Ciencia — 4 de mayo de 2009 at 16:59

El origen de la vida

En nuestro anterior artículo sobre el año de Darwin comenzamos destacando la enorme importancia que tuvieron este naturalista y sus ideas para el desarrollo de la Biología como ciencia, pero también anunciábamos que la Teoría de la Evolución que propugnó adolecía de ciertas deficiencias, además incongruentes con sus postulados, que quizás estuvieran avisando que una revisión de la misma está ya en marcha.

No nos debemos mesar los cabellos si oímos que “la Teoría de la Evolución de Darwin debiera ser revisada”. En el seno de la Ciencia no hay dogmas, mal que les pese a algunos, y a mí en particular tampoco me importan los dogmas que hay fuera de ella. Darwin no es intocable, y no es una minoría de biólogos, sobre todo de escuelas europeas, embriólogos y genéticos poblacionales, los que buscan una mejor manera de explicar lo que la teoría de la evolución de Darwin no explica satisfactoriamente.

INTOCABLE -REVISABLE

En ello andábamos hace algún tiempo, y con ello debemos retomar el hilo de este trabajo. Simplemente añadir que algunos ven como un magnífico logro intrínseco que la teoría darviniana no haya tenido necesidad de ser tocada en casi 150 años, cosa que efectivamente jamás ha pasado con ninguna otra rama del saber científico, y que le otorga cierta aura de invencible. Además, añaden muchos con una sonrisa, que sería muy difícil, ya que es indemostrable por sí misma, al funcionar en su razonamiento como una tautología.

Otros, sin embargo, creen que 150 años de inmovilismo en cualquier disciplina del saber no es un adelanto, sino un atraso. Que las teorías científicas están para ser puestas en dudas, ser rebatidas, discutidas, analizadas, y vueltas a plantear de una manera mejorada y más perfecta. Para crear nuevo conocimiento científico, para realizar otros descubrimientos. De hecho, el síntoma principal de que la teoría de la evolución de Darwin debería ser replanteada, desde esta perspectiva, es que lleva demasiado tiempo considerada como “intocable”, y que eso es un atraso para la Biología como tal.

Aparte este razonamiento, que no deja de ser interesante, veíamos que la teoría de Darwin se postulaba alrededor de una serie de principios que podríamos resumir en:

1. Dada una especie animal cualquiera, podemos considerar que existe una diferencia morfológica significativa entre todos los individuos de la misma (los habrá más o menos altos, más o menos gruesos, de pelaje más o menos oscuro o de patas de diferente tamaño).

2. Esas diferencias son totalmente fortuitas, y se deben al azar.

3. Es también el azar el que selecciona, de entre las posibles variaciones, las más viables, en forma de “premio” al más dotado en la lucha por la vida, o al mejor adaptado, o al más preparado… Es decir, en definitiva, el escenario de la vida filtra todas las posibilidades, y poco a poco va decantándose por aquellas más útiles para seguir viviendo.

4. Estas diferencias que resultan ligeramente beneficiosas para quienes las portan deben ser heredables.

5. Añadamos a todo esto una enorme cantidad de tiempo, y comprenderemos que la idea es muy simple y bella: la lucha por la vida escoge a los más preparados, que son los que tendrán a la postre descendencia, incorporando en sus diseños orgánicos mejoras imperceptibles de generación en generación, pero que con el correr de los eones se convierten en diferencias suficientemente significativas como para hablar de aparición, sucesión y relevo de especies nuevas.

El organismo, o la especie en su conjunto, no decide nada en este proceso. Está programada para seguir viviendo, y lo hará mejor cuanto mejor cumpla su cometido, es decir, cuanto mejor se aproveche del medio.

HAY QUE PREGUNTAR ¿POR QUÉ?

Imaginemos la jirafa. Aunque todavía hay quien piensa que la longitud de su cuello se debe exclusivamente a la creatividad de Noé y al ingenioso sistema con el que las guardó en su arca (ver las teorías creacionistas del anterior artículo), muchos otros naturalistas, basándose en evidencias fósiles, han descubierto que el cuello original no era tan alto. ¿Por qué creció?

La mayoría de los que se plantean esta pregunta fuera de las universidades suelen contestar bastante mal, y razonar que mediante el continuo esfuerzo por intentar alcanzar las ramas más altas, el cuello se fue estirando y dicho estiramiento se transmitió de padres a hijos. Falso. Ésta es la respuesta lamarckiana (véase, así mismo, el anterior artículo). No hay intencionalidad en el aumento del cuello, y por supuesto lo que un padre incorpora en vida a su acervo no se transmite a sus hijos.

