CMYK Lomo 23 mm 14,5 x 23 cm LOS DIEZ NICK LANE GRANDES · 2015-03-09 · MATT RIDLEY, autor de...

L O S DI E ZGR A N DE S

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ECMYK Lomo 23 mm 14,5 x 23 cm

NICK LANE es bioquímico y profesor honorario del University College London. Es autor de cuatro libros galardonados con diversos premios y distinciones, entre ellos el Royal Society Science Book Prize y el Book of the Year de The Economist y The Sunday Times.Actualmente reside en Londres y escribe para Nature, Scienti�c American y New Scientist, entre otras publicaciones.

Otros títulos

Una herencia incómodaNICHOLAS WADE

Breve historia de la cienciaPATRICIA FARA

La piedra filosofalJOSEP MUÑOZ

¿Soy un mono?FRANCISCO J. AYALA

El último supervivienteCHIP WALTER

El pulgar del violinistaSAM KEAN

Darwin en el supermercadoMARK NELISSEN

Grandes cuestiones. EvoluciónFRANCISCO J. AYALA

Todo sobre nuestro mundoCHRISTOPHER LLOYD

Un cometa en la cocteleraFLORIAN FREISTETTER

Cerebro y libertadJOAQUÍN FUSTER

La cuchara menguanteSAM KEAN

Guía de la Tierra y el espacioISAAC ASIMOV

No tan elementalDANIEL TUBAU

Imágenes de cubierta: © Dmitri Gomon, K. Narloch-Liberra, Luis Carlos Torres,

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Diseño de cubierta: J. Mauricio Restrepo

Los diez grandes inventos de la evolución es un nuevo y esclarecedor estudio sobre los diez avan-ces principales de la biología, brillantemente explicados por uno de los jóvenes bioquímicos británicos más destacados.

Partiendo de los últimos hallazgos científicos en biología, geología, química y física, Nick Lane reconstruye la maravillosa e increíble historia de la vida en la Tierra con una minuciosidad sober-bia e inesperada, que sin duda atraerá por igual a los ávidos de saber y a los sabios.

«Si Charles Darwin saliera de la tumba, le daría este magní�co libro para que se levantara más rápido.»

MATT RIDLEY, autor de Genoma

«Un escrito fascinante y hermoso que cuenta los grandes misterios de la vida. Es una lectura que da una verdadera visión dentro del pensa-miento cientí�co de qué es el puzzle de la evolu-ción. ¡Imprescindible!»

IAN STEWART, autor de ¿Juega Dios a los dados?

«Un escritor que no teme pensar en grande.»

FRANK WILCZEK, Premio Nobel de Física en 2004

10122291PVP 18,90 e

Nick Lane

Los diez grandes inventos de la evolución

Traducción de Joan Soler Chic

vida ascendente 10/9/09 13:48 Página 3

Título original:Life Ascending

© 2008, Nick Lane

© 2009 de la traducción: Joan Soler Chic

1.a edición en esta presentación: abril de 2015Edición anterior: octubre de 2009

Derechos exclusivos de edición en españolreservados para todo el mundoy propiedad de la traducción:

© 2009 y 2015: Editorial Planeta, S. A.Avda. Diagonal, 662-664 - 08034 Barcelona

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ISBN: 978-84-344-1964-3

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Los diez grandes inventos de la evolucio?n (cre?ditos):Maquetación 1 27/2/15 13:44 Página 1

Índice

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1. El origen de la vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172. ADN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473. Fotosíntesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 774. La célula compleja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1095. Sexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1436. Movimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1737. Visión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2058. Sangre caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2439. Conciencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

10. Muerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

Epílogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339Notas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341Lista de ilustraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363Bibliografía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367Índice temático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379

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El origen de la vida

Desde fuera del globo que gira

La noche seguía rápidamente al día. Por entonces, en laTierra un día duraba sólo cinco o seis horas. El planeta girabaa toda pastilla sobre su eje. La Luna colgaba suspendida en elcielo, pesada y amenazadora, mucho más cerca, y por tantoparecía mucho mayor que en la actualidad. Las estrellas no bri-llaban casi nunca, pues la atmósfera estaba llena de niebla espe-sa y polvo, si bien espectaculares estrellas fugaces se deslizabana menudo por el cielo nocturno. El Sol, cuando era posible lle-gar a verlo a través de la monótona niebla roja, era acuoso ydébil, sin el vigor de su apogeo. Los seres humanos no podríansobrevivir en un lugar así. Nuestros ojos no se saldrian de susórbitas ni estallarian, como quizá pudiera pasar en Marte; peronuestros pulmones no encontrarían oxígeno. Lucharíamosdurante un minuto desesperado y nos asfixiaríamos.

