Jan 282009
 
La vida es…Entre los fenómenos naturales, el origen de la vida se presenta como un hecho totalmente excepcional.
El estudio de tal fenómeno resulta extremadamente complejo, en cuanto que no es posible aplicar en este caso un método rigurosamente científico que tenga como prerrogativa la reproducibilidad del hecho.
La finalidad de esta exposición es la de acompañaros en un viaje que, partiendo de los extremos confines del espacio y del tiempo, os conduzca hasta aquél acontecimiento maravilloso que ha sido la aparición de la vida en la Tierra.
Desde las más lejanas galaxias, en los límites del cosmos accesibles a nuestros instrumentos, llegaremos al sistema solar y a nuestra Tierra, acompañada de su fiel satélite, cuya función no es sólo la de hacer claras las noches e inspirar a los poetas, sino incluso antes la de haber hecho posible el desarrollo de la vida.
Esta “historia”, según la hipótesis cosmológica actualmente más acreditada, tuvo inicio con la expansión de materia y energía a partir de un estado caracterizado por valores inimaginables de la densidad y la temperatura.
Después de otros diez mil millones de años, ha sucedido algo prodigioso: la materia tomaba vida, se animaba, se hacía capaz de reproducirse.
Esta exposición no pretende ciertamente explicar todos los “porqués” que surgen en la mente de un “observador inteligente” como es el hombre.
Y el porqué más esencial afecta precisamente a la vida.
¿Qué es verdaderamente la vida?
¿Un “accidente” de la naturaleza, o la culminación de una obra cuyo artífice ha calibrado el Universo de tal modo que, en un cierto instante de tiempo y lugar tuviera que emerger la vida?
Al principio del recorrido que os proponemos, hemos pensado que fuera útil retomar la definición de la “vida”: las primeras son puramente técnicas, como lo son las que pueden encontrarse normalmente en los textos de biología, otras reflejan la percepción que algunos grandes hombres tienen de la vida en su nivel más profundo: el del yo humano.

“La vida es un sistema químico capaz de perpetuarse y sujeto a una evolución darviniana.”
Es así para el programa de exobiología de la NASA

“La vida es un sistema autorregulable con alto contenido de información y capaz de reproducirse y evolución.”
Definición comúnmente adoptada por los biólogos

“La vida es sueño”
Calderón de la Barca

“La vida no es sueño”
Meeting de Rimini 1998

“Si la felicidad no existe ¿qué es entonces la vida?”
G. Leopardo, de la carta a un amigo francés

“… ¿qué es la vida?
es la sombra de un sueño que se escapa
la fábula breve e infinita
el verdadero inmortal que es el amor”
Giosuè Carducci, de ‘Jaufrè Rudel’

“La vida del hombre consiste en el afecto que principalmente lo sostiene y en el que encuentra su máxima satisfacción.”
Santo Tomás de Aquino, (ST II-Ilae q.179ª.1)

“La vida no es sino una sombra que camina; un pobre comediante que de pavonea y se agita, sobre la escena del mundo, por su hora, y después ya no se habla más; una fábula contada por un idiota, llena de rumor y furor, que no significa nada.”
William Shakespeare, da ‘Macbeth’

“La es algo nuestro, pero su consistencia, su desarrollo no es nuestro, aquello de lo que está hecha no es nuestro. La vida es tuya, pero aquello de lo que está hecha no es tuyo.”
Mons. Luigi Giussani, de ‘¿Se puede (¿verdaderamente?) vivir así?’

El observador atento, como quien ha colaborado a la realización de este trabajo, quedará estupefacto de la impresionante combinación de los acontecimientos que han dado origen al fenómeno de la vida.

El primer segundo

La descripción física del origen del Universo viene dada por la teoría del “Big Bang” según la cual, hace unos 15 mil millones de años, toda la masa y la energía de la que el Universo observable estaba constituido se contenía en un volumen análogo al de un pomelo.

Tuvo inicio un largo proceso de expansión que continúa todavía hoy, con el efecto de un enfriamiento progresivo del Universo (inicialmente a enormes temperaturas) permitiendo así poco a poco el emerger de nuevas formas estables más complejas.

Un segundo después del inicio de la expansión, el Universo está constituido por una mezcla de partículas elementales entre las cuales hay protones, neutrones, electrones, fotones y neutrinos como constituyentes del contenido de materia y energía. La temperatura del Universo es elevadísima (10 mil millones de grados, casi diez mil veces la que alcanza hoy el núcleo del Sol). La densidad alcanza los 10 Kg/cm3 (como si cien mil hombres se agolpasen dentro de un cubo de un metro de lado). La escala de las dimensiones del Universo en este momento es casi como la de nuestro Sol.

EN estas condiciones y de acuerdo con la ley de equivalencia entre masa y energía (E=mc2) acontece el que pares de fotones (rayos g) colisionan y se transforman en un par electrón-positrón: la radiación se transforma en materia y antimateria.

Existe por tanto un equilibrio entre la producción de pares y radiación. Cuando la temperatura, a causa de la expansión, baja más allá de un cierto valor crítico, la aniquilación domina sobre la formación de pares e- e+, y todos los electrones y positrones tenderían a aniquilarse. Lo mismo ocurre con el resto de los pares partícula-antipartícula.

Según este esquema la materia de la que estamos hechos no debería existir y el Universo debería únicamente estar constituido de energía. Pero por alguna razón aún desconocida, ha prevalecido ligerísimamente la materia sobre la antimateria: toda la materia de la que se compone el Universo observable está constituida por este pequeño “resto”.
Fiat lux

Después de unos tres minutos, la temperatura del Universo ha descendido a mil millones de grados y la densidad es análoga a la del agua (1 g/cm3).
La escala de sus dimensiones ha aumentado hasta hacerse unas cien veces mayor que la del Sol.
En estas condiciones, pueden desencadenarse los procesos que llevan a la formación de los núcleos de los átomos más ligeros.

La formación de estos núcleos acontece según las reacciones que se esquematizan en el gráfico:
Un protón y un neutrón colisionan y se unen para formar un núcleo de deuterio. Un núcleo de deuterio puede unirse a un protón para formar Helio3, o bien unirse a un protón para formar un núcleo de tritio. De este modo, combinando las especies que se van formando, se obtienen los núcleos atónicos de los elementos más ligeros, durante el proceso conocido como “nucleosíntesis cosmológica”.
Pasados los tres primeros minutos, el Universo está demasiado frío para poder continuar formándose nuevos núcleos. Aproximadamente el 30% de helio presente hoy en el Universo fue creado en estos tres primeros minutos.
Pasados 300000 años después del Big Bang, la energía se ha reducido lo suficientemente para permitir que los núcleos capturar electrones y formar así átomos neutros. El Universo ahora es transparente a la radiación. De este modo se produce el desacoplamiento radiación-materia.

Todavía hoy podemos observar directamente la “radiación fósil” que proviene de la región del espacio-tiempo en la que el Universo se hizo transparente. Esta imagen representa el mapa completo de inhomogeneidad de la radiación fósil, obtenida por el instrumento DMR (Differential Microwave Radiometer) a bordo del satélite COBE. Las diferencias de color representan ligerísimas variaciones de temperatura (menos de una diezmilésima de grado Kelvin). A través de la observación de la radiación es posible estudiar directamente las condiciones físicas del universo primordial.
Nacimiento de una galaxia

Después de la formación de los elementos más ligeros, la distribución de la materia del Universo en expansión lleva a la formación de grandes estructuras: galaxias y amasijos de galaxias. Si el parámetro que regula la velocidad de expansión del Universo en sus primeros instantes hubiera sido una parte sobre diez millones menor, el Universo se habría colapsado rápidamente sobre sí mismo y no habría habido tiempo para la formación de objeto estelar alguno. Si hubiera sido mayor en la misma proporción no hubieran podido condensarse las galaxias. La dinámica del proceso ha llevado a la formación de galaxias de distintos tipos, entre las que están las espirales, de las que la Vía Láctea es un ejemplo.

