El origen de la vida fue el paso, en la Tierra primitiva, de moléculas sin vida a los primeros seres capaces de obtener energía y de copiarse a sí mismos. Cómo ocurrió exactamente no se sabe: hay pistas químicas y fósiles, pero no una prueba directa del camino.
El origen de la vida es el proceso, todavía no esclarecido, por el cual la química de la Tierra primitiva dio lugar a los primeros organismos. Un organismo, por sencillo que sea, necesita dos cosas: una manera de sacar energía de su entorno y otra de guardar información y copiarla para dejar descendientes fieles.
Se conocen los materiales de partida y se conocen los microbios que ya vivían hace unos 3.500 millones de años. Lo que hay entre ambos puntos es la parte discutida.
Esquema · proceso
El primer paso es reunir los ingredientes. Los seres vivos se construyen sobre todo con carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre. El carbono es el centro de esa química porque forma cuatro enlaces, y eso permite un número enorme de moléculas. Los aminoácidos, que son las piezas con las que se fabrican las proteínas, y ciertos azúcares aparecen en meteoritos, y en el gas y el polvo que rodean a los cometas se han detectado moléculas orgánicas, es decir, compuestos que en la Tierra se asocian a la química de la vida. Las nubes de gas y polvo entre las estrellas guardan más de cien tipos de moléculas, entre ellas formaldehído y alcohol.
El segundo paso es explicar cómo pudo fabricar la propia Tierra esos ingredientes. Desde principios de los años cincuenta del siglo XX, Stanley Miller y Harold Urey, en la Universidad de Chicago, simularon en laboratorio las condiciones de la Tierra primitiva y obtuvieron algunos de los bloques básicos de las proteínas y de los ácidos nucleicos, las moléculas que guardan la información hereditaria. El experimento tiene un problema. La química más fértil ocurre con gases ricos en hidrógeno, como el amoníaco y el metano, y la atmósfera de aquella Tierra estuvo probablemente dominada por dióxido de carbono, con poca cantidad de esos gases. Por eso se ha propuesto también que las fuentes hidrotermales, sistemas del fondo marino en los que el agua se sobrecalienta al circular por la roca antes de volver al océano, aportaran compuestos orgánicos sin necesitar esa atmósfera. Probablemente contribuyeron fuentes terrestres y extraterrestres, y hay más pruebas directas de las segundas.
El tercer paso es el más difícil. De los ingredientes a una célula hay un salto enorme: hasta las moléculas más sencillas de los genes contienen millones de unidades colocadas en un orden preciso. Cada capacidad básica, extraer energía y codificar información, tiene explicaciones plausibles por separado. Falta saber cómo se juntaron. Ahí está el problema del huevo y la gallina. En la biología actual, las proteínas hacen el trabajo químico de la célula y el ADN guarda las instrucciones para fabricarlas. Pero las proteínas son las que ensamblan las cadenas de ADN en el orden correcto, y las proteínas se fabrican a partir de lo que dice el ADN. Ninguno de los dos sistemas funciona sin el otro. Una salida es suponer que la química previa usaba moléculas capaces de las dos tareas. El ARN, un pariente del ADN que interviene en el paso de la información genética a las proteínas, pudo ser una de ellas. La idea de un mundo de ARN gana aceptación, aunque queda mucho por entender.
Hace entre 3.800 y 4.100 millones de años, la Tierra sufrió un bombardeo de grandes impactos, con energía para esterilizar por calor las capas superficiales. Si la vida había empezado ya, pudo borrarse. Al cesar los impactos, los océanos pudieron acumular materia orgánica y quedaron reunidos los ingredientes para que surgieran organismos.
La vida primitiva, quizá poco más que moléculas grandes, viviría en mares cálidos y ricos en nutrientes, alimentándose de lo acumulado. Cuando ese alimento fácil se agotó, empezó el largo camino evolutivo. Una novedad decisiva fue la fotosíntesis, el conjunto de reacciones con el que algunos seres vivos usan la luz del Sol para fabricar sustancias que almacenan energía y, en una variante, liberan oxígeno. Ese oxígeno se acumula en la atmósfera desde hace unos 2.400 millones de años y formó la capa de ozono, que frena la radiación ultravioleta y permitió colonizar tierra firme.