La Tierra tenía un nombre inadecuado. Habría sido mejor«mar». Incluso hoy los mares cubren las dos terceras partes delplaneta, dominando las imágenes desde el espacio. Antes, laTierra era agua prácticamente en su totalidad, salvo por unascuantas islas volcánicas que asomaban a través de las turbulen-tas olas. Sometidas a esa Luna amenazadora, las mareas erancolosales, acaso de centenares de metros. Los impactos de aste-roides y cometas eran menos frecuentes que antes, cuandoalgunos desprendieron pedazos de la Tierra que formaron laLuna. Sin embargo, aun en este período de relativa calma, nor-malmente los mares hervían y se agitaban. También borbota-

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ban abajo. La corteza estaba llena de grietas, magma brotadodel interior y solidificado, y los volcanes mantenían una presen-cia constante del subsuelo. Era un mundo desequilibrado, unmundo de actividad agitada, el bebé febril de un planeta.

Era un mundo en el que surgió la vida hace 3.800 millonesde años, quizás animada por algo de la agitación del propio pla-neta. Lo sabemos porque unas cuantas partículas de esa épocapasada han sobrevivido a los agitados eones hasta el día de hoy.Dentro de ellas están atrapadas las más diminutas motas decarbono que llevan en su composición atómica la huella casiinconfundible de la propia vida. Si esto parece un pretextoendeble para una afirmación contundente, quizá lo sea; entrelos expertos no existe un consenso absoluto. Pero quitemosunas cuantas capas más en la cebolla del tiempo y, hace unos3.400 millones de años, vemos que las señales de vida soninequívocas. Entonces el mundo bullía de bacterias, que deja-ron su marca no sólo en firmas de carbono sino también enmicrofósiles de muchas formas diferentes así como en esascatedrales abovedadas de la vida bacteriana, los estromatolitosde un metro de altura. Las bacterias dominaron el planetadurante otros 2.500 millones de años, antes de que en los regis-tros fósiles aparecieran los primeros organismos verdadera-mente complejos. Según algunos, todavía dominan, pues elrelumbrón de las plantas y los animales no puede competir conlas bacterias en lo referente a la biomasa.

¿Cómo era la Tierra temprana que insufló vida por prime-ra vez en elementos inorgánicos? ¿Somos únicos o sumamenteraros, o era nuestro planeta uno entre mil millones de criade-ros desparramados por el universo? Según el principio antrópi-co, esto apenas importa. Si la probabilidad de vida en el univer-so es una entre mil billones, entonces en mil billones deplanetas hay exactamente una posibilidad de que surja la vidaen alguna parte. Y como nosotros nos hallamos en un planetavivo, obviamente debemos de vivir en el planeta en cuestión.Por muy excepcional que sea la vida, en un universo infinitosiempre hay una probabilidad de que aparezca vida en un pla-neta, y nosotros seguramente vivimos en él.

Si el lector considera insatisfactorias las estadísticas dema-siado superficiales, como me sucede a mí, he aquí otra respues-ta insatisfactoria, propuesta nada menos que por los estadistas

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de la ciencia Fred Hoyle y Francis Crick. La vida comenzó enalgún otro sitio e «infectó» nuestro planeta, por casualidad opor las maquinaciones de alguna inteligencia extraterrestre decarácter divino. Quizá fue así –¿quién se arriesgaría a decir queno?–, pero la mayoría de los científicos tendrían motivos paraevitar esta clase de razonamiento: vendrían a decir que la cien-cia no puede responder a la pregunta antes de habernos toma-do siquiera la molestia de considerar si la ciencia puede, dehecho, dar esa respuesta. La habitual razón para buscar la sal-vación en otra parte del universo es el tiempo: en la Tierra noha habido suficiente tiempo para que evolucionara la asombro-sa complejidad de la vida.