¿Cómo le creció, entonces, el cuello a la jirafa? Por casualidad, contesta Darwin. Al no haber intencionalidad ninguna en ninguno de los actos de la vida, simplemente sucedió que un día nació una protojirafa con el cuello muy ligeramente más alto que sus congéneres, lo que le permitió acceder a un estrato arbóreo no disponible para otros herbívoros. Una ligera diferencia, que el medio ambiente se encargó de filtrar, en este caso con aprobado. Algún día, otro descendiente de esa protojirafa con el cuello ligeramente más largo lo alargó aún más, viéndose todavía más favorecido al alcanzar hojas más altas, presumiblemente estando mejor alimentado y en condiciones de imponer su carga génica a una hembra (es decir, favorecido en la búsqueda de pareja), logrando descendientes que incorporaron ese aumento de cuello producido por casualidad. Repitan esto el suficiente número de veces, y habrán obtenido nuestra jirafa de largo cuello.

Esos ligeros cambios son las mutaciones genéticas que, en la mayoría de los casos, resultan letales para los organismos portadores. Pero que, de vez en cuando, aportan una mejora al individuo que las sufre.

Lo mismo que el cuello de la jirafa creció de esta manera, el destino la había podido favorecer de otro. A los insectos los favoreció con alas a partir de la elongación de escamas torácicas, a los dinosaurios que acabarían siendo aves les cubrió el cuerpo con plumas para aislarlos del frío, etc. Pero lo importante en esta línea de razonamiento es que no hay direccionalidad, no hay intención a priori, el mundo es como es, con toda su enorme complejidad, por simple y puro azar… según Darwin. Podría haber sido radicalmente distinto.

En esta revisión planteada de la teoría darvinista cobra una muy especial relevancia la búsqueda de vida extraterrestre. No porque tengamos que preguntarle a los enanillos verdes de los ovnis, que todo lo saben, por estas cuestiones (aunque si aparecieran seguro que serían algunas de las cuestiones a plantear). Citando a Paul Davies, “…Si el determinismo biológico quedara confirmado por el descubrimiento de vida alternativa más allá de la tierra, confundiría espectacularmente el paradigma ortodoxo, empapado como está en la contingencia darwiniana, que se basa en que nada en la vida está predeterminado, que la evolución biológica consiste en una larga serie de accidentes sin dirección ni significado, sin causas finales.”

CASUALIDAD O CAUSALIDAD

Si se encontrara vida más allá de nuestro planeta, y de forma más o menos fiable, segura y ubicua, es evidente deducir que al menos sí hay algo predeterminado en la vida, y es la aparición de la propia vida. Y si hay algo determinado en la vida, ya tenemos un punto donde la teoría de Darwin debería ser revisada. No todo se debe al azar.

Sobre el origen de la vida se han postulado bastantes teorías. Permítanme que haga mi propia clasificación de las mismas:

1.    Las explicaciones que no explican nada.
2.    Las hipótesis de origen químico (local o extraterrestre).
3.    Las hipótesis homeostáticas de niveles de organización.

Por “explicaciones que no explican nada” entiendo dos argumentaciones: la digital y la Generación Espontánea.

Por digital quiero decir la todopoderosa y omnipresente presencia del dedo de Dios. No hay nada que explicar, porque la vida surgió exclusivamente por un acto de voluntad divino. El dedo de Dios señala, y la vida aparece. Es la continuación del Creacionismo. Verán que no le otorgo el calificativo de hipótesis. Pero como todavía se enseña en muchísimas escuelas del mundo (todos los fanatismos de cualquier índole es la que utilizan, aunque aún no se han puesto de acuerdo en el color que tiene ese dedo divino), hay cerca de 2/3 de la Humanidad que piensan justamente eso… la cifra asusta, pero no por ello es menos real.

La Generación Espontánea cuenta con una larga historia, que podemos rastrear al menos hasta Aristóteles, y postula que las formas vivas, al menos las más simples, surgieron como tales, en toda su magnífica complejidad, a partir de elementos no vivos, sin pasos previos. Espontáneamente.

Esta hipótesis tuvo un gran desarrollo durante la Edad Media, donde se llegaron a publicar recetas para fabricar ratones mediante un puñado de trigo envuelto en un trapo, y depositado en un lugar oscuro y fresco. Lo curioso es que estas recetas funcionaban, los ratones estaban allí, cerca del grano, a veces a los pocos días…

Francesco Redi fue el primero que intentó rebatir esta teoría, y utilizó para ello una gasa que aislaba el trozo de carne que, supuestamente, era capaz de generar espontáneamente gusanos y moscas. Su razonamiento se vio cortado ante un argumento de peso muy conocido en su época, llamado la Santa Inquisición.

