Charles Darwin: la profética teoría sobre el origen de la vida que reveló en una carta hace 150 años

En una misiva de hace 150 años escrita para un amigo naturalista, Charles Darwin esbozó una hipótesis sobre el comienzo de la vida en la Tierra
En una misiva de hace 150 años escrita para un amigo naturalista, Charles Darwin esbozó una hipótesis sobre el comienzo de la vida en la Tierra
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20 de noviembre de 2020  • 12:19

La más famosa teoría de Charles Darwin es la evolución por selección natural, que explica gran parte de lo que sabemos sobre la vida en la Tierra. Pero también reflexionó sobre muchas otras cuestiones. En una apresurada carta que escribió para un amigo, presentó una idea sobre cómo podría haberse formado la primera vida.

Unos 150 años después, esa carta parece notablemente adelantada a su tiempo, tal vez incluso profética. Contrariamente a la creencia popular, Darwin no fue el primero en proponer que las especies evolucionan. La idea de que las poblaciones de animales cambian con el tiempo, por ejemplo, que las jirafas de hoy tienen el cuello más largo que sus antepasados lejanos, se discutió mucho en el siglo XIX.

Pero la contribución clave de Darwin fue esbozar un mecanismo de evolución: la selección natural. La idea es que los animales de una especie compiten entre sí por comida, refugio y por la capacidad de reproducirse. Solo los más aptos, es decir, aquellos que se adaptan mejor a su entorno, lograrán reproducirse, por lo que sus rasgos se transmitirán a la próxima generación y se volverán más comunes.

Entonces, si tener un cuello largo es útil para las jirafas, a lo largo de generaciones las jirafas con cuellos más largos proliferarán hasta alcanzar la longitud óptima del cuello. Darwin expuso esto en su obra de 1859 Sobre el origen de las especies.

El hecho de la evolución implica algo sobre cómo comenzó la vida. La evolución nos dice que las especies aparentemente distintas son parientes lejanos, ambos descendientes de un único ancestro compartido. Por ejemplo, nuestros parientes vivos más cercanos son los chimpancés: el antepasado común que compartimos vivió hace al menos siete millones de años.

Además, cada organismo vivo desciende en última instancia de una única población ancestral: el Último Ancestro Común Universal (LUCA, por sus siglas en inglés), que vivió hace más de 3500 millones de años cuando se formó el planeta. Sin embargo, la teoría de la evolución no nos dice nada sobre cómo se formó la primera vida: solo nos dice cómo y por qué cambia la vida existente.

¿Cómo empezó la vida?

La investigación sobre el origen de la vida no comenzó realmente hasta la década de 1950. Para entonces, muchos científicos sospechaban que la vida comenzó en los océanos. La idea era que muchas sustancias químicas que tenían como base el carbono se formaron en la Tierra y se disolvieron en el océano, que se volvió espeso: la llamada "sopa primigenia".

Esto fue propuesto en la década de 1920 por un biólogo soviético llamado Alexander Oparin. En 1953, un joven estudiante estadounidense llamado Stanley Miller demostró que los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas, podían formarse en un aparato simple que imitaba el océano y la atmósfera primigenias.

La idea de que la vida comenzó en el océano prevaleció durante décadas, pero había un problema obvio: los océanos son enormes, por lo que, a menos que se produzcan sustancias químicas a base de carbono en cantidades asombrosas, quedarían a la deriva durante años y nunca se encontrarían.

"Tendría demasiada agua y muy pocas moléculas", dice Claudia Bonfio del Laboratorio de Biología Molecular MRC en Cambridge, Reino Unido. Una alternativa muy discutida es que la vida podría haber comenzado en respiraderos alcalinos como los de Ciudad Perdida en el Atlántico medio.

La idea de que la vida comenzó en el océano prevaleció durante décadas
La idea de que la vida comenzó en el océano prevaleció durante décadas

Allí, el agua caliente y rica en minerales del fondo del mar supura a través de las rocas y forma misteriosas agujas blancas. Los respiraderos son una rica fuente de energía química que podría haber alimentado a los primeros organismos.

Pero según un nuevo estudio publicado en mayo pasado, "la síntesis directa de aminoácidos o nucleobases", que son cruciales para la vida tal como la conocemos, "aún no se ha demostrado" en condiciones de ventilación alcalina. Eso nos lleva de regreso a Darwin.

Una carta a un amigo

Darwin nunca escribió en sus libros sobre cómo comenzó la vida, pero especuló al respecto en privado. El documento clave es una carta fechada el 1 de febrero de 1871 que le escribió a un íntimo amigo, el naturalista Joseph Dalton Hooker. Esta carta tiene ahora casi 150 años. Es breve, solo cuatro párrafos, y difícil de leer debido a la caligrafía de Darwin. Después de una breve discusión de algunos experimentos recientes sobre el moho, Darwin esbozó los inicios de una hipótesis.

"A menudo se dice que ahora están presentes todas las condiciones para la primera producción de un ser vivo, lo que podría haber estado presente alguna vez. Pero si (y oh, qué gran si) pudiéramos concebir en algún pequeño estanque cálido con todo tipo de amoníaco y sales fosfóricas, luz, calor, electricidad presentes, que un compuesto proteico se formó químicamente, listo para sufrir cambios aún más complejos, en el presente, tal materia sería devorada o absorbida instantáneamente, lo que no habría sido el caso antes de que se formaran las criaturas vivientes", escribió.