Pero ¿quién lo dice? El Premio Nobel Christian de Duve,igualmente eminente, sostiene en resumidas cuentas, y contoda vehemencia, que el determinismo de la química significaque la vida tuvo que surgir deprisa. En esencia, dice, las reac-ciones químicas o se producen con rapidez o no se producen;si una reacción tarda un milenio en concluir, es probable queen el ínterin todos los reactantes simplemente se disipen o sedescompongan, a menos que sean continuamente reabasteci-dos por otras reacciones más rápidas. El origen de la vida eradesde luego un asunto concerniente a la química, por lo que seaplica la misma lógica: las reacciones básicas de la vida hantenido lugar de manera espontánea y rápida. Así que, para DeDuve, es mucho más probable que la vida evolucione en 10.000años que en diez mil millones.

No podemos saber cómo empezó realmente la vida en laTierra. Aunque lográsemos producir bacterias o microbios quesurgieran del remolino de sustancias químicas reaccionandoen un tubo de ensayo, no podríamos saber si así fue como seinició verdaderamente la vida en nuestro planeta, sino sólo queestas cosas son posibles, y acaso más probables de lo que pensá-bamos en otro tiempo. Sin embargo, la ciencia no trata deexcepciones sino de reglas, y las reglas que rigen la apariciónde la vida en nuestro planeta deben ser de aplicación en todoel universo. La búsqueda del origen de la vida no es un inten-to de reconstruir lo que pasó a las seis y media de la mañana deun jueves del año 3.851.000.000 a.C., sino de hallar las reglasgenerales que han de regular la aparición de cualquier tipo devida, en cualquier parte del universo, y especialmente en nues-

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tro planeta, el único ejemplo que conocemos. Aunque casi conseguridad el relato que contaremos no es exacto en todos susdetalles, sí es, a mi juicio, verosímil en líneas generales. Quieroponer de manifiesto que el origen de la vida no es el gran mis-terio que a veces se da a entender, sino que la vida emerge,quizá casi inevitablemente, del giro de nuestro globo.

La ciencia no trata sólo de reglas, naturalmente; tambiénse ocupa de los experimentos que dilucidan las reglas. Nuestrorelato comienza en 1953, un annus mirabilis marcado por lacoronación de la reina Isabel II, la ascensión al Everest, la muer-te de Stalin, el descubrimiento de la estructura del ADN, y el nomenos importante experimento de Miller-Urey, origen simbóli-co de las investigaciones sobre el origen de la vida. En esaépoca, Stanley Miller era un empecinado estudiante de docto-rado en el laboratorio del Premio Nobel Harold Urey; murióquizás algo amargado en 2007, defendiendo opiniones quehabía mantenido valientemente durante medio siglo. De todosmodos, al margen del destino de sus ideas particulares, el ver-dadero legado de Miller fue el campo en el que cimentó susnotables experimentos, cuyos resultados todavía hoy conservanla capacidad de asombrar.

Miller llenó un gran matraz de vidrio con agua y una mez-cla de gases para simular lo que para él era la composición pri-mordial de la atmósfera de la Tierra. Se cree (gracias a la espec-troscopia) que los gases elegidos constituían la atmósfera deJúpiter, y se daba razonablemente por sentado que algunostambién abundaban en la Tierra joven, a saber, el amoníaco, elmetano y el hidrógeno. Miller hizo pasar chispas eléctricas poresta mezcla para simular rayos y aguardó. Al cabo de unos días,unas semanas, unos meses, tomó muestras y las analizó paradeterminar exactamente qué estaba cocinando. Y sus conclu-siones superaron incluso sus imaginaciones más disparatadas.

Estaba cocinando una sopa primordial, una mezcla cuasi-mítica de moléculas orgánicas, entre ellas algunos aminoáci-dos, los componentes básicos de las proteínas y probablemen-te las moléculas más simbólicas de la vida, sin duda en esaépoca, antes de que el ADN se hiciera famoso. Lo más sorpren-dente es que los aminoácidos contenidos en la sopa de Miller

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solían ser los mismos que los utilizados por la vida, y no otrossacados al azar de un gran depósito de estructuras potenciales.En otras palabras, Miller electrificó una mezcla simple de gases,y en ella cuajaron todos los componentes básicos de la vida.Fue como si hubieran estado esperando que les dieran la opor-tunidad de existir. De repente el origen de la vida parecía fácil.La idea seguramente captaba algo del espíritu de la época,pues la noticia salió en la portada de la revista Time, una publi-cidad sin precedentes tratándose de un experimento científico.