La distribución no uniforme de gas, en el interior de las galaxias, da lugar a más centros de condensación del gas primordial. En la región que circunda cada centro se formarán las futuras estrellas.

Al aumentar la densidad de la nebulosa, crece también su temperatura. Cuando el núcleo alcanza diez millones de grados se desatan las reacciones termonucleares. La enorme energía liberada por la fusión del hidrógeno impide el colapso gravitacional.
La estrella atraviesa su fase de equilibrio en la que se mantendrá hasta que todo el hidrógeno sea transformado en helio. Una galaxia típica contiene cerca de cien mil millones de estrellas.

Columnas de hidrógeno y polvo interestelar a bajas temperaturas pueden dar lugar a majestuosas estructuras cuyos detalles han sido desvelados por las imágenes del Telescopio Espacial Hubble. Estas regiones son verdaderas y fraguas para la formación de nuevas estrellas.
La mayor de estas columnas de gas tiene una dimensión de aproximadamente un año luz (cerca de diez mil miles de millones de kilómetros).

La fragua de los elementos

La vida, evolución y muerte de una estrella dependen principalmente de su masa, esto es, de la cantidad de materia de la que está formada.
Podemos clasificar las estrellas en base a su masa, en relación a la del sol, en tres categorías:
•    Estrellas de masa pequeña (menos de 3/10 la del sol)
•    Estrellas de masa media (parecidas al sol)
•    Estrellas de masa muy grande (entre 10 y 20 veces la del Sol)

El hidrógeno contenido en las estrellas de masa solar, sometido a la fuerza de la propia gravedad, se condensa y se calienta. Aumentando la densidad y la temperatura, en el núcleo de la estrella puede producirse la fusión del hidrógeno según las reacciones pp (protón protón) y pep (protón electrón protón). De este modo el sol produce el 98% de su energía. Se forma así el helio que en reacciones sucesivas de fusión produce pequeñas cantidades de litio y berilio. Esta situación pone a la estrella en una fase de equilibrio que dura varios miles de millones de años.

Sucesivamente la estrella sufre un colapso gravitacional. En sus regiones más internas aumentan la temperatura (100 millones de grados) y la densidad (10 kg/cm3). En estas condiciones se tiene la fusión del helio y la formación del carbono según las reacciones de la serie 3ª.

Tres partículas a (esto es, tres núcleos de helio) colisionan contemporáneamente (en menos de 10-12 segundos) y dan lugar a un núcleo de carbono. La probabilidad de que esto ocurra es extremadamente baja, y sin embargo sucede a continuación y es una de las reacciones fundamentales para al aparición de la vida. El carbono es, de hecho, el elemento base de los sistemas biológicos.

Supernova SN 1987A
De la fusión del carbono con un núcleo de helio se origina un núcleo de oxígeno. La estrella, que inicialmente era sólo un amasijo de hidrógeno, ahora está constituida por un núcleo de carbono y oxígeno, circundado por una mezcla (¿involucro?) de helio e hidrógeno.

En las estrellas de gran masa acontece un ulterior colapso gravitacional que eleva la temperatura hasta mil millones de grados y la densidad a 1000 Kg/cm3. Bajo tales condiciones pueden acontecer el resto de las reacciones (fusión, fotodesintegración, captura de neutrones) que llevan a la formación de núcleos más pesados. Estas estrellas tienen una vida media de pocos cientos de millones de años, y acaban su existencia con violentas explosiones (supernova). De este modo es como lo núcleos atómicos más pesados necesarios para la vida (entre ellos por ejemplo el carbono, el oxígeno, el calcio y el hierro) escapan al control gravitacional del núcleo de la estrella y son enviados de nuevo al espacio. El Sol, la Tierra y el resto de los planetas del sistema solar tuvieron origen a partir de los restos de una de estas catástrofes estelares.

En las estrellas de pequeña masa se desarrolla la fusión del hidrógeno en helio, pero no pueden sintetizarse los elementos más pesados. Estas estrellas queman su hidrógeno en periodos muy largos de tiempo y se convierten en enanas rojas.
Planeta, se hace

La formación del Sistema Solar se produjo en una nebulosa “protoplanetaria” rica en elementos pesados. En el interior de este sistema la materia disponible comenzó a agregarse en un núcleo central constituido por aproximadamente el 99% de la masa. Al mismo tiempo se produjo la formación de agregados periféricos que comenzaron a girar alrededor del núcleo central. El núcleo dio lugar al Sol, los agregados a los planetas.
¿Tú qué haces, luna, en el cielo?

La luna se presenta como un satélite excepcional con respecto a los del resto de los planetas del Sistema Solar. De hecho sus dimensiones son relativamente grandes: para un observador externo, el sistema Tierra-Luna aparecería casi como un “planeta doble”. ¿Qué consecuencias tiene esta peculiaridad? Para explicarlo es necesario introducir los llamados movimientos milenarios de los planetas. El eje de rotación de todo planeta describe, por efecto de la atracción gravitacional del Sol, del resto de los planetas y de sus propios satélites, un doble cono en el espacio durante períodos que se miden en miles de años (como sucede de modo análogo en períodos breves al eje de una peonza que gire velozmente). Por ejemplo el eje de rotación de la tierra completa un “giro” cada 26000 años. Como consecuencia de esto el polo norte celeste, que hoy se encuentra cerca de la estrella polar, dentro de 12000 años se encontrará en las proximidades de Vega; además, cada año se comprueba que los equinoccios se adelantan varios minutos respecto del año anterior (de aquí el fenómeno conocido como la precesión de los equinoccios).

Tal movimiento no es sin embargo perfectamente regular: de hecho se verifican oscilaciones del eje de rotación a causa de las atracciones recíprocas entre todos los cuerpos celestes (las llamadas nutaciones) que resultan decisivas para el clima del planeta; de hecho la insolación, o cantidad de luz y calor recibida del Sol durante un periodo dado, está directamente relacionada con la inclinación del eje. La inclinación del eje terrestre cambia en ±1,3 grados respecto del valor medio de 23,3 grados. Esta variación es ya suficiente para producir diferencias de insolación del orden de un 10% que, según diversos científicos, habrían sido decisivas para el surgimiento de las glaciaciones. Aún más extremos son los cambios climáticos de Marte cuyo eje tiene oscilaciones de ±10°. La relativa estabilidad del eje terrestre es debida a precisamente a la presencia de la Luna, en virtud de su mas y su distancia a la Tierra. Mediante simulaciones por ordenador, se ha puesto en evidencia el papel fundamental que juega nuestro satélite. En ausencia de la Luna nuestro clima resultaría “enloquecido” y la evolución de la vida hasta el nivel alcanzado sería prácticamente imposible.
Explorando un océano de aire

La atmósfera es indispensable para la vida en la Tierra. Además de permitirnos respirar, nos protege de los pequeños meteoritos y las letales radiaciones UV del Sol, mitigando mientras tanto la temperatura del planeta. Uno de los componentes principales de la atmósfera es el oxígeno (O2), pero no siempre ha sido así. Aunque no existe un consenso general al respecto, una primera teoría sostiene que en su origen los gases predominantes fueran el metano, el amoniaco y el hidrógeno, que todavía hoy constituyen fundamentalmente la atmósfera de Júpiter y Saturno. Una segunda y más reciente teoría sostiene, en oposición a la precedente, que estos gases no pudieron ser estables bajo la acción de las radiaciones solares y en su lugar hubiera anhídrido carbónico y ozono, expulsados por los volcanes. Lo que en cualquier caso es cierto es la ausencia casi total de oxígeno en la atmósfera. Este comienza a aparecer hace unos 1,8 miles de millones de años.

