Guía de estudio – Hipótesis sobre el origen de la vidaProfesor Gustavo Arriagada Bustamante

Introducción

El origen de la vida es una de las cuestiones más apasio-nantes de la biología, para la que el problema consistenen develar cuales fueron los procesos que originaron alos primeros organismos vivos. Los primeros en tratareste dilema, en forma propiamente científica, fueronOparin (1924) y Haldane (1928). Para ellos, las célulasvivas debieron haberse formado gradualmente a partirde materiales prebióticos presentes en la Tierra.

Principales hipótesis sobre el origen de la vida

1. Hipótesis del diseño inteligente

Esta hipótesis admite que el origen del Universo, de la vida y del ser humano son el resultado del accionar deliberado de un ser inteligente. Sus promotores afirman que el Universo está demasiado bien adaptado para la existencia de los organismos

vivos, como para pensar que es así solamente por casua-lidad o azar. Esto es una nueva versión de la anterior “Ciencia de la Creación”, la que se fundamenta en el Libro del Génesis del Antiguo Testamento.

¿De dónde viene este nombre? Fue creado para poder sortear un fallo judicial adverso... En 1987, el Tribunal Supremo de Estados Unidos (el equivalente norteamericanoa nuestra Corte Suprema) anuló una ley que obligaba a enseñar la “Ciencia de la Creación” en las clases de Cien-cias Naturales. Entonces, los manuales escolares que soste-nían las ideas creacionistas cambiaron las palabras “creación” y “creador” por “diseño inteligente” y “diseñador inteligente”.

Esta forma de pensar se ha propagado a través de distintas comunidades religiosas, que afirman que considerar al hombre y su capacidad de razonar como productos dela evolución es irracional, y que la teoría de la evolución no está realmente demos-trada.

2. Hipótesis de la panspermia

En 1884, el químico S. Arrhenius acuñó la palabra “panspermia” para referirse a la idea que la vida originada en un planeta puede instalarse en otro que sea apropiado.De esta manera sostenía que diminutas formas de vida, escapadas desde un plane-ta y transportadas por la radiación luminosa, se desplazarían a la deriva por el espa-cio, sembrando la vida en las galaxias. El principal contra argumento era que ningúnser vivo podía sobrevivir en el espacio debido a las bajísimas temperaturas y enormes cantidades de radiación.

La presencia de compuestos orgánicos1 en los restos de meteoritos caídos en la Tierra pareció confirmar a la panspermia. Sin embargo, posteriormente se supo que dichas sustancias podrían haberse formado a partir de reacciones químicas inorgáni-cas.1 Se entiende por molécula orgánica o compuesto orgánico a aquellas agrupaciones de átomos _o moléculas_ que contienen a

lo menos a un átomo de carbono.

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Deidad como diseñador inteligente.

Una variante más moderna de esta teoría, la panspermia dirigida busca sobrellevar el argumento anterior sosteniendo que la vida fue “sembrada” en nuestro planeta _y quizás en otros también_ por seres inteligentes, provenientes de civilizaciones avanzadas. Lo suficiente como para contar con los medios para viajar por el espacio a velocidades considerables y sin ser afectados por la radiación. Sin embargo, esta “solución” solamente puede servir para explicar el origen extraterrestre de la vida en nuestro planeta, pero no aporta nada con respecto a como es que la vida pudiera haber comenzado en el mundo de origen de los “sembradores”.

3. Hipótesis evolucionista de Oparin

La primera hipótesis del siglo XX del origen de la vida sobre la Tierra fue producto del bioquímico soviético Aleksandr Ivanovich Oparin (1894-1980). La mayoría de las explicaciones modernas sobre el origen de la vida, se basan en sus ideas: la aparición de la vida fue precedida por un largo periodo de evolución química.