Con el tiempo, sin embargo, la idea de la sopa primordialperdió aceptación. Su suerte alcanzó el punto más bajo cuandodiversos análisis de rocas antiguas dejaron claro que en la Tierrajamás habían abundado el metano, el amoníaco y el hidróge-no, al menos no después del gran bombardeo de asteroides.Este colosal bombardeo hizo trizas la primera atmósfera denuestro planeta y la arrastró al espacio. Simulaciones másrealistas de la atmósfera primigenia resultaron decepcionan-tes. Si hacemos pasar descargas eléctricas a través de unamezcla de dióxido de carbono y nitrógeno con trazas de meta-no y otros gases, la producción de moléculas orgánicas dismi-nuye de manera deprimente. Apenas un aminoácido a la vista.La sopa primordial acabó siendo poco más que una curiosi-dad, aunque todavía una excelente demostración de que eraposible fabricar moléculas orgánicas con medios sencillos enel laboratorio.

Se rescató la sopa gracias a la detección de abundantesmoléculas orgánicas en el espacio, sobre todo en cometas ymeteoritos, algunos de los cuales parecían componerse casitotalmente de hielo sucio y moléculas orgánicas y presentabanuna selección de aminoácidos extraordinariamente similar a lade los formados por los gases electrificadores. Más allá del sor-prendente hecho de su existencia, empezaba a parecer como sihubiera algo especialmente favorecido en las moléculas de lavida –un pequeño subconjunto en la inmensa biblioteca detodas las moléculas orgánicas posibles–. El gran bombardeo de asteroides adquiría ahora un aspecto muy distinto: ya nosimplemente destructivos, los impactos llegaron a ser la fuenteesencial de todas las moléculas orgánicas y de agua necesariaspara que la vida iniciara su andadura. La sopa no era autócto-na de la Tierra, sino que llegaba desde el espacio exterior. Y

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aunque la mayoría de las moléculas orgánicas habrían reventa-do debido al golpe, ciertos cálculos sugieren que pudo habersobrevivido un número suficiente de ellas para hacer una pro-visión de sopa.

Aun no siendo exactamente la semilla vital procedente delespacio defendida por el cosmólogo Fred Hoyle, la idea enlaza-ba los orígenes de la vida, o al menos la sopa, con la estructuradel universo. La vida ya no era una excepción solitaria, sinouna constante cosmológica magistral, inevitable como la grave-dad. Ni que decir tiene que a los astrobiólogos les encantaba laidea. A muchos aún les encanta. Aparte de ser una idea grata,les daba seguridad profesional.

La sopa también resultaba grata al paladar de la genéticamolecular, en especial la noción de que todo en la vida tieneque ver con replicantes, sobre todo genes, compuestos de ADNo ARN, que pueden copiarse fielmente a sí mismos y pasar a lageneración siguiente (en el próximo capítulo, más sobre esto).Es indudablemente cierto que la selección no puede producir-se sin alguna clase de replicante, y es igual de cierto que la vidasólo puede desarrollar complejidad auspiciada por la selecciónnatural. Para muchos biólogos moleculares, por tanto, el ori-gen de la vida es el origen de la replicación. Y una sopa encajamuy bien con esta idea, pues al parecer procura todos los com-ponentes necesarios para que los replicantes en competenciacrezcan y se desarrollen. En una sopa buena y espesa, los repli-cantes cogen lo que necesitan, forman polímeros más largos ycomplejos, y a la larga manipulan otras moléculas para conver-tirlas en estructuras complicadas como las proteínas y las célu-las. Según esta perspectiva, la sopa es un mar de letras retor-ciéndose, que esperan sólo que la selección natural las saque ylas transforme en una prosa incomparable.

Por todo esto, la sopa es una idea perniciosa. Pero no por-que sea necesariamente errónea –de hecho quizá una vez hubouna sopa primordial, si bien más diluida de lo que se afirmabaal principio–. Es perniciosa porque la noción de una sopa desvióla atención de los verdaderos puntales de la vida durante déca-das. Cojamos una lata grande y esterilizada de sopa (o de man-tequilla de cacahuete) y dejémosla ahí unos millones de años.¿Surgirá vida de ahí? No. ¿Por qué no? Porque, abandonado asu suerte, el contenido no hará otra cosa que descomponerse.

