultravioletas. lI11osdfas despues, apare-dan aminodcidosy otras moleculasorgdnicas fi.Lndamen-tales para la vida.

~mplo, el papel de las superficies qui-icamente activas, como las arcillas. Co-o han demostrado James P. Ferris, Les-, Orgel y otros, arcillas como la mont-

orillonita permiten la condensaci6n deon6meros, catalizando la formaci6n dedenas mas grandes de aminocicidos. Alismo tiempo, el uso de precursoresnples como el cianoacetaldehido y laea en soluciones acuosas que se evapo-n simulando charcos de la Tierra pri-itiva ha permitido la sintesis de pirimi-rlas como la citosina y el uracilo, dosmponentes de los cicidos nucleicos cu-origen, hasta hace pocos afios, parecia

tar envuelto en el misterio.

os resultados de las sfntesis pre-bioticas se han visto confirmadosen parte con el analisis de algu-

-nos meteoritos. En 1969 cayo enllrchison, Australia, un meteorito de)00 millones de afios, un autentico re-.10 del cielo y un fosil de la historiaIf mica del Sistema Solar primitivo.ltonces la NASA disponfa de la infraes-lctura para anitlizar con enorme cui-do y precision las muestras lunares, yestudio del Murchison revelo que po-fa no solo aminoacidos protefnicos yI-protefnicos -las bases nitrogenadasle vemos en los acidos nucleicos 0 susrivados-, sino tambien acidos carboxf-OS, alcoholes y otros compuestos or-nicos. A pesar de los interrogantesle quedan, todo apoya la hipotesis de la'macion de la vida en una sopa pri-Drdial. La cuestion ahora es: lcomo se) la transicion entre ese caldo primi-nio y las primeras celulas dotadas deidos nucleicos y protefnas?

sos metab61icos y reproductivos deprimeros sistemas vivos. El,

litico del ARN nos ~~una 6ptica distinta las

del ARN, ~--- r -' ~yacumulaci6~~n la Tierraantoja .

gas

Algunos investigadores como Stuart A.Kauffman han tratado de resolver estacuestion con modelos matem.i:ticos basa-dos en las ideas de complejidad y de au-toorganizacion, ahora tan de moda entrelos flsicos (ver articulo sobre vida artifi-cial en este mismo numero). Los biolo-gos y los qulmicos, por el contrario, se in-clinan por explicaciones basadas en laspropiedades de pollmeros dotados simul-taneamente de cualidades enzim.i:ticas yreplicativas. Esta es una idea con una ge-nealogla venerable: a finales de la decadade los sesenta, Carl R. Woese, Leslie E.Orgel y Francis Crick sugirieron de ma-nera independiente que el ARN (.i:cido ri-bonucleico), que hasta entonces pareclaser un mero intermediario en la slntesisde protelnas, no solo podia almacenar in-formacion genetica, sino que tal vez po-dIa tambien tener actividad catalltica.Ello 19s llevo a proponer que las primerasfomfas de vida pudieran haber dependidode este .i:cido nucleico, resolviendo asl elconflicto entre quienes favoreclan la pri-macla del ADN (.i:cido desoxirribonuclei-co) sobre las protelnas o viceversa.

El descubrimiento de las ribozimas, esdecir, de moleculas catallticas de ARN, hafortalecido estaposibilidad y llevo a la for-

--r-r -

cleico era el actor

MUY ESPECIAL 23

chisony otros

meteoritosparecen apoyar

la posibilidad deun medio ambiente

reductor como el sugeridopor Oparin y Urey, la posibili-

i dad de que la atm6sfera primitivar fuera rica en COl (es decir, neutra) ha

ganado un numero nada desdefiable de Iadeptos, sobre todo entre IDs geoffsicos yIDs planet6logos. Esta altemativa, sinembargo, plantea un problema impor- Itante: mientras menos reductoras seanlas mezclas gaseosas utilizadas para si-

Imular la atm6sfera primitiva, menor esla cantidad de compuestos organicos !

producidos y menos diversa la gama deproductos obtenidos. Para algunos in-vestigadores la respuesta a este dilema essimple: si las condiciones de la Tierra pri-mitiva no fueron suficientemente reduc-toras, entonces la vida surgi6 gracias acompuestos organicos extraterrestreslIegados del espacio exterior.