¿Pero cómo se ha producido la primitiva atmósfera? La hipótesis más acreditada afirma que después de los impactos que determinaron la formación de los planetas se expulsaron cantidades ingentes de gas atrapados en las propias rocas, a las que se añadieron los que emergieron desde la tierra durante las erupciones volcánicas.

 

El planeta azul

La atmósfera actual es muy distinta de la primitiva mezcla de gases que envolvía nuestro planeta cuando se formó. Es espontáneo el preguntarse de qué modo se ha realizado esta evolución, de dónde ha venido el oxígeno que respiramos hoy. Inicialmente la atmósfera fue sometida a lentos procesos químicos. En los estratos más altos, el agua estaba sometida a las radiaciones UV provenientes del Sol, que escindían las moléculas liberando el hidrógeno contenido en ellas. Este gas, muy ligero, escapaba de la atracción gravitacional de la tierra. En el curso de millones de años la cantidad de hidrógeno ha ido de este modo disminuyendo. Contemporáneamente se enfrió la corteza terrestre: buena parte del vapor acuoso contenido en la atmósfera se condensaba, dando origen a los primitivos océanos.

La pérdida continua de hidrógeno y la existencia de agua líquida sobre la superficie del planeta dieron inicio a una compleja serie de reacciones químicas que, a lo largo de milenios, condujeron lentamente al aumento del anhídrido carbónico libre. Este último, junto con el agua que quedó en la atmósfera en forma de vapor, contribuyó al calentamiento de la tierra por efecto invernadero. Moléculas que inicialmente no tenían suficiente energía para combinarse entre ellas, fueron capaces de hacerlo. El planeta seguía desarrollándose bajo el impulso de progresivos procesos químicos y geológicos. Tras la aparición de las primeras formas de vida, todos estos delicados equilibrios sufrieron una perturbación. Primitivos organismos anaerobios comenzaron a liberar grandes cantidades de oxígeno en el aire.
Tales moléculas (O2), bombardeadas por altas cantidades de rayos UV, se transformaron en parte en ozono (O3). Este gas envolvió el planeta lentamente a modo de escudo, apantallando su superficie de las letales radiaciones provenientes del espacio. El oxígeno (O2) aumentó constantemente en los millones de años sucesivos. El proceso de evolución de la atmósfera continúa todavía hoy, debido a la acción de los seres vivos que modifican continuamente su composición. Por ejemplo, si no existiera la vida, las reacciones de formación del ácido nítrico (HNO3), del nitrógeno molecular (N2), del agua (H2O) y del oxígeno (O2) libres que acontecen en la atmósfera, harían de los océanos medios tan ácidos como la batería de un coche. Sin embargo algunos organismos vivos impiden esta acumulación de ácido nítrico (HNO3) transformándolo en nitrógeno molecular y en amoníaco. Este extraordinario y delicadísimo equilibrio es sólo un ejemplo de la complejidad del ecosistema planetario y de cómo la Tierra es un mundo excepcionalmente acogedor.
Dónde y Cuándo

La Tierra se forma hace cerca de 46 miles de millones de años. Los primeros testimonios fósiles de formas de vida elemental y unicelular se remiten a hace 3,5 miles de millones de años. Las condiciones de la tierra en sus primeros mil millones de años de vida, eran decididamente inhóspitas. La temperatura era ciertamente más alta; existía una corteza terrestre que, inicialmente fundida, se enfriaba progresivamente solidificándose debido a las lluvias torrenciales. Es seguro que había un océano, cuya composición era probablemente parecida a la de hoy, pero más pequeño y caliente del actual, y alimentado por las lluvias.
Las formaciones volcánicas eran, seguro, más numerosas y activas de las actuales y en sus proximidades la temperatura esta particularmente elevada.

Muy probablemente la Tierra era también objeto de un bombardeo constante de meteoritos y asteroides, algunos de grandes proporciones por las que el calor liberado por el impacto de alguno de ellos podría haber llevado a la ebullición al océano primitivo. En el curso de su historia la Tierra ha cambiado radicalmente su fisonomía. Después de cien millones de años de su formación (hace unos 4,6 miles de millones de años) nuestro planeta, sometido a un bombardeo incesante de meteoritos, debía estar sembrado de islas volcánicas y cubierto por una densa atmósfera.

 

Testimonios fósiles

En este escenario se desarrollan las primarias formas elementales de vida. Como ya hemos apuntado, parece razonablemente cierto que la vida ya estuviera presente hace 3,5 mil millones de años, como atestiguan los restos fósiles.
Los fósiles más antiguos son los vestigios de dos tipos de organismos: células dispuestas en filamentos, parecidos en todo a las actuales algas azules, y aglomerados de organismos unicelulares, también ellos fotosintéticos, que en la forma fosilizada que nos ha llegado tienen el aspecto de rocas morenas y verrugosas. Todavía hoy, en aguas calientes y poco agitadas, se encuentran microorganismos vivos en forma de tales agregados, que se denominan estromatolitos.

Eobacterium isolatum
La bacteria más antigua conocida, una de las dos formas primitivas de vida encontradas en una formación rocosa precambiana de Sur África, aparece como un rectángulo en relieve en la microfotografía electrónica. Lo que se ve es una réplica en carbono de la muestra de roca previamente pulido y sombreado con un metal pesado. Los fósiles provienen de los helechos de Fig Tree; su longitud varía entre 0,5 y 0,75 millonésimas de metro (micrómetros) y la anchura es de unos 0,25 micrómetros. El organismo, Eobacterium isolatum, se remonta a hace unos 3,2 miles de millones de años.

Fósiles microscópicos
Fósiles microscópicos que provienen de rocas silíceas en la formación de Bitter Springs en Australia central, donde se depositaron hace unos 850 millones de años. Tales rocas tienen la estructura estratificada de los estromatolitos, depósitos sedimentarios formados por comunidades de microorganismos en forma de filamentos entrelazados. Entre los fósiles del precambriano, estos ejemplares se conservan excepcionalmente bien; sus paredes celulares petrificadas han conservado su forma tridimensional. Los organismos que aparecen en estas microfotografías tienen una longitud de unos 60 micrómetros.

El carbono entra en escena

A finales del siglo XVIII, Lavoisier ya había completado una tabla de los elementos que contenía 35 sustancias, la mayor parte de las cuales están presentes también hoy en la tabla periódica. En la definición de dicho sistema se olvidaron en gran medida las sustancias derivadas del reino animal y vegetal. Se comprendía que tales sustancias eran mucho más complejas que los compuestos de la atmósfera o que los derivados del reino mineral. El propio Lavoisier subrayó que los compuestos orgánicos, como fueron llamados, deferían de los inorgánicos en cuanto parecían todos formados por carbono, hidrógeno y a veces nitrógeno y fósforo. Hoy se conocen los noventa elementos presentes en la naturaleza que han sido recogidos y ordenados sistemáticamente, junto a quince elementos artificiales, en la actual tabla periódica. Se sabe que sesenta y cinco de los noventa elementos presentes en la naturaleza no son necesarios para la vida y que el 92% del peso en seco de los organismos vivos está formado por carbono (62%), junto a nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, fósforo y azufre, todos ellos elementos capaces de formar enlaces covalentes.

Parece evidente el papel fundamental del carbono. ¿Pero por qué precisamente el carbono?
El predominio del carbono en la materia viva se debe sin duda a su gran versatilidad química.
El carbono tiene la característica prácticamente única de formar un número ilimitado de compuestos mediante la capacidad de general hasta cuatro enlaces covalentes altamente estables (que pueden ser simples, dobles, triples), combinada con la de formar largas cadenas de átomos.