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Si agitamos la lata enérgicamente, no conseguiremos nadamejor, pues la sopa se descompondrá aún más rápido. Una des-carga esporádica y masiva en forma de rayos quizá convenza aunas cuantas moléculas pegajosas de que se aglutinen en gru-pos, pero es mucho más probable que vuelvan a resultar desme-nuzadas en trocitos. ¿Se podría crear en una sopa una pobla-ción de replicantes sofisticados? Lo dudo. Como decía elviajero de Arkansas, «no se puede llegar allí desde aquí». No estermodinámicamente aceptable, por el mismo motivo que nose puede resucitar un cadáver electrocutándolo una y otra vez.

Termodinámica es una de esas palabras que es mejor evi-tar en un libro que pretende ser popular, aunque es más atrac-tiva si la vemos como lo que es: la ciencia del «deseo». La exis-tencia de átomos y moléculas está dominada por «atracciones»,«repulsiones», «necesidades» y «descargas», hasta el punto deque llega a ser prácticamente imposible escribir sobre químicasin caer en una especie de antropomorfismo cachondo. Lasmoléculas «quieren» perder o ganar electrones, atraer cargasopuestas, repeler cargas iguales o cohabitar con moléculas decarácter semejante. Una reacción química tiene lugar de mane-ra espontánea si todos los compañeros moleculares quierenparticipar, o acaso éstos sean presionados por una fuerza supe-rior para reaccionar a regañadientes. Y desde luego a algunasmoléculas que quieren realmente reaccionar les cuesta superarsu timidez innata. Un poco de coqueteo discreto quizá origineuna liberación masiva de lujuria, una descarga de pura energía.A lo mejor debería dejarlo aquí.

Mi idea es que la termodinámica hace que el mundo gire.Si dos moléculas no quieren reaccionar, no será fácil conven-cerlas; si quieren reaccionar, lo harán, aunque tarden un tiem-po en superar su timidez. Nuestra vida está impulsada pornecesidades y deseos de esta clase. Las moléculas de la comidaquieren de veras reaccionar con el oxígeno, pero por suerte nolo hacen espontáneamente (son tímidas ante el contacto), de locontrario acabaríamos envueltos en llamas. Sin embargo, lallama de la vida, la combustión lenta que nos sustenta, es exac-tamente una reacción de este tipo: el hidrógeno desprendidode los alimentos reacciona con el oxígeno para liberar toda laenergía que necesitamos para vivir.1 En el fondo, toda la vidaestá sustentada por una «reacción principal» de un tipo similar:

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una reacción química que quiere producirse, y libera energíaque puede ser utilizada para accionar todas las reaccionessecundarias que constituyen el metabolismo. Toda esta ener-gía, toda nuestra vida, se reduce a la yuxtaposición de dosmoléculas en total desequilibrio entre sí, hidrógeno y oxígeno:dos cuerpos opuestos que conforman una feliz unión molecu-lar, con una abundante descarga de energía, que deja sólo unpequeño charco de agua caliente.

Y éste es el problema con la sopa primordial; es termodi-námicamente sosa. En la sopa no hay nada en especial quequiera reaccionar, al menos no del modo en que quierenreaccionar el hidrógeno y el oxígeno. No hay desequilibrio nifuerza impulsora que empuje la vida arriba, arriba, por laempinada colina energética hasta la formación de polímerosrealmente complejos, como las proteínas, los lípidos, los poli-sacáridos, y de manera particular el ARN y el ADN. La idea deque replicantes como el ARN fueron los primeros fragmentosde vida, anterior a cualquier fuerza impulsora termodinámica,es, en palabras de Mike Russell, «como quitarle el motor a uncoche y esperar que el ordenador regulador se encargue de laconducción». Pero, si no procedía de una sopa, ¿de dónde pro-cedía el motor?

La primera pista de una respuesta apareció a principios dela década de 1970, cuando se observaron columnas cada vezmayores de agua templada en la falla de las Galápagos, no lejosde las islas Galápagos. Las islas cuya riqueza en otro tiemposembró en la mente de Darwin la semilla del origen de las espe-cies ofrecían ahora, muy apropiadamente, una pista del origende la vida misma.