En realidad, la posibilidad de que ma-terial extraterrestre hubiera participadoen el origen y la evoluci6n temprana de lavida habfa sido sugerida ya en 1918, cuan-do Thomas Chamberlin y su hijo Rollin,dos ge61ogos estadounidenses, propusie-ron que IDs choques de meteoritos habfandepositado moleculas organicas sabre laTierra primitiva. Pero IDs Chamberlincrefan que IDs primeros organismos eranaut6trofos, es decir, capaces de alimentar-se por sf mismos, con 10 cual el aporte deIDs compuestos extraterrestres venfa a ju-gar un papel secundario y su hiP6tesis

lqued6 sepultada entre las paginas de lasrevistas de investigaci6n.

puesta que hizo en 1988 Gunther Wiichtershauser, un qufmico y abogado alem.iJque se ha convertido en uno de los detra(tores principales de esta hip6tesis. SeglrWachstershiiuser, el caldo primitivo nwca existi6, sino que los primeros organimos eran redes de reacciones metab6liCiaut6trofas carentes de material genetioque formaban capas monomolecularlsobre la superficie de la pirita (FeS2).

Gracias a la colaboraci6n inicial de fuStetter y su grupo, Wiichtershauser Ipodido demostrar que, en efecto, UJmezcla pulverizada de pirita y sulfuro ,nfquel puede catalizar algunas reaccionde reducci6n, como la formaci6n de ado glutamico, la sfntesis de c1cido acetiactivado y, si hay aminoc1cidos libres,pequefios peptidos. Wiichtershiiuser y !colaboradores aun no han logrado nireducci6n del di6xido de carbono nisfntesis de compuestos mas comple(como aminoacidos o bases nitrogeldas), pero los resultados ya conseguilson muy atractivos. Sin embar~o, es

n 1961, sin embargo, Joan Or6propuso por su parte que los co- Imetns habfan trafdo a la Tierra

~ organicos. Estimula-Idos por los resultados de la exploraci6n

del Sistema Solar, que han demostrado laimportancia que las colisiones han t~idoen la superficie de planetns y satelites,Christopher Chyba y el recientemente fa-Ilecido Carl Sagan revivieron estns ideas yahora son bastantes los que creen que enrealidad la sopa primordial no se cocin6en la superficie de la Tierra sino que seform6 en el espacio exterior.

El reconocimiento del aporte extrate-rrestre al origen de la vida, junto con ladiscusi6n sobre los supuestos microf6silesque se detectaron hace unos afios en elmeteorito marciano ALH84001, que se re-cuper6 en la Anti.rtida, ha Ilevado a aIgu-

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nos a sugerir que la vida terrestre es, enrealidad, de origen marciano. Thl vez hayaquien encuentre atractiva esta idea, perosalta a la vista que no resuelve la preguntasobre la aparici6n de la vida: simplementela traslada a nuestro planeta vecino.

En 1977 se descubri6 la existencia dechimeneas volcanicas ubicadas en los si-tios donde ocurre la subducci6n de lasplacas tect6nicas oceanicas. Algunas deestas fuentes submarinas liberan agua atemperaturas cercanas a los 300°C, quesale acompafiada de emisiones de gasescomo hidr6geno, acido sulthfdrico, di6xi-

I do de carbono, metano, amoniaco, acidocianhfdrico y otros compuestos mas delos que se usan en experimentos de sfnte-

I sis prebi6tica. En 1981 John B. Corliss, unmicrobi6logo que habfa participado en laexpedici6n y que encontr6 microbios ex-