El silicio posee, como el carbono, cuatro electrones de valencia, disponibles para otros tantos enlaces covalentes. A pesar de ello forma enlaces silicio-silicio que son muy débiles y los enlaces múltiples además siguen siendo inestables debido a la gran dimensión de su radio atómico. Da en cambio lugar a enlaces muy fuertes con el oxígeno y las estructuras extendidas que se forman (silicatos) son la base de gran parte de las estructuras que constituyen el reino animal. Pequeñas variaciones en las propiedades químicas de los elementos, dan lugar a sistemas microscópicamente diferentes.
Del carbono a los microorganismos

El camino que hemos recorrido hasta ahora nos ha introducido en el escenario en el que se ha desarrollado la vida y nos ha informado sobre la naturaleza y las propiedades de los “ingredientes” que han sido parte de aquél extraordinario evento que ha llevado desde la materia no viva a la formación de las primarias, más elementales, formas de vida.
Hemos así llegado al umbral del “gran paso”, el que representa el punto crucial de todo el proceso del que nos ocupamos: la organización de moléculas simples en organismos vivientes.

Para tratar de entender qué es lo que ha ocurrido, debemos ante todo tener noción de lo que es el punto de llegada en este extraordinario proceso.
¿En qué consiste entonces la esencia íntima de los seres vivos?
Esta es una pregunta que no se agota sencillamente por el hecho de que se conozcan sus elementos constitutivos, sino que requiere también un esfuerzo de comprensión de la lógica, toda ella particular, que está en la base de su funcionamiento y perpetuación. Antes de seguir en nuestro recorrido será por tanto indispensable introducir un breve tratado que nos ayude a comprender los elementos esenciales de la estructura y el funcionamiento de los seres vivos.

La vida: cooperación hacia una finalidad

Si pensamos en los organismos más elementales, como los compuestos por una única célula, podría parecer que se trate de estructuras sencillas, caracterizadas por su poca o ninguna complejidad.
En realidad ya a este nivel nos sumergimos en una complejidad inimaginable, en el sentido de que todavía hoy no es posible describir con detalle razonablemente el funcionamiento de todos los elementos que componen un sistema tal. Pero ello no es sólo debido solo al hecho de que está compuesto de muchas partes; otro aspecto característico del ser vivo es que los elementos individuales cooperan e interaccionan en vista de una finalidad determinada, que en los casos más simples es la conservación de una identidad propia, en la práctica la constancia de la composición interna, de la estructura química y de las propiedades físicas del sistema. Esto implica la capacidad de reaccionar a los cambios ambientales para minimizar sus efectos. Si por ejemplo una célula se encuentra en un ambiente pobre en sustancias nutritivas, tenderá a reducir al mínimo el consumo y a economizar los materiales de los que se compone. Si se encuentra en un ambiente demasiado rico en sales, activará sistemas para expulsarlas al tiempo que penetran en su interior. Todo ello requiere necesariamente una coordinación entre las partes que cumplen varias funciones, en particular la percepción de lo que ocurre en el ambiente y una respuesta adecuada para adaptarse a las nuevas condiciones,
Es esta coordinación entre las partes, precisamente en los sistemas vivos, una de las razones de su complejidad.
Pero estos sistemas, como toda estructura ordenada a una finalidad, han de contener también un proyecto a partir del cual se construyen. En particular, el proyecto deberá de ser codificado en un lenguaje bien definido, del mismo modo que las informaciones contenidas en los archivos informáticos se codifican en lenguaje binario.

Las partes de recomponen

Ya en la más simple de las células vivas, deben de estar presentes algunos componentes fundamentales, como son:

1.- Una membrana celular, que representa una especie de envolvente capaz de confinar los componentes del sistema en un espacio bien definido, y de impedir su disolución en el ambiente. Al mismo tiempo la membrana tiene una función activa, que es la de efectuar los intercambios con el propio ambiente con el fin de mantener las sustancias nutritivas y de expulsar las sobrantes

2.- Moléculas capaces de promover las distintas funciones necesarias para la vida, en particular los procesos químicos como la síntesis y transformación de los constituyentes varios. Esencialmente, es un tipo único de moléculas, las proteínas, el que sostiene la enorme multiplicidad de funciones necesarias para la vida.

3.- Una estructura que almacene el proyecto propio de cada sistema viviente, caracterizado por una modalidad específica de codificación de la información. Tal estructura es el ácido desoxirribonucleico (DNA).

Las proteínas

El problema del ensamblaje de toda estructura compleja puede resolverse combinando oportunamente un número limitado de trozos simples. Ello es precisamente lo que sucede en el caso de las proteínas. Las proteínas estás, de hecho, constituidas por una combinación de veinte pequeñas moléculas fundamentales, los aminoácidos, que tienen el mismo esqueleto de base si bien cada uno de ellos se diferencia del resto por determinadas características de su estructura.

La estructura a su vez determina una función específica. El nexo entre su estructura y la función que le corresponde, es un dato no sólo a nivel molecular sino también a nivel macroscópico; de hecho es un ensamblaje preciso el que hace que una maquinaria determinada funcione como un aspirador en lugar de como un berbiquí o un cortacésped.

Todas las proteínas derivan del ensamblaje lineal de los veinte aminoácidos en una secuencia determinada, como una serie de cuentas de diferentes colores que sean ensartadas en el hilo de un collar. Las proteínas son por tanto estructuras filamentosas que consisten en un determinado número de aminoácidos (como mucho de 200 a 1000); estos filamentos se enrollan en tres dimensiones como un ovillo, adquiriendo cada uno de ellos una estructura tridimensional determinada.

Volvemos ahora a las proteínas: ¿cuál es su papel en los sistemas vivos? Tienen una función absolutamente primaria en cuanto que sostienen todas o casi todas las funciones biológicas. Por ejemplo, las reacciones químicas que se producen en las células se catalizan mediante proteínas específicas, las encimas, y no podrían suceder sin ellas. De modo análogo el transporte de oxígeno por la sangre, sucede por obra de los glóbulos rojos, puesto que estos contienen una proteína (la hemoglobulina) que es capaz de captarlo. Las variaciones de un solo aminoácido de la proteína compromete gravemente la eficiencia del proceso de transporte de oxígeno y modifica la morfología de los glóbulos rojos que adquieren forma de hoz (síndrome de la llamada Anemia falciforme).
No sorprende por tanto el que cada proteína sea ya, en sí misma, un pequeño artilugio que completa una función bien definida de modo externamente específico y sobre la base de un complicado mecanismo molecular.
Por tanto, es evidente que el actuarse del proyecto molecular del que está constituido un organismo, viene dado por el conjunto de sus proteínas.
Una molécula muy especial

Como las proteínas son las partes que componen la maquinaria, de este modo el DNA representa el sistema de almacenamiento del proyecto global a partir del cual viene ensamblada la maquinaria, esto es, el organismo completo. Lógicamente también el DNA posee su código característico como cualquier sistema de almacenamiento de información.

También las moléculas de DNA tienen aspecto de largos filamentos; podemos imaginarlas compuestas por una estructura de sostén formada por un alternarse de fosfato y de un azúcar, el deosiribosio.
Esta estructura es idéntica a lo largo de toda las extensión del filamento y sobre ella se injertan cuatro tipos de bases oxigenadas distintas: adenina, timina, guanina y citosina: se trata de pequeñas estructuras moleculares que forman el alfabeto de cuatro letras de DNA.
El DNA codifica de hecho la información bajo la forma de largas secuencias de estas cuatro “letras”, ligadas químicamente al esqueleto que las soporta.
Otra característica típica del DNA es la de estar constituido por dos filamentos complementarios, enrollados uno sobre el otro en forma de hélice. Cada base de un filamento mira hacia una base del otro filamento, con la cual se apareja. La complementariedad reside en el hecho de que existen reglas precisas de aparejamiento, fundadas en la naturaleza química de estos compuestos. Ellas hacen que cuando se encuentra una adenina en un filamento, en la posición que le corresponde sobre el otro filamento existe una timina, mientras que asociada a la guanina existe una citosina. La secuencia de cada filamento contiene por tanto la misma información, aunque sea en forma complementaria, de la secuencia de aquello a lo que se acopla.