Durante unos años pasó poca cosa. En 1977, ocho años des-pués de que Neil Armstrong pisara la Luna, el batiscafo ameri-cano Alvin descendió a la falla en busca de las chimeneas hidro-térmicas marinas que probablemente originaban los penachosde agua templada, y como era de esperar las encontró. De todosmodos, aunque su existencia apenas causó sorpresa, la puraexuberancia de vida en las profundidades oscuras como boca de lobo supuso una verdadera conmoción. Había ahí gusanos detubo (tubícolas) gigantes, algunos de hasta dos metros y medio,

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Fig. 1.1. Chimenea negra (o humero negro, fumador, o fumarola oceá-nica), de origen volcánico, el humo emitido a 350 ºC, en la placa de Juan deFuca, nordeste del océano Pacífico. El marcador tiene un metro de altura.

Fig. 1.2. Nature Power, una chimenea alcalina activa de 30 metros dealtura en Lost City, que se eleva desde el sinuoso lecho de roca. Las zonas emi-soras activas aparecen en blanco más brillante. El marcador tiene un metrode altura.


mezclados con almejas y mejillones grandes como platos. Si enlas profundidades marinas no son infrecuentes los gigantes–pensemos en el calamar–, su gran abundancia era pasmosa.Las densidades de población en las chimeneas de las profundi-dades marinas son comparables a las de los bosques ecuatoria-les o los arrecifes de coral, pese a ser impulsadas por las exhala-ciones de las chimeneas y no por el Sol.

Quizá lo más espectacular de todo sean las propias chime-neas, que pronto adquirieron el nombre de «chimeneasnegras» (véase fig. 1.1). En todo caso, resulta que las de la fallade las Galápagos eran un asunto menor en comparación conalgunas de las otras 200 áreas de chimeneas descubiertas desdeentonces, diseminadas por las cordilleras marinas del Pacífico,el Atlántico y el Índico. Tambaleantes chimeneas negras, algu-nas altas como rascacielos, bombean nubes de humo negro almar de encima. El humo no es realmente tal, sino achicharran-tes sulfuros metálicos que invaden el agua brotando de la cal-dera magmática de abajo, ácidos como el vinagre, y que alcan-zan temperaturas de 400 ºC en la apabullante presión del fondodel mar antes de precipitarse a las aguas frías. Las propias chi-meneas se componen de minerales de azufre como la pirita dehierro (más conocida como oro del tonto), que se separan delhumo negro, acumulándose en gruesos depósitos esparcidosen amplias áreas. Algunas chimeneas crecen a ritmos asombro-sos, hasta treinta centímetros en un día, y pueden alcanzar lossesenta metros antes de desmoronarse.

Este mundo extraño y aislado parecía una visión del infier-no, y venía repleto de azufre y del hedor nauseabundo de sul-furo de hidrógeno que emanaba de las chimeneas. Segu-ramente, sólo la trastornada mente de El Bosco habría podidoimaginar los gusanos gigantes, sin boca ni ano, o los camaronesciegos, apiñándose en multitudes incontables en los salientesde debajo, grotescos como una plaga de langostas. No es que lavida en las chimeneas soporte estas condiciones infernales, esque no puede existir sin ellas, le sientan de maravilla. Pero¿cómo es eso?

La respuesta está en el desequilibrio. Cuando el agua delmar se filtra hasta el magma de debajo de las fumarolas, secalienta muchísimo y se carga de minerales y gases, especial-mente sulfuro de hidrógeno. Las bacterias sulfurosas pueden

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extraer hidrógeno de esta mezcla y unirlo al dióxido de carbo-no para formar materia orgánica. La reacción constituye labase de la vida en las chimeneas, permitiendo a las bacteriasprosperar sin input directo del sol. De todos modos, la transfor-mación de dióxido de carbono en materia orgánica requiereenergía, y para proporcionarla las bacterias sulfurosas necesi-tan oxígeno. La reacción del sulfuro de hidrógeno con el oxí-geno libera la energía que acciona el mundo de las chimeneas,y es equivalente a la reacción del hidrógeno y el oxígeno queacciona nuestra propia vida. Los productos son agua, comoantes, pero también azufre elemental, el bíblico fuego delinfierno que da su nombre a las bacterias sulfurosas.