La edad de la Tierra es de unos 4.500 a 4.600 millones de años, mientras que los fósiles más antiguos conocidos tienen unos 3.500 millones de años. Debieron pasar varios cientos de millones de años desde la formación del planeta hasta la aparición de las formas vivientes iniciales.La etapa inicial debió ser la formación de las moléculas orgánicas a partir de los materiales existentes en la Tierra primitiva, pero además se necesitaron:

a) Precursores químicos: una condición esencial para la formación de moléculas orgánicas. La atmósfera primitiva contenía metano (CH4), ácido sulfídrico (H2S), vapor de agua (H2O) y otras moléculas inorgánicas sencillas como hidrógeno gaseoso (H2) o amoniaco (NH3).

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Panspermia dirigida: alienígena sembrador deshaciéndose. (Film Prometeo)

¿Oparin o Haldane?

Aleksandr Oparin era un buen conocedor de la bioquímica de su tiempo y también de los conceptos y metodologías de los darwinistas. Afirmó que los compuestos orgánicos se originaron en la Tierra mucho antes que los seres vivos, los que se formaron a partir de ellos, por lo que la vida sería un nivel de la evolución de la materia. Originalmente publicada en ruso el año 1924, esta teoría fue ignorada por la comunidad científica occidental. En 1929, el genetista británico John Haldane publicó “El origen de la vida”, texto en el cual coincidía con Oparin en la idea de que los compuestos orgánicos era anteriores a los primeros seres vivos., y además en interpretar todo el modelo desde un punto de vista evolucionista. Por su parte, Oparin _que leyó el libro de Haldane_ publicó un segundo libro traducido al inglés “El origen de la vida sobre la Tierra” en 1936 , y en 1953 una tercera puesta al día de su trabajo.Oparin desarrolló sus ideas paso a paso, siempre apoyándolas en los aportes hechos por los nuevos descubrimientos.

b) Fuentes de energía. Principalmente la radiación ultravioleta proveniente del Sol, las descargas eléctricas de la atmósfera, la energía ionizante desprendida desde los elementos radioactivos y el calor proveniente de la actividad de los volcanes.

Al enfriarse la superficie terrestre, la condensación del vapor de agua daría lugar a los océanos primitivos. Los compuestos químicos podrían irse acumulando en ellos, y poco a poco, ir formando lo que se denomina caldo primordial.

3.1 El experimento de Miller: Oparin en el laboratorio

En 1953, el norteamericano Stanley Miller (1930-2007) comprobó experimentalmente la hipótesis de Oparin al realizar los primeros experimentos de síntesis prebiótica. Para ello creó un aparato de laboratorio en elcual reprodujo las condiciones de la atmósfera primitiva:hizo hervir agua con metano y amoniaco, sometiendo a esta mezcla a descargas eléctricas. Tras varios días, analizó el líquido resultante y encontró que estaban disueltas varias moléculas orgánicas _que no estaban al inicio_ entre la cuales habían aminoácidos.

Desde entonces, se ha seguido probando la síntesis prebiótica, modificando las condiciones experimentales y la mezcla de los gases. Gracias a esto, se han obtenido las purinas que existen en los ácidos nucleicos,pero aún no se logran obtener ni las pirimidinas, ni la desoxirribosa. Por lo tanto, aún no se logran sintetizar todos los nucleótidos necesarios para nuestro código genético.

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Aparato original de Miller

3.2 De la química prebiótica 2 a los primeros organismos

En el ambiente de la Tierra primitiva pudohaberse producido la concentración de lossolutos disueltos debido a la evaporación delcaldo oceánico que hubiera estado confinado3

en charcas superficiales. Estas porciones deocéano enriquecido de materia orgánica conel caldo primordial, primigenio o primitivo enque Oparin sitúa la formación de los coacervados.

4. El mundo de ARN

El ARN bien pudo ser la primera moléculacapaz de transmitir la herencia genética, loque se conoce como la hipótesis del “mundoARN”: en un ambiente con elevadaconcentración de sales minerales y nucleótidos se sintetizan espontáneamente pequeñas cadenas de ADN, que forman copias de sí mismas por el emparejamiento de las bases nitrogenadas complementarias4.

Este proceso podría haber ocurrido en un ambiente precelular, de forma que uniéndose fragmentos dispersos de información útil podría haberse originado la primera síntesis de proteínas dirigidas por un gen.