Antes de duplicarse la célula, sobre cada filamento se sintetiza uno complementario, de modo que se produzcan dos moléculas hijas de DNA, idénticas entre sí e idénticas a la molécula madre. Finalmente, cada una de las dos moléculas hijas es trasladada a una de las dos células que se han formado en la duplicación.

El código de la vida

Todas las proteínas de una célula son codificadas por el DNA que contiene la propia célula. La codificación contempla una correspondencia entre secuencias de tres bases (llamadas tripletes) y cada uno de los veinte aminoácidos. A cada triplete le corresponde un aminoácido determinado: este es el sistema de codificación del proyecto molecular de los vivientes, esto es, el código genético que, salvo excepciones totalmente marginales, es el mismo en todos los seres vivos. La totalidad del DNA presente en una célula se denomina genoma; se organiza en cromosomas a su vez subdivididos en fragmentos, los genes, cada uno de los que codifica una proteína.

El contenido de DNA se expresa en “pares de bases oxigenadas” y depende de la complejidad del organismo al que pertenece la célula. Si consideramos las bases oxigenadas como letras individuales (A; T; G; C) y con ellas imaginamos escribir un libro de 2200 páginas con 8052 caracteres por cada cara (como en el diccionario de la Lengua Italiana Zingarelli), podemos estimas cuántos volúmenes son necesarios para escribir todo el genoma de los organismos de la siguiente tabla:

Una magnífica trama

Uno de los aspectos más sorprendentes que emergen del conocimiento de la estructura molecular de los organismos, es el papel estrechamente complementario entre el DNA y las proteínas.
Las proteínas de un organismo no podrían producirse si la información necesaria para su síntesis no estuviera codificada en el DNA. Pero el DNA no podría expresar la información que contiene in la existencia de las proteínas que él mismo codifica. La expresión de la información genética de hecho es permitida por un complejo sistema de descodificación compuesto por diversas moléculas, entre las que muchas proteínas juegan un papel esencial.
En pocas palabras: la información permanecería silenciosa si no existieran las proteínas destinadas a su descodificación, pero las proteínas no podrían se sintetizadas si el proyecto necesario para su síntesis no fuera codificado en el DNA. Además, también la replicación del DNA, que precede necesariamente a la de la célula, requiere una gran cantidad de encimas encargadas de esta tarea. De esta singular interdependencia depende el hecho de que DNA y proteínas hayan debido necesariamente evolucionar juntas, al menos por un cierto período de su historia.
El sistema que permite la síntesis de las proteínas, esto es la expresión de la información genética, es extremadamente complicado. En sustancia el fenómeno se compone de dos fases:
1) La trascripción, en la que la información se transfiere desde un gen a otra molécula, el ácido ribonucleico (RNA), que viene sintetizado utilizando el gen como molde. EL RNA tiene una estructura muy parecida al DNA, aunque posee importantes diferencias. En particular el RNA está compuesto de un solo filamento, en el lugar del deosiribosio tiene un azúcar similar, el riboxio, y en el lugar de la timina presenta otra base, el uracile, similar pero no idéntica a la otra. Los filamentos de RNA sintetizados llevan por tanto secuencias de bases complementarias a las del filamento de DNA que ha servido de molde para su síntesis. Cada molécula de RNA vehicula por tanto la información contenida en un gen.
2) La traducción. Una maquinaria tan compleja, compuesta de proteínas y de RNA, “traduce” la información contenida en un filamento de RNA trascrito conduciendo a la síntesis de la proteína. En la base de este proceso, denominado también síntesis de proteínas, hay un complejo sistema de descodificación que reconoce cada triplete del RNA y permite el ensamblaje de la correspondiente secuencia de aminoácidos para llegar a dar una proteína completa. La descodificación se basa en el código genético que establece una correspondencia entre un triplete y un aminoácido.

De las moléculas prebióticas a los organismos: intentos de explicación

¿El origen de la vida en un alambique?

En 1953, Stanley L. Miller, un recién licenciado por la universidad de Chicago, efectúa el primer experimento concebido para dar luz sobre len las reacciones químicas que se desarrollaron en la Tierra primitiva y  la podrían haber enriquecido con compuestos prebióticos.
Reprodujo en el laboratorio las que se creía que fueran las condiciones en la Tierra primitiva. Introdujo amoníaco, metano y hidrógeno en un balón de vidrio, supuestos constituyentes de la atmósfera; además de agua, para simular el océano primitivo. Una serpentina hacía hervir el agua del “océano”, mientras que un generador de descargas eléctricas producía “rayos” (verdaderamente frecuentes en la atmósfera de la Tierra primordial) como fuente de energía necesaria para la síntesis de compuestos complejos. En pocos días, el agua se llenó de bastantes compuestos biológicos: en particular cuatro aminoácidos generalmente presentes en las proteínas; además de ácido acético, ácido láctico y urea.
El experimento de Miller tiene una resonancia enorme. Muchos piensan que el misterio del origen de la vida está a un paso de ser resuelto: parece que este experimento reproduzca adecuadamente las reacciones químicas acaecidas en la Tierra primordial. Hay quien sostiene que podría ser suficiente prolongar el experimento en el tiempo o modificar alguna variable para obtener los primeros organismos vivos elementales. De hecho en los años consecutivos, aproximadamente hasta 1968, otros investigadores realizaron experimentos basados en un esquema experimental análogo al esquema de Miller. Cambiando la composición de la mezcla gaseosa o utilizando radiaciones ionizantes como fuente de energía, distintos investigadores obtienen resultados similares y consiguen incluso producir más aminoácidos, adenina y porfirina (un tipo de compuestos a los que pertenecen las clorofilas y la hemo, un constituyente básico de la hemoglobina). Pero al final, a pesar de todo, este tipo de experimentos defrauda las optimistas expectativas iniciales. En las condiciones de la Tierra primordial se ha demostrado que es posible obtener algunos de los compuestos orgánicos fundamentales que se encuentran en todos los seres vivos (compuestos prebióticos), pero no se ha demostrado que ningún ensamblaje complejo de éstos, pueda semejarse a un organismo.
Los experimentos “a la Miller” demuestran por tanto que en las condiciones de la Tierra primitiva es posible el desarrollo de una química prebiótica, pero no demuestran la posibilidad de una génesis espontánea de organismos.
De las moléculas prebióticas a los organismos: intentos de explicación

Desde el espacio: compuestos prebióticos

Las investigaciones astronómicas realizadas en los últimos años, han llevado a demostrar cada vez más detalladamente la presencia de grandes cantidades de compuestos orgánicos en el espacio interestelar o en torno a ciertas estrellas. Lo que sorprende es que muchos de tales compuestos son precursores de los obtenidos por Miller.
También se han encontrado compuestos similares en algunos meteoritos caídos sobre la superficie terrestre. Particular interés suscitó un meteorito encontrado en 1969 en Murchison, Australia.
Meteoritos particularmente importantes son las contritas carbonáceas, originadas probablemente por la condensación de la nebulosa primitiva que produjo el sistema solar. El análisis de algunas contritas caídas en nuestro planeta ha desvelado que contienen bastantes compuestos orgánicos de interés biológico: aminoácidos, adenina, guanina, pero también hidrocarburos, alcoholes y lípidos. Según algunos estudiosos, estos últimos podrían haber formado los constituyentes básicos para la formación de las membranas de las células primitivas.
Además se sostiene que los cometas podrían haber sido todavía más ricos en compuestos orgánicos. La captura de estos cuerpos extraños que tuvo lugar abundantemente en el pasado y continúa sucediendo todavía hoy, por parte del campo gravitacional terrestre, podría haber enriquecido a la tierra con los compuestos necesarios para la génesis de los organismos vivos.  De nuevo, las sustancias descubiertas en el espacio abierto sobre los cometas y meteoritos, son compuestos prebióticos, esto es, de interés biológico pero no viviente. Todavía hoy no existe ninguna evidencia experimental de la existencia de organismos vivos de cualquier nivel de complejidad fuera de nuestro planeta, que sea razonablemente cierta.

