TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LA VIDA

TEORÍAS ACTUALES QUE EXPLICAN EL ORIGEN DE LAS PRIMERAS CÉLULAS.

 

            Si la célula proviene de otra célula, entonces ¿De dónde provino la primera célula?. La preocupación por el tema del origen de la vida es muy antigua. En diferentes culturas se respondió a esta pregunta con visiones cosmogónicas diversas. Las religiones ofrecieron una explicación señalando la vida como obra de un ser supremo o un dios creador de la vida. Esta visión creacionista consideraba que todas las especies fueron creadas al mismo tiempo y no tienen relación evolutiva entre ellas. Otros creían que las formas primitivas de seres vivos podían generarse del fango y la suciedad, de la misma manera que se generan moscas en la basura.

            Sin embargo, con la Teoría celular como resultado de los trabajos de Schwann Schleiden, Virchow y otros, se estableció que la vida viene de la vida, generándose una gran controversia. Por un lado, la generación espontánea se descartó al comprender que la célula proviene de otra célula. Al mismo tiempo, no había forma de comprender que la vida hubiera evolucionado de la materia inerte, pues esto sería volver a creer en la generación espontánea.

 

TEORIA CREACIONISTA.

 

Todos los seres humanos se han cuestionado acerca del   gran misterio de la vida ¿Qué es la vida?, ¿De dónde provenimos?, ¿Qué sentido tiene la vida?, en todas las culturas la vida se ha explicado a través de la acción de un ser creador o varios dioses que representan fuerzas superiores. La teoría creacionista, plantea que la vida con toda su complejidad, sólo pudo ser creada por un ser supremo. Para los creacionistas, Dios intervino en algún momento para hacer posible que toda esa evolución química culminará en la vida. La iglesia católica, por ejemplo, acepto la Teoría de la evolución en 1996; pero asegura que en algún momento de la evolución biológica. Dios le dio un alma al ser humano.

 

TEORIA DE LA GENERACIÓN ESPONTANEA.

 

            La noción de que los seres vivos pueden surgir repentinamente. Algunos pensaban que los organismos vivos podrían nacer a partir de los cuatro elementos: aire, fuego, agua y tierra. Otros creían que las formas de vida inferiores podrían generarse a partir de la basura, el sudor y la humedad. Durante el siglo XVII apareció una receta del holandés Jan Baptista Helmont, quién aseguraba que podría nacer espontáneamente ratones normales a partir del trigo y ropa interior llena de sudor. En ese tiempo, Francesco Redi puso en prueba la generación espontánea con un experimento sencillo: colocó recipientes iguales con trozos de carne, uno de ellos lo cubrió con una gasa y el otro lo dejó sin tapar. Redi observo que en el recipiente tapado no habían surgido moscas, pero en el recipiente que estaba descubierto sí, además que en el recipiente tapado encontró huevecillos. Con este sencillo experimento el científico demostró que los gusanos que aparentemente nacían de la carne, provenían de la reproducción de adultos que se habían acercado al recipiente. Aunque la generación espontánea no se había probado, las observaciones hacían creer a la gente que si era posible que se generarán organismos inferiores de este modo.

            Una vez que se inventó el microscopio y se observaron microorganismos en el agua de charco, la generación espontánea tomó más fuerza, pues no se explicaba el origen de estos seres vivos más que a través de esta teoría.

            En el siglo XIX Louis Pasteur diseño un matraz especial para demostrar que el origen de los microorganismos del agua, según creía, provenían del aire, Pasteur coloco en un matraz un caldo nutritivo, hirviéndolo hasta esterilizarlo, después esperó que se desarrollaran microorganismos, lo que desde luego no ocurrió. Fue así como Pasteur demostró una vez más que los organismos no se generan en forma espontánea.

            Con estos conocimientos, la teoría  celular que dicta que la vida proviene de la vida, por un lado, y los experimentos de Pasteur descartando la generación espontánea, por otro lado, ¿cómo podría explicarse el origen de la vida?. Todas las evidencias apuntaban hacia el creacionismo. Un ser supremo debía haber creado a los seres vivos en u n solo evento de creación.

TEORIA DE LA PANSPERMIA.

 

            El químico Svante Arrhenius, a principios del siglo XIX, propuso que la vida en la tierra se originó cuando cayeron al planeta esporas de bacterias que viajaron por el espacio. Los argumentos en contra de esta teoría giran en torno a la dificultad de que cualquier forma de vida, aun las esporas de resistencia, pudieran sobrevivir en el espacio, por otro lado, el problema del origen de la vida no se resuelve, sino tan solo cambia de escenario. A pesar de que las condiciones del espacio dificulten la aceptación de esta teoría la presencia de biomoléculas en el material interestelar y el hallazgo del meteorito marciano ALH8400 con 4500 millones de años de edad, abren una nueva esperanza para esta teoría.