De acuerdo a la “teoría celular” vista en primero medio, una vez que exista un mecanismo que permita reproducir fielmente la información genética, se puede estar en presencia de un ser vivo.

4.1 Los coacervados

¿Qué son los coacervados? Se trata de microesferas estructuradas, que suspendidas en un medio líquido, encierran en su interior a moléculas simples, monómeros que realizan reacciones químicas sencillas. Además, la velocidad de las reacciones químicas que suceden en su interior es distinta que aquella de las reacciones químicas que ocurren en el medio externo. Y esto, bien podría ser el inicio de un metabolismo celular, ya que se puede considerar que el metabolismo se origina cuando las reacciones químicas que se suceden en un

estado inicial desordenado son llevadas hacia otro estado final de secuencias ordenadas.

Otra de sus cualidades es que los coacervados pueden crecer, y cuando su tamaño se hace excesivo, tienden a romperse espontáneamente, produciendo ejemplares “hijos” (¿Alguna semejanza con la mitosis o la división de las bacterias?)

La evolución abiótica5 desde las moléculas hasta los coacervados se ha confirmado experimentalmente en el laboratorio, pero aún se desconoce como ocurrió el paso desde estos agregados orgánicos hasta llegar al primer ser vivo. Sólo hay hipótesis.

2 Biótico, ca.- Característico de los seres vivos o que se refiere a ellos.3 Confinar.- Encerrar, recluir (poner en reclusión).4 Adenina (A) con uracilo (U), guanina (G) con citosina (C).5 No biótica, no viva.

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5. Nutrición de los primeros seres vivos y una atmósfera con oxígeno

Existe una estrecha relación entre las primeras etapas de la evolución de los seres vivos y las modificaciones de la atmósfera del planeta.

Los primeros seres vivos serían heterótrofos anaeróbios, por lo que para sobrevivir dependerían de las moléculas ricas en energía presentes en el caldo primordial. Al irse agotando los nutrientes, algunos de estos organismos siguieron un camino evolutivo que les permitió producir su propia materia orgánica, convirtiéndose en productores primarios.

La vía bioquímica más antigua parece ser la quimiosíntesis, por la cual algunas bacterias obtienen energía a partir de las reacciones químicas de oxidación6. Posteriormente, algunos otros organismos iniciarían una ruta propiamente fotosintética.

Conocer como funcionan la quimiosíntesis y la fotosíntesis de las bacterias permite imaginar los posibles pasos que tuvieron para que sugiera la fotosíntesis de los vegetales. Inicialmente, pudo ser un mecanismo destinado a obtener energía al combinar el CO2 con el H proveniente de los compuestos químicos como el H2S. En un momento posterior, al utilizar H2O, se liberaría oxígeno gaseoso (O2) lo que transformaría a la atmósfera: la volvería aeróbica y oxidante _tal cual es hoy_.

La existencia de una atmósfera oxidantecondujo al proceso respiratorio, lo quepermitió que los organismos aeróbios sereprodujeran a mayor velocidad que losanaeróbios.

Como el agua absorbe la radiaciónultravioleta que llega desde el Sol, losorganismos acuáticos tenían protección UVdesde antes, pero es a partir de la existenciade oxígeno atmosférico (O2) que se forma lacapa de ozono (O3) en la estratósfera. Estabarrera impide la llegada hasta la superficiede la radiación ultravioleta que alcanza a la Tierra, y que es capaz de hacer mutar a los ácidos nucléicos y a las proteínas. Una vez que se formá la capa de ozono, los seres vivos podrían comenzar la conquista del medio terrestre.

6 Química y biológicamente, la palabra oxidación no se relaciona necesariamente con el oxígeno. Es la capacidad que tiene un átomo o un ión de perder electrones. Se dice que el átomo o ión que los recibe es el “oxidante”, que al recibir los electrones del átomo que se está oxidando, se reduce.

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Fotosíntesis anaeróbia

Fotosíntesis aeróbica