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…y moléculas interestelares

Hasta hoy, las moléculas identificadas en el espacio interestelar son cerca de cincuenta. Muchas de ellas son moléculas simples que se encuentran también sobre la Tierra (en particular, las que aparecen en la tabla en negrita, se encuentran en los organismos vivos).
Otras son producidas únicamente en el laboratorio; otras incluso, como el cianoacetileno, no han sido nunca descubiertas en la Tierra, ni siquiera en el laboratorio, pero han sido identificadas en el espacio sobre la base de cálculos teóricos.
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¿La vida desde el fango primario?

El escenario que hemos delineado hasta ahora, sugiere el que los primeros organismos se hayan formado en acumulaciones de agua presentes en la Tierra primordial, en las que se iban acumulando los compuestos prebióticos que se producían en la atmósfera por la acción de los rayos y las radiaciones ionizantes, o bien que procedían del espacio,
Por distintas razones se sostiene la hipótesis de que el ambiente más idóneo para la génesis de los organismos primigenios no era el océano abierto. É más probable que hayan sido estanques calientes poco profundos, aunque comunicados con el océano, los que han visto nacer a los progenitores de todos los seres vivientes; de hecho, es en estas acumulaciones de agua relativamente pequeñas donde los compuestos que se estaban formando habrían tenido la posibilidad de concentrarse, y por tanto de interaccionar entre sí.

Una visión artística del proceso evolutivo que ha llevado, a partir de moléculas simples, a los primeros organismos vivos.

De las moléculas prebióticas a los organismos: intentos de explicación

Escenarios alternativos 1

Algunos científicos proponen escenarios completamente distintos del de los estanques calientes.
La posibilidad de que la formación de organismos vivos se haya producido en acumulaciones superficiales de agua marina, ha sido de hecho criticada, dado que en las condiciones primordiales, los continuos impactos de meteoritos y asteroides habrían podido destruir repetidamente las formas de vida que podo a poco se fueran formando.
Un lugar ciertamente más protegido podía encontrarse en el entorno de fuentes hidrotermales; se trata de fisuras situadas en la corteza terrestre, en la profundidad de los océanos, que están asociadas a las placas submarinas que se forman a lo largo de las líneas de colisión de dos terrones tectónicos.
Los manantiales hidrotermales expulsan continuamente compuestos sulfurados a altas temperaturas, de modo que recalientan el agua del entorno hasta temperaturas cercanas al punto de ebullición. En estas condiciones, se habría podido abastecer a los sistemas biológicos en formación, de dos compuestos esenciales para la formación de estructuras químicas complejas: energía y compuestos químicos elementales.
Existe, en efecto, un tipo de microorganismos –los arquibacterias- que se sostiene hayan conservado las características más arcaicas de todo el mundo biológico y que necesita de temperaturas tan altas (quizás incluso de más de 100°C) para vivir y crecer. De acuerdo con los que sostienen la hipótesis de las fuentes hidrotermales, estas características son las reminiscencias de aquellas condiciones de vida originarias. De acuerdo con la hipótesis, algunas arquibacterias se nutren literalmente de compuestos sulfurados.

Fuente hidrotermal
Debido a la riqueza en sustancias nutritivas y al ambiente protegido, las fuentes hidrotermales que se abren desde las profundidades de los océanos podrían haber sido el lugar ideal para la aparición de las formas más antiguas de vida.

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Escenarios alternativos 2

Hipótesis posteriores mantienen que los organismos primitivos se hayan formado en contacto con sustancias cristalinas como las piritas o la arcilla. En particular, los cristales de arcilla tienen dos características típicas de los seres vivos: pueden multiplicarse y son también capaces de modificarse ligeramente desde un ciclo de replicación al siguiente ciclo.
Esta propiedad es de importancia crucial en los sistemas biológicos: de hecho un organismo primordial que se hubiese replicado produciendo siempre copias idénticas a sí mismo, no habría podido generar la enorme diversificación de formas y estructuras que caracterizan al mundo biológico tal como lo conocemos. En otras palabras, una prerrogativa esencial de los sistemas vivos es la de sufrir mutaciones, para ir de este modo al encuentro de un proceso evolutivo.
Los que sostienen este tipo de teoría afirman que algunas arcillas habrían desarrollado la capacidad de atraer o sintetizar compuestos orgánicos como los ácidos nucleicos y las proteínas.
Tales compuestos orgánicos habrían en síntesis remplazado a las arcillas en todas sus funciones, comenzando a replicarse y desarrollarse por sí solos.

Caolinitas vermiformes con un aumento de 1350
A nivel molecular estos estratos forman una superficie enorme, junto con espacios libres para el agua y otras sustancias. Se sostiene que tales minerales, gracias a sus funciones, pueden ligar aminoácidos y promover la condensación de proteínas.

Como esta breve reseña pone con claridad en evidencia, ninguna de estas hipótesis consigue el consenso general de los investigadores. Esto significa que hasta hoy hay una incertidumbre esencial también sobre el escenario en el que aparecieron los primeros microorganismos y no sólo en los mecanismos de su formación.
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¿Un ensamblaje casual?

Una hipótesis obvia, para que nos demos cuenta de la génesis de los primeros organismos, es el que en las condiciones primordiales un número suficiente de moléculas proteicas, de DNA y de RNA sea sido ensamblado por casualidad por sus constituyentes fundamentales, como aminoácidos y nucleótidos.
Es posible valorar la plausibilidad de esta hipótesis utilizando el cálculo combinatorio.
Precisamente de este modo, se ha demostrado que es absolutamente imposible que incluso sólo dos moléculas de proteínas o dos moléculas de RNA o DNA idénticas hubieran podido formarse por casualidad incluso si el caldo de cultivo primordial hubiera poseído la masa de todo el Universo. Con más razón resulta imposible el que las moléculas cuya secuencia resulta ser significativa porque codifica una función (como es el caso del RNA y del DNA) o porque la comunica (como es el caso de las proteínas), se formasen de este modo.

La probabilidad de que la vida haya nacido de la combinación casual de sus átomos ha sido comparada, por el astrofísico Fred Hoyle, con la posibilidad de que un ciclón, atravesando un hangar que contiene las piezas de un Jumbo, consiga reagruparlas montando un avión que funciona perfectamente.

…para los amantes de la música, hay la misma probabilidad de que un gato, al saltar sobre el teclado de un piano, consiga componer la IX sinfonía de Beethoven.

…y para los literatos, hay la misma probabilidad que la probabilidad de que un mono, golpeando de modo aleatorio sobre las teclas de un PC, componga la Divina Comedia.

Dada la improbabilidad de la hipótesis de una interacción casual entre las moléculas, que aparece como la más sencilla y por tanto más inmediata, ha sido razonable buscar otras hipótesis.

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¿Vida a partir de las cenizas?