Debemos a Pasteur la erradicación total de esta idea que, no lo olvidemos, ha durado hasta la mitad del s. XIX. El experimento constituye un clásico, y simplemente consiste en hervir hasta la esterilidad un cultivo, curvar adecuadamente la boca del tubo que lo contiene y comprobar que, al no acceder el polvo del ambiente que porta los microorganismos al interior del caldo, este caldo permanece incorrupto de manera más o menos indefinida.

Las propiedades del cultivo no se han perdido. Al romper la entrada al frasco, el cultivo vuelve a desarrollar una abundante colonia principalmente bacteriana.

LA VIDA SE ABRE CAMINO

La idea de que la materia posee en su seno una fuerza vital capaz de generar vida como tal es muy atrayente. De hecho, el fenómeno de “lo vivo” sigue sin ser fácilmente definible, y la evanescencia de su propia naturaleza es la que lleva a pensar en variantes de la teoría de la Generación Espontánea que, periódicamente, vuelven a aflorar. La Entelequia de Hans Driesch, o los campos electromagnéticos investigados en Yale por F. S. C. Northrop y H. S. Burr y la derivación en su Holografía Embriónica son un ejemplo. Interesantes, pero demasiado marginales.

La Generación Espontánea tuvo una hipótesis de trabajo contemporánea que, si bien jamás fue acogida de manera tan unánime en ninguna época histórica, sí tenemos el privilegio de concederle ser la más antigua hipótesis sobre el origen de la vida: la Panspermia. A esta idea de que la vida no nace en la Tierra, sino que viene del espacio, se sumaron personajes de la talla de Anaxágoras (allá por el s. VI a. C., que fue el primero que la enunció), Arrhenius y hasta el mismísimo Lord Kelvin, que con todo su peso y autoridad científica consiguió que nadie se planteara nada nuevo en este campo hasta recién el inicio del s. XX.

La teoría de la Panspermia en su estricta formulación no es una explicación válida. Que la vida esté presente en forma de esporas o semillas a lo largo y ancho del universo, y que en condiciones apropiadas “fecunden” los planetas adecuados para ello, no responde a la pregunta que nos hacemos: ¿cómo surge la vida? Traslada el origen a un sitio diferente, pero no lo explica.

Ahora que sabemos algo más del espacio profundo, veremos más adelante que podemos abordar la panspermia desde una perspectiva muy diferente, e incluso considerarla una hipótesis de origen químico para la vida.

El origen abiótico de la vida tuvo ya un preámbulo en el propio Darwin, que planteaba esta pregunta como “la gran” pregunta. Él fue el primero que mencionó que quizás la vida se originara en un cálido charco de aguas someras a partir de constituyentes no vivos.

Pero la sombra de Kelvin y el peso de la recién difunta generación espontánea provocaron que hasta principios del s. XX nadie avanzara nada en este campo (Kelvin muere en 1907). Sobre la década de los 20 se comienza a plantear un origen abiótico (segundo grupo de teorías de origen químico para la vida), y son Haldane (la vida surge en una sopa primitiva de compuestos orgánicos que se hicieron cada vez más complejos) y Oparin (por el contrario, la vida surge por asociación de pequeños agregados moleculares capaces de realizar operaciones bioquímicas, los protobiontes) los que establecieron nuevas líneas de investigación que se han prolongado hasta finales del s. XX, y que todavía continúan dando frutos.

Con ligeras diferencias entre ambos, la idea que sustentan ambas exposiciones es que, en las condiciones de la Tierra primitiva, una serie de sucesos fortuitos y aleatorios, sucedidos a lo largo de miles de millones de años, fueron estructurando compuestos sencillos como el hidrógeno, el amoníaco, el vapor de agua y el metano en moléculas cada vez más complejas, hasta la aparición del primer ser vivo, evidentemente muchísimo más simple que los actuales.

Resulta increíble que hasta 1953 no se le ocurriera a nadie someter esta hipótesis a prueba. Stanley Miller, estudiante de Harold Urey, pidió a su profesor un matraz, un mechero, un destilador y dos electrodos, agua, metano, algo de hidrógeno y amoníaco (la supuesta composición de la atmósfera de la prototierra), y su maestro se los dio (a veces, los maestros acertamos y hacemos cosas buenas).