 

 

TEORIA DE LA BIOGENESIS

 

Ante la dificultad de explicar el origen de la vida, la teoría de la Biogénesis plantea que la vida sólo puede venir de otro ser vivo. Los experimentos que descartaron la generación espontánea lo demostraron. La dificultad para explicarse un origen de la vida abiótico complico gradualmente la resolución del problema.

 

TEORIA FISICO QUIMICA

           

            El ruso Alexander Ivanovich Oparin, escribió el origen de la vida publicado en 1924. En su escrito describió las condiciones que favorecieron la formación de compuestos orgánicos en la tierra primitiva, Oparin suponía que la atmosfera de la tierra había sido muy distinta a la actual. Para el científico Ruso, la atmosfera había tenido gases reductores como: Metano, Amoniaco, Hidrógeno y vapor de agua con estos gases se produjeron reacciones químicas promovidas por fuentes de energía como la radiación solar, el choque de meteoritos, la radiación de elementos como el Torio y el Uranio, la radiación ultravioleta y la intensa actividad eléctrica. Estas reacciones químicas originaron moléculas orgánicas sencillas que formaron proteínas y sustancias más complejas. En poco tiempo los océanos primitivos se habrían convertido en una sopa o caldo primitivo con la presencia de moléculas orgánicas producidas abióticamente.

            Las biomoléculas según Oparin se agregaron para dar lugar a Bi9omoleculas más complejas como las proteínas. Con el tiempo se formaron sistemas polimoleculares o coacervados, cuyos componentes reaccionaban generando mayor complejidad en su estructura.  Los coacervados intercambiaban materia y energía con el medio, dando lugar a sistemas prebióticos o protobiontes. Los sistemas polimoleculares prebióticos fueron seleccionados por su capacidad de supervivencia pues algunos perdieron su estructura para disolverse en el agua. Otros sistemas lograron dividirse a través del desarrollo de la compleja molécula de ADN en un proceso que dio origen a los primeros seres vivos. En 1928 John Haldane había propuesto ideas similares. También Charles Darwin había sugerido un proceso de evolución química que habría formado la vida.

            En 1953, Stanley Miller y Harold Urey, de la Universidad de Chicago, pusieron a prueba las ideas de Oparin, diseñando un dispositivo que simulaba las condiciones de la atmosfera de la tierra primitiva, así como las condiciones de los océanos. Miller y Urey aplicaron fuentes de Energía como la Electricidad y calor. Después de unos días obtuvieron aminoácidos y otras biomoleculas, probando que la síntesis abiótica de moléculas orgánicas probando que la síntesis abiótica de moléculas orgánicas habría sido posible en las condiciones de la tierra hace 4500 millones de años. A partir de este experimento clásico otros científicos han reproducido esas condiciones y han obtenido una gran variedad de compuestos orgánicos. Para dar mayor fuerza a esta teoría, se descubrió la presencia de moléculas orgánicas en material interestelar, lo que inicio una nueva línea de investigación en la Biología para la comprensión del origen de la vida.  

Aunque las ideas de Oparin y las evidencias sugieren que la vida pudo originarse de la tierra, hay algunas explicaciones que no están claras y que requieren de una mayor investigación para sustentar la llamada Teoría fisicoquímica sobre el origen de la vida. Por ejemplo ¿cómo podemos conocer con precisión cuales fueron las condiciones de la atmosfera? ¿Cómo podemos asegurar que la vida se formó en altas temperaturas? ¿Qué se formó primero, la célula o los mecanismos autorreplicativos basados en ácidos nucleicos? ¿Cómo fueron los primeros seres vivos?, ¿los primeros organismos eran autótrofos, fototrofos o quimiotrofos?.

            En el problema del origen de la vida surgen varias controversias pues algunos compuestos orgánicos indispensables para los seres vivos se descomponen fácilmente en temperaturas elevadas. Además existe la posibilidad de que los compuestos orgánicos se hayan formado en otro lugar del universo y hubieran sido transportados a la tierra por meteoritos.

            Los estudios sobre el tema sugieren que las superficies minerales de la arcilla permitieron las reacciones de síntesis prebiótica, o que las rocas de Pirita, mineral de Sulfuro de fierro generaron el metabolismo primitivo basado en moléculas de azufre que desarrollarían los primeros autótrofos quimiotrofos.