En 1964, Sydney W. Fox, un investigador de la Universidad de Miami, completó un experimento basado en la idea de que los aminoácidos formados en los océanos hayan sido trasportados sobre los conos de las cenizas volcánicas, que eran muy abundantes en la tierra primitiva, donde la temperatura era de varios cientos de grados.
S.W. Fox demuestra que a estas temperaturas los aminoácidos se polimerizan y forman moléculas más complejas que se parecen a las proteínas naturales, aunque son estructuralmente más desordenadas,
Llama a tales moléculas proteinoides y demuestra que en contacto con el agua las proteinoides se organizan en esferitas microscópicas, o microesferas, que tienen una forma regular y dimensiones bastante uniformes, parecidas a las de las células.
Por el microscopio electrónico aparecen limitadas por una doble membrana que se parece a las membranas celulares, aunque no tiene la naturaleza química de éstas. Según S.W. Fox, las microesferas tienden también a acrecentarse y duplicarse englobando materiales del exterior.
En realidad, estos agregados microesferoidales tiene sólo la apariencia de células, ya que desposeen totalmente una propiedad fundamental, la de poseer y transmitir la información genética que instruye su propia formación.
Así que estas hipotéticas protocélulas jamás podrían desarrollarse en formas de vida verdaderas propiamente dichas.
Como dato de hecho, la teoría de S.W. Fox no ha tenido un seguimiento significativo en las investigaciones desarrolladas acerca de los mecanismos base del origen de la vida.

Agregado microesferoidal
El agregado microesferoidal estudiado por S.W. Fox se forma a partir del proteonoide, un polímero producido por recalentamiento de mezclas cúbicas de aminoácidos a temperaturas moderadas. Bajo condiciones adecuadas, el proteonoide forma microesferas de varias micras de diámetro que crecen lentamente y que, a veces, producen gemas. Además, tienen una membrana formada por dos estratos que recuerda a la de las bacterias.
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¿Qué fue antes, el huevo o la gallina?

La pregunta proverbial acerca de si apareció antes el huevo o la gallina se repropone a nivel molecular. La gallina, esto es el proyecto biológico completado, encuentra su correspondiente en la totalidad de las proteínas que constituyen un microorganismo.
El huevo es en cambio el proyecto como tal que, como sabemos, está codificado en el DNA.

S.W. Fox, por ejemplo, sostiene la tesis de que primero fue “la gallina”, es decir las proteínas, la que apareció. Otros investigadores sostienen lo contrario, es decir que el DNA haya aparecido antes. Pero nadie ha podido explicar cómo es que las proteínas hayan podido dar origen al DNA o viceversa.
Una salida de este “impass” parece ofrecerla el RNA. Este tipo de molécula puede de hecho cotener la información genética como el DNA; pero además reúne también ciertas propiedades de las proteínas, como es la capacidad catalítica, como se demostró en los años 80. E cierto sentido es “huevo y gallina” simultáneamente.
Por ello ha sido propuesto como la molécula primordial capaz de llevar a cabo ella sola todas las funciones esenciales de los sistemas vivos, y de la que se habrían originado el DNA y las proteínas. De nuevo, nadie ha sido capaz de explicar cómo se produciría esta diferenciación.

LA EVOLUCIÓN A TRAVÉS DE UN MUNDO DE RNA

El RNA se forma a partir del ribosio y otros componentes orgánicos.

Al evolucionar, las moléculas de RNA “aprenden” a replicarse.

Las moléculas de RNA empiezan a sintetizar proteínas que pueden servir como catalizador.

Las proteínas, además de ayudar al RNA a replicarse y a sintetizar proteínas con mayor eficiencia, se comportan de modo que  el RNA pueda construir versiones de sí mismo con doble filamento, las cuales posteriormente evolucionarán a DNA.

El DNA se afirma: utiliza el RNA para construir proteínas que, a su vez, ayudan al DNA a producir parejas de sí mismo y a transferir la información genética al RNA.

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¿La vida vino de un cometa?

La dificultad para proponer mecanismos químicos plausibles en la base del origen de la vida en la tierra, ha llevado a algunos científicos a buscar distintas hipótesis. Ya desde principios del siglo XX el químico sueco Svante Arrhenius propuso la teoría de la panspermia, según la que los microorganismos se han difundido por todo el espacio y por tanto es del espacio de donde en un tiempo llegaron a la Tierra, colonizándola.
Tal teoría fue retomada hace algunos decenios por Sir Fred Hoyle, un astrónomo británico que sostiene que esporas de todo tipo se difundieron por todo el Universo e “inseminaron” constantemente la Tierra. También hoy, transportados por cometas, meteoritos o como puro y simple polvillo, seguirían enriqueciendo de vida nuestro planeta.
En realidad la hipótesis de Hoyle es consecuencia casi inevitable de su concepción de un universo “estacionario”, es decir, privado de origen y evolución.
Tal escenario cosmológico ha sido hoy contradicho por numerosas evidencias experimentales.
Independientemente de la veracidad o no de la panspermia, el mundo científico hoy se pregunta seriamente acerca de la posibilidad de que la vida se haya originado también en otros planetas. Muchas misiones espaciales están siendo estudiadas para explorar algunos planetas o satélites de nuestro sistema solar, en busca de restos de una vida que podría haberse desarrollado en el pasado o pueda desarrollarse en el futuro, en forma análoga a como ha sucedido en la Tierra.
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Marte, Titán, Europa

Algunos científicos sostiene que en Marte hubo un tiempo en el que estaba presente el agua líquida como en la Tierra. Hoy el agua del planeta rojo está recogida en los casquetes polares o apresada en el suelo en estado sólido, bajo la forma de cristales de hielo. No hay que excluir por tanto el que en el pasado se hayan podido desarrollar primitivos microorganismos unicelulares en Marte. Hasta ahora no hay pruebas ciertas que confirmen esta hipótesis. La falta de una atmósfera lo suficientemente densa, la falta de agua líquida y la alta reactividad del suelo, hacen de este planeta un ambiente absolutamente inhóspito e inadecuado para acoger vida. Las misiones espaciales previstas para los próximos años se ocuparán del estudio del subsuelo de Marte, donde podrían encontrarse huellas de vida. Para el 2012 está previsto el desembarco de una misión humana.
Europa, uno de los satélites de Júpiter, es un “mundo helado”. Se agregó probablemente a partir de la nube de materia que circundaba a Júpiter en formación, amontonando en su estructura hielo y rocas. A continuación, mientras Júpiter acababa de contraerse generando calor, el hielo se fundió y el agua recubrió completamente la superficie del satélite. El enfriamiento sucesivo debió de producir una situación parecida a la del casquete ártico sobre la Tierra, con un espeso banco helado sobre un profundo océano de agua. Sobre Europa no falta tampoco el calor: viene generado por las intensas interacciones gravitacionales con su vecino Júpiter. Está en proyecto una sonda automática capaz de perforar la superficie helada y de liberar en el mar subyacente un pequeño robot sumergible con la esperanza de encontrar organismos vivos en este hipotético mar subterráneo.