Vale la pena señalar que las bacterias no tienen un usodirecto para el calor ni para ningún otro aspecto de la chime-nea, fuera del sulfuro de hidrógeno emitido.2 Este gas no esintrínsecamente rico en energía; lo que procura energía es lareacción con el oxígeno, y ésta depende de la interrelación de laschimeneas y el mar, la yuxtaposición de dos mundos en desequi-librio dinámico. Sólo las bacterias que viven junto a las chime-neas, que beben simultáneamente de ambos mundos, puedenllevar a cabo estas reacciones. Los propios animales de la chime-nea pastan en la maraña bacteriana, en el caso de los camaro-nes, o alimentan las bacterias dentro de sí mismos, como si aten-dieran una granja interior. Esto explica por qué, por ejemplo,los gusanos de tubo gigantes no necesitan tracto intestinal: sonalimentados desde dentro por manadas de bacterias. Sin embar-go, el requisito estricto de suministrar tanto sulfuro de hidróge-no como oxígeno plantea a los animales huéspedes algunosdilemas interesantes, pues dentro de sí mismos deben reunir unpoco de los dos mundos. Buena parte de la curiosa anatomía delos gusanos de tubo deriva de esta rígida obligación.

Las condiciones del mundo de las chimeneas no tardaronmucho en interesar a los científicos que estudiaban el origende la vida, el primero de los cuales fue el oceanógrafo JohnBaross, de la Universidad de Washington en Seattle. Las chime-neas resolvieron inmediatamente muchos de los problemas dela sopa, sobre todo el de la termodinámica; en ese humo negrono había ningún equilibrio. Dicho esto, la interrelación entrelas chimeneas y los mares habría sido bastante diferente en laprimera época de la Tierra, pues entonces el oxígeno escaseaba

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o faltaba del todo. La fuerza motriz no habría podido ser la reac-ción del sulfuro de hidrógeno y el oxígeno, como en la respira-ción moderna. En cualquier caso, la respiración, a escala celu-lar, es un proceso complejo que seguramente tardó tiempo enevolucionar; no pudo haber sido la fuente primordial de ener-gía. En vez de ello, según el iconoclasta químico alemán y abo-gado especialista en patentes Günter Wächtershäuser, el primermotor de la vida fue la reacción del sulfuro de hidrógeno con elhierro para formar pirita de hierro, una reacción que se produ-ce espontáneamente y que libera una pequeña cantidad deenergía que puede ser capturada, al menos en principio.

Wächtershäuser propuso, para el origen de la vida, unesquema químico que no se parecía a ninguna otra cosa. Laenergía liberada en la formación de piritas no basta para trans-formar el dióxido de carbono en materia orgánica, por lo quea Wächtershäuser se le ocurrió que el monóxido de carbonoera un intermediario más reactivo; de hecho, este gas se detec-ta en las chimeneas ácidas. También promovió otras reaccionesorgánicas lentas con diversos minerales de hierro-azufre, queparecían tener extraños poderes catalizadores. Y encima, él ysus colegas consiguieron realizar muchas de estas reaccionesteóricas en el laboratorio, con lo que se probó que no eran sóloverosímiles. Fue un tour de force que acabó con décadas deideas sobre el origen de la vida y evocó un entorno infernalconstituido por los ingredientes más inesperados, en esenciasulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono y pirita de hierro–dos gases tóxicos y el oro del tonto–. Tras leer el trabajo deWächtershäuser, un científico comentó que había sido comoandar a trompicones por un documento científico llegadodesde finales del siglo xxi por el túnel del tiempo.

Pero ¿tiene razón? Wächtershäuser también ha recibidoduras críticas en parte porque es un auténtico revolucionario queha derribado ideas largamente aceptadas, en parte porque suestilo altivo suele exasperar a sus colegas, y en parte porqueel cuadro que dibuja despierta dudas legítimas. Quizá el defec-to más insoluble sea el «problema de la concentración», quetambién afecta a la idea de la sopa. Las moléculas orgánicasdeben disolverse en un mar de agua, por lo que es muy impro-bable que lleguen a encontrarse y reaccionen para formar polí-meros como el ARN y el ADN. No hay nada que las contenga.