I trem6filos viviendo a expensas de las chi-meneas, propuso junto con John A Ba-ross y Sarah Hoffman que la vida se habfa

I originado en estos ambientes.Hasta hace un par de afios esta posibili-

dad parecfa apoyada por arboles filogene-ticos que, segun algunos, indicaban nos61o la antigtiedad de los extrem6filos ha-Ilados sino tambien el caracter termoft1i-co del ultimo ancestro comun a todos losorganismos contemporaneos (ver artfcu-

I 10 sobre extremofilos en este mismo nu-I mero). Sin embargo, la hipotesis de un

origen caliente para la vida terrestre seI encuentra rodeada de escepticismo cre-

ciente: en primer lugar, los analisis evolu-

tivos de Nicolas Galtier y otros investiga-I dores franceses han arrojado dudas sobre

la antigtiedad de la hipertermofilia y, parotra parte, cada vez es mas evidente que

I las condiciones extremas de calor y pre-sion que prevalecen en las chimenaS sub-marinas no favorecen la formacion de

I compuestos organicos, sino mas bien sudestruccion. Es facil comprender la con-fusion que debe despertar entre quienes

I se asoman a las discusiones sobre el ori-gen de la vida el sinnumero de teorfas an-tagonicas en juego. Sin embargo, una lec-tura cuidadosa demuestra que muchas deestas ideas no son sino variantes de la teo-ria de la sopa primordial. En realidad, elprincipal rival de la teorfa heterotrofa delorigen de la vida no proviene ni de las chi-menas submarinas ni de los compuestosorganicos extraterrestres, sino de la pro-

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 espectacularexperimentado por numerosas discipli-nas cientfficas, sobre todo en el campode las ciencias biol6gicas, indica quemuchas 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 reconocimientodel papel central que el material geneti-co debe haber jugado desde un principio.

eredero de una vision tradi-cional del darwinismo, Opa-rin estaba convencido de que

--' el origen de la vida habfa si-do un proceso lento que necesito milesde millones de afios para tener lugar.Ahora sabemos que no Cue asf. La eviden-cia fosil, tanto morfologica como qufmi-ca, ha demostrado que la vida apareciopoco tiempo despues de la consolidacionde la corteza terrestre y la formacion de lahidrosfera. Aceptar un origen rapido de lavida, sin embargo, no afecta a la estructu-ra central de la teorfa de Oparin, comotampoco 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 Imecanismos de incorporacion directa decompuestos organicos prebioticos. Per-sonalmente creo que hay que ser eclecti-co: aunque algunos prefieren apostar poruna sola Cuente de compuestos organi-cos, es posible que la sopa primitiva sehaya formado no solo gracias a procesos Iendogenos -aquf pudo haber contribuidola accion catalftica de sulCuros metalicoscomo la pirita-, sino tambien que hayasido condimentada con el materialIlego de Cuera a bordo --teoritos. Mas aun, dada latermica de la mayor(a de

organicas,como un

s aun de constituir, por si solos, una10straci6n tajante del origen aut6tro-le la vida. Y, por otra parte, no existea que indique que la vida pueda haberido de meras redes metab61icas en au-::ia de material genetico.)ebemos desechar las ideas de Opa-.Me parece que la respuesta debe serativa. Como 10 ha resumido reciente-rte Iris Fry en su libro The Emergen-.f Life on Earth, la teoria de Oparin'e la aparici6n de los primeros seres's no es una mera acumulaci6n me-ica de datos, sino una propuesta evo-la dotada de una estructura 16gica,) contenido filos6fico y metodol6gi-ataliz6 el desarrollo de un programa

I do u~d-d;-i~~la ciencia.

El ha/lazgo en 1977 dechimeneas volccinicassubmarinas (izquierda),en cugas emanacionessulfurosas g mug calientesviven bacterias extrem6lilascomo la Staphylothermusmarinus (aniba), hizopensar a algunos dentilicosque la vida se origin6en el rondo del mat:

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