El mechero simulaba el calor de la superficie de la Tierra, la mayor parte de la cual estaba derretida todavía. Los compuestos se evaporaban, y al llegar a la capa de nubes, sufrían la acción de la luz ultravioleta (no existía ni campo magnético ni capa de ozono, ambas cosas vinieron bastante más tarde), representada por las chispas de los electrodos. La mezcla se enfriaba, y volvía a llover sobre la superficie donde, probablemente antes de rozarla, ya se había vuelto a evaporar (es decir, la mezcla de Miller se licuaba en el destilador, para caer y calentarse de nuevo en el matraz). Para comprenderlo mejor, observen el esquema

Así, durante millones de años. Miller tenía un poco más de prisa, así que al cabo de una semana, cuando el agua cristalina y transparente que introdujo en el matraz tomó un claro color café (ver foto), apagó el sistema y descubrió algo completamente imposible de adivinar que iba a ser encontrado: materia orgánica.

Se acababa de demostrar que, partiendo de compuestos simples y aparentemente abundantes en la atmósfera de la Tierra primitiva, sin más intervención que el calor geotérmico y la radiación solar, era posible fabricar vida…

Ni mucho menos era eso. Lo que Miller encontró fueron algunos aminoácidos. Los aminoácidos son los constituyentes de las proteínas, que son moléculas con forma como de rosarios (lineales) o telarañas (planos bidimensionales) de cientos y miles de estas unidades aminoácidas, plegadas en tres dimensiones (como una madeja de lana).

Lo que suele decirse es que Miller demostró cómo se podían fabricar los ladrillos de la vida, pero que hacía falta explicar cómo se construyó la casa.

SÍ, PERO CÓMO

Este símil es de los años 60. En realidad, Miller descubrió una forma de fabricar ladrillos, pero, a la luz de la composición que hoy se sabe que tiene la más diminuta de las bacterias, faltaba explicar cómo nace una ciudad completa de la complejidad de Nueva York.

Posteriores réplicas del experimento confirmaron que este proceso rendía, sin lugar a dudas, moléculas orgánicas. Podemos suponer, sin riesgo a equivocarnos, que si prolongáramos el tiempo de la experiencia algunos cientos de años, la posibilidad de encontrar compuestos exóticos y cada vez más complejos, debería aumentar… O no. De hecho, el engarce de esos aminoácidos en moléculas más complejas es un problema químico de gran envergadura, y hasta ahora ni teórica ni experimentalmente se ha conseguido aumentar el nivel de complejidad de los compuestos sintetizados.

Además, hoy en día se sabe que la atmósfera de la Tierra primitiva no fue la imaginada por Miller. De hecho, se postula que la Tierra tuvo varias atmósferas, que nunca hubo ni metano ni amoníaco, y que la casi totalidad del agua de la Tierra proviene de aportes de cometas que sobre ella han ido impactando, y que, por tanto, en un comienzo la cantidad del líquido elemento era bien exigua.

No obstante, descubrimientos en las nubes interestelares de polvo, en las nebulosas, en la cola de los cometas e incluso en ciertos meteoritos mostraron que los compuestos “orgánicos” eran extraordinariamente abundantes. Y muy parecidos a los que usa la vida terrestre. Es como si el universo fuera amigable a la presencia de estas moléculas, por lo demás bastante copiosas, y que fuera fácil encontrarlas en el espacio profundo.

¿Se acuerdan de la Panspermia como teoría? La ciencia no ha demostrado la universalidad de la vida, pero sí, al menos, la omnipresencia de parte de la materia con la que está hecha. Resulta atractivo pensar que, ya que no esporas, la Tierra fuera bombardeada en sus inicios, quizás acompañando a esa agua cometaria, de moléculas orgánicas con las que el nacimiento de la vida fuera más sencillo, o con las que, al menos, se ahorraran varios millones de años.

Se ha descubierto que en los núcleos del hielo extraterrestre se dan ciertas condiciones termodinámicas que favorecería las reacciones que en el experimento de Miller dieron lugar a los aminoácidos. Por simplificar, ese hielo se comporta de forma fluida, es capaz de ofrecer un armazón químico donde montar los esqueletos orgánicos (de todos es conocida la maravillosa arquitectura de un copo de hielo), y mantiene las moléculas sintetizadas a salvo. Por tanto, ha sido ya necesaria la denominación de “compuestos orgánicos exobiológicos” a toda esta pléyade de sustancias carbonadas similares a nuestros azúcares, aminoácidos y algunos lípidos, pero que no han sido sintetizadas, que se sepa, por ser vivo alguno.