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Wächtershäuser replica diciendo que todas sus reacciones pue-den tener lugar en la superficie de minerales como la pirita dehierro. No obstante, esto también presenta una dificultad, asaber: que las reacciones no pueden completarse si los produc-tos finales no son liberados de la superficie del catalizador.Todo se paraliza o se disipa.3

A mediados de la década de 1980, Mike Russell, actual-mente en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de Pasadena,sugirió una solución a todos estos problemas. Russell es unaespecie de bardo científico profético, propenso a los conjurosde la «geopoesía», y tiene una visión de la vida, enraizada en latermodinámica y la geoquímica, que a muchos bioquímicos lesparece un poco críptica. No obstante, a lo largo de las décadaslas ideas de Russell han atraído a un grupo cada vez mayor departidarios, que ven en su enfoque una solución excepcional-mente viable al problema del origen de la vida.

Wächtershäuser y Russell coinciden en que las chimeneashidrotérmicas son esenciales para el origen de la vida; pero,aparte de esto, donde uno ve negro, el otro ve blanco. Uno pos-tula vulcanismo, el otro su antítesis; uno prefiere ácidos, el otroálcalis. Para ser ideas que a veces se confunden, tienen muypoco en común. Me explicaré.

Las cordilleras submarinas, que albergan las chimeneasnegras, son la fuente de nuevo lecho marino que se extiende.Desde estos centros de actividad volcánica, el magma ascenden-te obliga poco a poco a las placas tectónicas contiguas a sepa-rarse, de modo que éstas se van apartando unas de otras a lavelocidad a la que crecen las uñas de los pies. Cuando estasplacas de avance lento chocan entre sí, lejos, una de ellas se veforzada a hundirse debajo de la otra, mientras ésta se hinca vio-lentamente en convulsiones petrificadas. El Himalaya, losAndes, los Alpes, todos aparecieron debido a la colisión de pla-cas tectónicas en la forma señalada. Pero el lento movimientode corteza nueva por el lecho marino también pone al descu-bierto rocas nuevas originadas en el manto, la capa que haydebajo de la corteza. Estas rocas dan lugar a un segundo tipode chimenea hidrotérmica, muy distinta de los humerosnegros, el tipo de chimenea por el que aboga el propio Russell.

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Esta segunda clase de chimenea no es volcánica, y no haymagma implicado. En vez de ello, depende de la reacción deesas rocas recién expuestas con el agua del mar. El agua no selimita a filtrarse en las rocas: reacciona físicamente con ellas;se incorpora a ellas, alterando su estructura para formarhidróxidos minerales como la serpentina (así llamada por suparecido con las escamas manchadas de verde de una serpien-te). Esta reacción con el agua marina dilata la roca, con loque ésta se agrieta y se fractura, lo que a su vez permite quepenetre más agua, perpetuándose así el proceso. La magnitudde estas reacciones es asombrosa. Se cree que el volumen deagua unido de este modo a la roca es igual al volumen de losmares mismos. A medida que se extiende el lecho marino, ala larga estas rocas dilatadas, hidratadas, se meten debajo deuna placa en proceso de colisión, y se calientan de nuevomuchísimo en el manto. Ahora sueltan el agua, que liberanen las entrañas de la Tierra. Esta contaminación con aguamarina impulsa la circulación convectiva en lo más profundodel manto, lo que obliga al magma a retroceder a la superfi-cie en las dorsales oceánicas y los volcanes. Por tanto, el tur-bulento vulcanismo de nuestro planeta está accionado engran medida por un continuo flujo de agua de mar a travésdel manto. Es lo que mantiene nuestro mundo en desequili-brio. Es el giro del globo.4

No obstante, la reacción del agua del mar con rocas pro-cedentes del manto hace algo más que impulsar simplementeel implacable vulcanismo del planeta. También libera energíaen forma de calor, junto con grandes cantidades de gases comoel hidrógeno. De hecho, la reacción transfigura todo lo disuel-to en el agua marina, como si fuera un espejo deformantemágico que reflejara imágenes grotescamente hinchadas en lasque todos los reactantes están cargados de electrones (técnica-mente se dice que están «reducidos»). El principal gas queemana es el hidrógeno, simplemente porque el agua de mar essobre todo agua; pero hay cantidades más pequeñas de otrosgases que recuerdan a la mezcla de Stanley Miller, muy útilespara generar los precursores de moléculas complejas como lasproteínas y el ADN. Así pues, el dióxido de carbono se transfor-ma en metano; el nitrógeno regresa como amoníaco, y el sulfa-to es eructado como sulfuro de hidrógeno.

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CMYK Lomo 23 mm 14,5 x 23 cm LOS DIEZ NICK LANE GRANDES · 2015-03-09 · MATT RIDLEY, autor de...

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