Esto requiere un poco de desenredo, en parte porque varias ideas están atascadas: se lee como si Darwin estuviera pensando en su hipótesis incluso cuando la escribió. Pero la idea central es bastante simple.

Darwin estaba proponiendo que la vida pudo comenzar no en el océano abierto, sino en una masa de agua más pequeña en tierra, que era rica en sustancias químicas. Esta es, en esencia, la idea primordial de la sopa, pero con una ventaja: en una piscina, cualquier sustancia química disuelta se concentra cuando el agua se evapora con el calor del día.

Adelantándose a su época, Darwin insinuó que la vida pudo comenzar en una masa de agua más pequeña en tierra, rica en sustancias químicas
Adelantándose a su época, Darwin insinuó que la vida pudo comenzar en una masa de agua más pequeña en tierra, rica en sustancias químicas

La síntesis inicial de las sustancias químicas de la vida estaría impulsada por alguna combinación de luz, calor y energía química. En muchos sentidos, la idea de Darwin es irremediablemente incompleta, pero no se lo puede culpar por eso. Estaba escribiendo antes del descubrimiento de ácidos nucleicos como el ADN, antes de que los biólogos entendieran cómo funcionan los genes y cuando el funcionamiento interno de las células vivas tenía mucho de misterio.

Darwin imaginaba que la vida comenzaba con una proteína, pero nadie sabía realmente qué eran las proteínas: no fue hasta 1902 que se entendió que las proteínas son cadenas de aminoácidos. Pero el mismo esquema básico todavía se sigue en la actualidad, y muchos investigadores están convencidos de que esa es la mejor explicación que tenemos del origen de la vida.

Calor y luz

Lena Vincent, de la Universidad de Wisconsin-Madison, es una investigadora cuyo trabajo es compatible con el entorno de un estanque, aunque prefiere mantener la mente abierta. Está tratando de crear conjuntos de químicos que se copien a sí mismos como grupo.

El ejemplo más simple sería un par de productos químicos A y B, donde cada uno tiene la capacidad de producir el otro, por lo que A produce B y B produce A. Un par de productos químicos de este tipo podrían reproducirse por sí mismos, aunque ninguno de los dos podría hacerlo solo.

En la práctica, los conjuntos de productos químicos son más complicados que eso, pero el principio es el mismo. También hay mucha evidencia de que la radiación ultravioleta de la luz solar puede impulsar la formación de sustancias químicas biológicas clave, especialmente el ARN, un ácido nucleico similar al ADN que se cree que fue un componente crucial en la creación de la primera vida. Tales procesos solo podrían ocurrir en lugares bien iluminados, lo que nuevamente apunta a una pequeña masa de agua en lugar de las profundidades del mar.

Hay evidencia de que la radiación ultravioleta de la luz solar puede impulsar la formación de sustancias químicas biológicas clave
Hay evidencia de que la radiación ultravioleta de la luz solar puede impulsar la formación de sustancias químicas biológicas clave

Un protagonista en esto ha sido John Sutherland, del Laboratorio de Biología Molecular MRC en Cambridge, Reino Unido. En 2009 demostró que dos de los cuatro componentes básicos del ARN se forman a partir de sustancias químicas simples a base de carbono, si se someten a tratamientos simples como ser bañados en radiación ultravioleta.

Desde entonces, ha demostrado que los mismos productos químicos iniciadores, con tratamientos sutilmente diferentes, también pueden convertirse en los componentes básicos de las proteínas o de los lípidos grasos que forman las membranas externas de las células.

Finalmente, los cuerpos de agua en tierra pueden secarse casi por completo cuando hace calor y luego volver a llenarse cuando llueve. Estos ciclos húmedos-secos pueden parecer inocuos, pero tienen efectos profundos en los productos químicos de la vida.

La cuna de la civilización

Deamer sostiene que las "piscinas de aguas termales volcánicas fluctuantes" son el entorno más probable para el comienzo de la vida. Sutherland tiene una alternativa: un cráter de meteorito, con arroyos que corren por los lados y se encuentran en una piscina en el fondo.

No está claro cuál de estos escenarios es más plausible. Además, muchos investigadores más jóvenes se aseguran de no comprometerse con un escenario u otro, argumentando que aún no sabemos lo suficiente sobre los procesos que pueden dar lugar a la vida. En particular, muchos investigadores todavía se toman en serio la hipótesis del respiradero alcalino, a pesar de sus problemas.

Lo que está claro, sin embargo, es que la idea de Darwin tenía una visión de futuro. Imaginó la necesidad de concentrar una variedad de productos químicos en un espacio pequeño y la necesidad de una fuente de energía que pudiera impulsar reacciones químicas. "Al igual que muchas de las ideas de Darwin", dice Vincent, la hipótesis del pequeño estanque cálido fue "muy profética".

Darwin señaló otro hecho en su carta, que es "subestimado", dice Vincent. "Los procesos que ocurren en ese pequeño estanque cálido pueden ocurrir tan fácilmente que estarían sucediendo todo el tiempo", sostiene.

Es posible que no lo veamos simplemente porque cada vez que una proteína nueva o una forma similar se forma naturalmente, una bacteria hambrienta la devora. "Hablamos sobre el origen de la vida como si fuera algo que sucedió en el pasado profundo", dice Vincent. "Pero es algo que podría estar sucediendo incluso en este momento".

*Michael Marshall es un escritor científico que vive en Devon, Reino Unido. Escribió un libro sobre los orígenes de la vida, The Genesis Quest.

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