Seguimos, pues, comprobando que ciertas moléculas imprescindibles para la vida son fáciles de conseguir, pero continuamos sin tener idea cierta sobre el origen a la vida.

La nueva fase de explicación al origen de la vida ha venido de una rama de la ciencia con un contacto tangencial con la biología. Aunque procesadores y analistas de sistemas se suelen inspirar en el mundo vivo para montar sociedades de comunicación, redes neuronales, o diseñar los flujos de información, es muy difícil imaginar cómo la moderna Teoría de Sistemas ha venido a aportar su pequeño grano de arena a este debate. Según Kauffman los sistemas complejos reducen su complejidad, al llegar a cierto límite, cuando se autoorganizan. Es indudable que la vida es un fenómeno altamente organizado, y para este científico, el caos (del que se sabe tan poco, pero que cada vez es menos sinónimo de desorden) genera, en ciertos niveles, donde podría situarse el origen de la vida.

Simplificando mucho el razonamiento, supongamos un cicloo químico donde A rinde B, que a su vez rinde C y posteriormente C acaba generando D. Por probabilidad podemos suponer que C abra una ruta alternativa, y que además de D genere, con variaciones diminutas del ambiente, y compuesto distinto, M. Así, M puede empezar también su ciclo.

LO MUY GRANDE Y LO MUY PEQUEÑO

Cabe decir también que, a nivel cuántico, encabeza una línea de investigación que pretende descubrir que la vida está cuánticamente favorecida. Aunque es una línea muy joven de investigación, conviene señalar aquí algo tremendamente inquietante en todo el fenómeno de la vida, y es la quiralidad.

La quiralidad es la propiedad de ciertas moléculas orgánicas (casi todas) de poseer dos formas, imágenes especulares una de otra, pero no superponibles. Como nuestras manos. La mayoría de las moléculas orgánicas poseen formas quirales pero, y aquí viene lo extraño, en el mundo vivo sólo una de las dos formas está presente. Es más, si suministramos a un cultivo bacteriano una mezcla a partes iguales de las dos formas (simplemente porque el hombre sólo sabe fabricar mezclas homogéneas de ambos compuestos), las bacterias serán capaces de diferencias perfectamente el compuesto que les interesa.

¿Por qué?, ¿qué hizo que la vida tuviera lateralidad?, ¿por qué sólo se escogió una de las dos formas posibles,siempre la misma y sin importancia de la forma viva en cuestión, sea la bacteria del tétanos o la jirafa del inicio de nuestro artículo?

Pues si el mundo cuántico fuera asimétrico respecto a los compuestos vivos (como lo es para otras características, como la materia y la antimateria), favoreciendo en cierta forma una línea de ellos, aquí podría encontrarse la explicación de esta paradoja (ver “El electrón es zurdo”, de Isaac Asimov).

El paisaje que hemos descrito hasta ahora se reduce, pues, a que sea cual fuese la composición de la Tierra primitiva, los ladrillos de la materia orgánica fueron relativamente fáciles de fabricar. Conviene también destacar que, aunque existen hipótesis que apuntan a que el salto al primer ser vivo pareciera estar implícito en las leyes de la materia, tampoco existe una unanimidad en aceptarlo, y ni muchos menos en estar de acuerdo con un sesgo cuántico para la vida.

Si para los postulados darvinianos absolutamente todo lo que rodea a la vida y su evolución, incluyendo su origen, es una serie de accidentes totalmente azarosos, irrepetibles, impredecibles y sin causa final, la hipótesis de un paso inherente entre las moléculas orgánicas que concluyera en el primer ser vivo implica precisamente una “causa final”, y debe ser rechazada. Por supuesto, un sesgo cuántico de la materia es también algo impensable.

Y sólo hace falta esgrimir un argumento para desbaratar esta teleología vital. Por muy improbable que sea el fenómeno de la vida, que lo es, siguiendo leyes exclusivamente mecaniscistas, y eso es algo que los neodarwinistas aceptan a pie juntillas; por muy imposible que pudiera parecer la aparición de la vida; por muy milagroso que sea el fenómeno, toda esa magnífica originalidad queda reducida a la nada con el simple argumento de “…sí, pero estamos aquí”.

Cojan ustedes una baraja de cartas, de 40 unidades. Barájenla, y colóquenla encima de la mesa tal y como les haya quedado. La secuencia de naipes resultante es única. Sepan ustedes que acaban de convertirse en dioses, dado que la posibilidad de encontrarse esa combinación, y no otra, es de 40! (se lee “cuarenta factorial”, y es equivalente a multiplicar 40 x 39 x 38 x 37 x … x 3 x 2 1)