El comienzo de la vida
El comienzo de la vida
Desde una
perspectiva bioquímica, tres características distinguen a las células vivas de
otros sistemas químicos:
- la capacidad para duplicarse generación tras generación;
- la presencia de encimas, las proteínas complejas que son esenciales para las reacciones químicas de las que depende la vida, y
- una membrana que separa a la célula del ambiente circundante y le permite mantener una identidad química distinta.
- había muy poco o nada de oxígeno presente y
- los cuatro elementos primarios de la materia viva (hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno) estaban disponibles en alguna forma en la atmósfera y en las aguas de la Tierra primitiva.
El primer conjunto de hipótesis verificables acerca del origen de la vida
fue propuesto por A. I. Oparin y J. B. Haldane quienes, trabajando en forma
independiente, postularon que la aparición de la vida fue precedida por un
largo período de "evolución química". Hay un acuerdo general en dos
aspectos críticos acerca de la identidad de las sustancias presentes en la
atmósfera primitiva y en los mares durante este período:
La energía
necesaria para desintegrar las moléculas de estos gases y volver a integrarlas
en moléculas más complejas estaba presente en el calor, los relámpagos, los
elementos radiactivos y la radiación de alta energía del Sol.
Oparin
postuló que en las condiciones de la Tierra primitiva se formaron moléculas
orgánicas a partir de los gases atmosféricos que se irían acumulando en los
mares y lagos de la Tierra y, en esas condiciones (sin oxígeno libre),
tenderían a persistir. Al concentrarse algunas moléculas, habrían actuado sobre
ellas fuerzas químicas, las mismas que actúan sobre las moléculas orgánicas hoy
en día.
Estos
agregados plurimoleculares fueron progresivamente capaces de intercambiar
materia y energía con el ambiente. En estas estructuras coloidales -a las que
Oparin llamó coacervados (en cuyo interior podían optimizarse ciertas
reacciones) se habría desarrollado un metabolismo sencillo, punto de
partida de todo el mundo viviente.
Con estos
sistemas se pasó a una nueva etapa, la de evolución prebiológica. Los sistemas
constituyen un nuevo nivel de organización en el proceso del origen de la vida,
lo que implica el establecimiento de nuevas leyes. En los sistemas químicos modernos,
ya sea en el laboratorio o en el organismo vivo, las moléculas y los agregados
más estables tienden a sobrevivir, y los menos estables son transitorios. De
igual modo, dado que los sistemas presentaban heterogeneidad, los agregados que
tenían mayor estabilidad química en las condiciones prevalecientes en la Tierra
primitiva habrían tendido a sobrevivir.
S. Miller
aportó las primeras evidencias experimentales 29 años después de que Oparin
publicara su teoría. Los experimentos de laboratorio han mostrado que, en estas
condiciones, pueden formarse los tipos de moléculas orgánicas características
de los sistemas vivos. Otros experimentos han sugerido el tipo de procesos por
los cuales agregados de moléculas orgánicas pudieron haber formado estructuras
semejantes a células, separadas de su ambiente por una membrana y capaces de
mantener su integridad química y estructural. En el marco de la teoría de
Oparin, se desarrollaron modelos alternativos, entre otros, el de Sidney W. Fox
quien obtuvo estructuras proteicas limitadas por membrana -llamadas
microesferas proteinoides que podían llevar a cabo algunas reacciones químicas
análogas a las de las células vivas.
Si bien
estas microesferas no son células vivas, su formación sugiere los tipos de
procesos que podrían haber dado origen a entidades proteicas con mantenimiento
autónomo, distintas de su ambiente y capaces de llevar a cabo las reacciones
químicas necesarias para mantener su integridad física y química.
Todos los
biólogos acuerdan en que la forma ancestral de vida necesitaba un rudimentario
manual de instrucciones que pudiera ser copiado y transmitido de generación en
generación. La propuesta más aceptada es que el RNA habría sido el
primer polímero en realizar las tareas que el DNA y las proteínas llevan
a cabo actualmente en las células. Por errores de copia en su duplicación
habría aparecido una inmensa variedad de RNA; más tarde, estas moléculas
pasaron a ejercer control sobre la síntesis de proteínas. En una etapa
ulterior, las proteínas habrían reemplazado al RNA en la función de acelerar
las reacciones químicas. Mediante un proceso aún no esclarecido, la función de
almacenar la información genética habría sido transferida del RNA al DNA, que
es menos susceptible a la degradación química.
Posteriormente,
estas moléculas autorreplicantes se habrían introducido dentro de
compartimientos. Uno de los mayores interrogantes que permanece abierto es cómo
se produjo el pasaje de la química prebiótica a la aparición de la vida. Hasta
el día de hoy los científicos no han podido transformar en el laboratorio la
materia no viva en una célula funcional.
Sobre la
base de los estudios astronómicos y de las exploraciones llevadas a cabo por
vehículos espaciales no tripulados, parece que sólo la Tierra, entre los planetas
de nuestro sistema solar, sustenta vida. Las condiciones en la Tierra son
ideales para los sistemas vivos basados en moléculas que contienen carbono.
Frente a
las controversias sobre el origen de la vida, algunos científicos reconocidos
postularon que hasta las formas de vida más simples son demasiado complejas
para haber surgido mediante reacciones químicas al azar en el seno de una sopa
oceánica y ubicaron el origen de la vida en el espacio interestelar.
Sin
embargo, la vida podría ser muy distinta de como nosotros la conocemos. En el
caso de que la vida hubiera surgido en Marte en forma independiente, no habría
por qué esperar que ésta compartiera sus rasgos con la de los seres vivos
terrestres. El fenómeno de la vida podría haber sido resultado de una
combinación inimaginable de moléculas desconocidas y con propiedades
diferentes.
La
uniformidad que subyace a la vida en la Tierra -notablemente, todos los
organismos comparten un mecanismo de transmisión genética común basado en el
DNA- sugiere que toda la vida actual desciende de un único ancestro y, aunque
no sería imposible que hubieran existido otras formas de vida que se
extinguieron sin dejar rastros, no existen evidencias de ellas, ni siquiera por
un breve período.
¿Cómo surgieron las características, que distinguen
a las células vivas de otros sistemas químicos? ¿Cuál de ellas apareció primero
e hizo posible el desarrollo de las otras?
entrada de Unknown @ 7:03
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