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Planetas extrasolares

La búsqueda de formas de vida fuera de la Tierra se ha extendido también más allá de los confines del sistema solar. En muy pocos años, el desarrollo de la instrumentación ha hecho posible aun de modo indirecto, identificar planetas que orbitan alrededor de algunas estrellas que distan no más de unos treinta años luz del Sol. Gracias sobre todo a las observaciones del Hubble, el telescopio orbital, es posible evaluar las débiles perturbaciones del movimiento de dichas estrellas, producidas por la presencia de planetas con dimensiones parecidas a las de Júpiter: se estudia la luz que proviene de la estrella y no la luz directa del propio planeta. Estas técnicas se basan en la observación de la velocidad orbital, de la posición y de la luminosidad de la estrella. A partir del registro de oscilaciones periódicas de la velocidad de la estrella, obtenidas a través de medidas espectroscópicas del corrimiento Döpler en las líneas de absorción, se puede inferir el hecho de que deba de estar orbitando alrededor del centro de masa de un sistema binario constituido precisamente por la estrella y un planeta. Este método permite también deducir la masa del compañero de la estrella. El hecho de que no sea visible excluye la posibilidad de que se trate de un sistema de estrellas doble. El primer planeta extra-solar descubierto es compañero de la estrella 51 Pegasi, que dista cuarenta y cinco años luz de nuestro Sol. Se ha calculado su masa, que ha resultado ser casi la mitad de la de Júpiter, y su distancia media de la estrella madre, de únicamente siete u ocho millones de kilómetros. Aun siendo un planeta “gigante”, su fuerza de gravedad es insuficiente para haber dado lugar a una estrella. La caza de planetas extra-solares ha dado numerosos resultados: 70 Virginis, 47 Ursae Majoris y, el más importante, Lalande 21185, que dista del Sol sólo ocho años luz y parece tener más de un compañero planetario. Todos estos planetas son probablemente del tipo de Júpiter: un núcleo central con una gran masa gaseosa alrededor. Como principio sería imposible, mediante un método más directo, identificar planetas extra-solares del tipo terrestre.


¿Una partida con los dados trucados?

El recorrido que hemos seguido hasta ahora, debería haber dado una idea de la complejidad de los problemas que los científicos han debido afrontar en el intento de explicar de qué modo la vida haya podido originarse en la Tierra.
Si bien ninguno de ellos ha podido elaborar una interpretación plausible de los mecanismos que están en la base de este extraordinario suceso, sus numerosos intentos son en cualquier caso admirables, algunos verdaderamente geniales; intentos que han permitido enfocar uno de los problemas científicos más fascinantes y misteriosos.
En cualquier caso, a partir de los conocimientos actualmente adquiridos emerge un interrogativo de fondo que todavía hoy no encuentra respuesta definitiva alguna: ¿la aparición de la vida es un hecho inevitable cuando las condiciones químico-físicas del entorno sean favorables, o es un hecho acontecido contra todo cálculo de probabilidad? Hace falta afirmar con honestidad que nadie puede responder con certeza a esta pregunta. En todo caso, tanto la una como la otra posibilidad, suscitan a su vez ulteriores preguntas. Si la vida es un hecho necesario, significa que en la materia está irresistiblemente inscrita una tendencia a desarrollarse hasta tal nivel de complejidad. Si en cambio la aparición de la vida es un hecho casual, uno se pregunta de dónde ha llegado la “sugerencia” que ha conducido a recorrer con éxito todas las innumerables e improbables etapas que han llevado, desde el mundo prebiótico, hasta los seres vivientes. Tanto uno como otro escenario, hacen pensar en la “suerte” de un jugador de juegos de azar que, lanzando muchas veces los dados, resulte siempre vencedor.

¿Cómo no pensar que los dados no estén trucados?

 
Qué es lo que piensa…

“… Sea cual sea el modelo cosmológico que acabe revelándose como exacto, la solución encontrada no podrá dar conforto alguno. En los seres humanos existe una exigencia casi irresistible de creer que nosotros tenemos algún tipo de relación especial con el Universo, que la vida humana no es sólo el resultado más o menos curioso de una cadena de eventos accidentales a los que podemos remontarnos desde los primeros tres minutos, que nuestra existencia estuviera ya de algún modo prevista desde el principio.
Mientras escribo estas líneas estoy en un avión que vuela a 9000 metros de altura sobre Wyoming, que se dirige desde San Francisco hasta Boston. Bajo mis pies, la tierra me parece dulce y confortable: aquí y allá están suspendidas suaves nubes, que el sol que declina tiñe de rosa; el campo está atravesado por caminos rectilíneos que unen unas ciudades con otras.
Es muy difícil darse cuenta de que todo ello es sólo parte de un Universo totalmente hostil. Todavía más difícil es darse cuenta de que el Universo actual se ha desarrollado a partir de condiciones inefablemente extrañas y que sobre su futuro le incumbe una extinción caracterizada por un hielo infinito o por un calor intolerable.
Cuanto más comprensible nos parece el Universo, tanto más nos parece sin una finalidad y horizonte.”
Steven Weinberg
de “Los primeros tres minutos”

“El destino está escrito en el momento en el que se cumple, y no antes. El nuestro no existía antes de la aparición de la especie humana, la única especie del Universo capaz de utilizar un sistema lógico de comunicación simbólica. Otro acontecimiento único que debería, precisamente por esto, contenernos ante toda forma de antropocentrismo. Si ha sido verdaderamente único, como quizás lo ha sido también la aparición de la vida misma, ello depende del hecho de que, antes de manifestarse, sus posibilidades eran prácticamente nulas. El Universo no estaba por dar a luz a la vida, ni la biosfera al hombre. Nuestro número ha salido de la ruleta: ¿por qué entonces no deberíamos advertir la excepcionalidad de nuestra condición, precisamente del mismo modo que el que acaba de ganar mil millones?”
Jacques Monod
De “El azar y la necesidad”

“Si se quiere mantener la idea de que la vida haya tenido un origen orgánico puramente causal, cualquier otra especulación se hace imposible: todas las cosas no serían sino el resultado de una casualidad. Cuando sin embargo nos damos cuenta de que la probabilidad de que la vida haya nacido por casualidad es tan pequeña como para hacer que esta idea sea absurda, se hace obvio pensar que las propiedades de la física que han favorecido el nacimiento de la vida sean, bajo cada aspecto particular, en algún sentido deliberadas.”
Fred Hoyle y N. C. Wickramasinghe
de “Evolution from Space”

“Creo que ningún científico que examinase las coincidencias extraordinarias, la monstruosa serie de accidentes, podría evitar concluir que las leyes de la Física Nuclear hayan sido deliberadamente diseñadas para las consecuencias que producen en el interior de las estrellas. Si es así, entonces mi aparente vagar se ha hecho parte de un esquema tejido en lo profundo. De otro modo, estaríamos de muevo frente a una monstruosa secuencia accidental.”
Fred Hoyle
de “Religion and Scientists”

“Puesto que estamos aquí, y observamos el Cosmos, ello debe de haber favorecido nuestra aparición. La vida inteligente no puede existir en todos sitios, en el espacio y en el tiempo; ha sido necesario un Universo con la edad justa para que se hayan podido formar las estrellas y producir los elementos base para la vida; ha sido querida una estrella, nuestro Sol, que ha irradiado la cantidad justa de radiación para permitir la evolución a partir de las primitivas formas de vida hasta llegar al hombre. Una estrella que, a diferencia del Sol, que quema desde hace cinco miles de millones de años y seguirá quemando durante otros cinco, irradiase únicamente durante pocos miles de millones de años, no permitiría el tiempo necesario para una evolución como la sucedida en la Tierra.”
Brandon Carter
de “Large number coincidences and the anthropic principle in cosmology”

“Si las constantes universales que están en la base de la física del Universo tomaran valores incluso mínimamente distintas, no estaríamos aquí, la vida no se habría podido desarrollar.”
John Barrow y Frank Tipler
de “The anthropic cosmological principle”

“Mi idea es que en el origen y en la historia del Universo se manifiesta un gran designio. Nosotros no somos simples criaturas resultado de la casualidad y de la necesidad, sino que participamos, con un papel central, al gran drama cósmico.”
Sir John Eccles
de “El misterio hombre”

“Todos los cuerpos, el firmamento, las estrellas, la Tierra y sus reinos no valen los que la más pequeña de las inteligencias: esta conoce todo aquello y también a sí misma; los cuerpos no. De todos los cuerpos puestos juntos, no se podría obtener un pequeño pensamiento: es imposible, y pertenece a otro orden”…
Blaise Pascal
de “Pensieri”