            A pesar de que son muchos los experimentos que apoyan la idea de que los compuestos   orgánicos pueden producirse abióticamente, nadie ha demostrado que se formen coacervados ni sistemas autorreplicativos. Para explicar el origen de la vida es necesario aclarar cómo se originó la capacidad de autorreplicación de los sistemas vivos y como evoluciono el sistema perfectamente acoplado que mantiene la información genética resguardada en el ADN, así como la transferencia de la información por parte del ARN y la traducción de dicha información genética para formar las proteínas.

            Por otro lado existen muchos fenómenos difíciles de explicar en torno al origen único de los seres vivos. La presencia en todos los organismos vivientes del mismo tipo de isómeros ópticos, por ejemplo el hecho de que todos los carbohidratos en los seres vivos son dextrógiros, mientras que todos los Aminoácidos son levógiros, ¿acaso todos los seres vivos proceden de un mismo ancestro?, ¿Cuál es la razón de que la vida haya elegido un solo tipo de isómero?,

De la misma forma todos los seres vivos contienen los mismos 20 Aminoácidos distintos, las mismas bases nitrogenadas en el ADN, el mismo código genético. ¿Acaso esto es evidencia de ancestría común?.

 

TEORIA DEL MUNDO DEL ARN

 

            La teoría Fisicoquimica de Oparin-Haldane abrió las puertas para una nueva línea de investigación sobre el origen de la vida. Sin embargo, la vía evolutiva propuesta por Oparin planteaba que la célula se originó antes que el material genético. Otra opción a considerar sería que primero se hubieran considerado los sistemas autorreplicativos y después la célula. En un principio se planteó la posibilidad que el ADN hubiera surgido antes en forma de un “virus” como los que hoy conocemos. De cualquier forma, un cuello de botella en el problema del origen de la vida era explicar la relación entre el sistema viviente, las proteínas y el ADN; es decir “el dogma central de la Biología molecular”, las proteínas están codificadas por el ADN y el ADN es sitetizado por las proteínas. Este problema aparentemente sin solución, vio una nueva luz cuando se reconocieron las propiedades del ARN como reservorio de la información genética, como traductor de la información genética en proteínas específicas y como proteínas. Es decir una sola molécula era capaz de actuar como ADN, como ARN y como proteína.

La teoría del ARN plantea el origen de la vida basado en la aparición de sistemas replicativos de moléculas de ARN, antes de formarse los sistemas vivientes debió existir un sistema autorreplicativo basado en moléculas de ARN. El ARN tenía entonces la función de material genético, que fue relegada al ADN, con estructura mucho más estable. El ARN también funcionaba como proteína, pero a través de la selección natural fue sustituido por las proteínas, que resultaron más eficientes para llevar a cabo las funciones enzimáticas, estructurales y de transporte en los seres vivos. Por último la función del ARN en la transcripción y la traducción de proteínas se mantuvo como enlace entre el ADN y las proteínas, de esta forma, los poli-ribonucleótidos co n propiedades parecidas a las proteínas pudieron ser el puente entre el mundo del ARN y el ARN-proteína-ADN.

            Una de las críticas a esta teoría es el problema de la temperatura: si el ARN se formó en la tierra primitiva en altas temperaturas, su vida fue demasiado corta, pues el ARN es sumamente inestable a temperaturas elevadas. Si el escenario cambia a temperaturas bajas, el ARN no podría haberse sintetizado.

            Otra cuestión fundamental para resolver el problema del origen de la vida implica establecer las condiciones del medio en el que se llevó a cabo este proceso evolutivo. La idea sobre un origen de la vida en condiciones de altas temperaturas llevó a sugerir que las bacterias termófilas habitantes de los respiraderos hidrotermales del fondo oceánico, fueran los organismos actuales más antiguos descendientes de los primeros seres vivos.

Esta idea del origen en aguas de altas temperaturas cambio radicalmente cuando se elaboraron los arboles filogenéticos bacterianos, que muestran que las bacterias hipertermófilas no son los organismos más antiguos que existen. Además se demostró que el ARN es muy inestable en condiciones de altas temperaturas. El descubrimiento de bacterias antárticas que viven a temperaturas muy bajas dio un giro en la investigación, pues estos seres están más relacionados con las primitivas bacterias que las hipertermófilas. La Teoría del Sulfuro de Fierro propone que la vida se originó de sistemas capaces de formar compuestos orgánicos, a partir de reacciones con Sulfuro de Fierro y otros materiales como la Pirita. Esta teoría plantea que la vida inició con células formadas por sulfuro de fierro en el fondo de los océanos.