Esquema · bifurcación
Los estromatolitos de Australia Occidental. Son rocas de capas curvas de sedimento que dejaron colonias de microbios: en su búsqueda de luz formaban tapices que atrapaban sedimento y subían sobre cada capa nueva. El más antiguo conocido tiene 3.470 millones de años. Enseña que ya había colonias organizadas.
Las moléculas de los meteoritos. Los meteoritos contienen aminoácidos y azúcares cuya estructura química delata un origen extraterrestre. Los ingredientes de la vida se forman también fuera de la Tierra. No muestran que haya vida fuera: no se ha hallado ninguna prueba inequívoca.
El árbol de la vida. Comparando secuencias de ARN y de genes de muchos organismos se concluye que todos los seres vivos descienden de un antepasado común. El árbol resultante tiene tres grandes dominios (bacterias, arqueas y eucariotas) y casi todo es microscópico. Los primeros linajes supervivientes parecen adaptados a temperaturas altas, y algunos biólogos piensan que la vida pudo empezar en lugares muy calientes.
Que el experimento de Miller y Urey creó vida. Produjo algunos de los bloques con los que se construyen las proteínas y los ácidos nucleicos, no un organismo. Además, la atmósfera que reproducía pudo no ser la de la Tierra primitiva.
Que se conoce cómo empezó la vida. Hay poca evidencia directa. Se conserva muy poca roca de aquella época, porque la Tierra renueva su superficie mediante la tectónica de placas, y los fósiles abundantes solo aparecen en los últimos 600 millones de años, menos del 15 % de la historia del planeta. El mundo de ARN es una idea cada vez más aceptada, no un hecho demostrado.
Que la selección natural explica el origen de la vida. La selección natural explica por qué existe tanta variedad de seres vivos, pero no resuelve cómo empezó todo. Tampoco lo resuelve la idea de que la vida llegó de fuera: solo trasladaría la pregunta a otro lugar.
Comparación
| Aspecto | Proteínas | ADN | ARN |
|---|---|---|---|
| Función principal | Hace el trabajo químico de la célula | Guarda las instrucciones genéticas | Guarda información y hace trabajo químico a la vez |
| Qué necesita | Necesita que el ADN indique el orden de ensamblaje | Necesita proteínas que ensamblen sus cadenas correctamente | No depende del otro sistema para funcionar solo |
| Papel en el origen | No explica cómo empezó sin ADN previo | No explica cómo empezó sin proteínas previas | Ofrece una salida al problema del huevo y la gallina |
¿Qué dos capacidades necesitaba incluso la vida más primitiva?
Una forma de extraer energía del entorno y una forma de codificar y copiar información para hacer copias fieles de sí misma.
¿Qué problema tiene el experimento de Miller y Urey?
Usa gases ricos en hidrógeno, como amoníaco y metano, mientras que la atmósfera de la Tierra primitiva estuvo probablemente dominada por dióxido de carbono y pudo no tener tantos de esos gases.
¿Por qué se habla de un problema del huevo y la gallina?
Porque las proteínas ensamblan el ADN y el ADN contiene las instrucciones para fabricar las proteínas, de modo que ninguno funciona sin el otro.
¿Qué propone la idea del mundo de ARN?
Que la química anterior a la vida usó moléculas, como el ARN, capaces de guardar información y de hacer el trabajo químico de la célula.
¿Qué prueba física de vida es la más antigua conocida?
Un estromatolito de 3.470 millones de años hallado en Australia Occidental.
Universitario · En inglés
Wolfgang Banzhaf, Lidia Yamamoto
The MIT Press, 2015
Introduce el campo de las químicas artificiales, que modelan sistemas de reacciones para comprender la autoorganización prebiótica y el origen de la vida. Repasa fundamentos de biología y evolución, ejemplos de la literatura y aplicaciones en computación, modelado de sistemas biológicos y vida sintética, con un…
Universitario · En inglés
Fred Hoyle, N. C. Wickramasinghe
Springer, 1999
Recopila artículos clave de dos autores que desarrollaron la teoría de la panspermia, según la cual los cometas dispersan vida microbiana por el cosmos. Argumentan que no solo los componentes químicos de la vida sino células microbianas completas tendrían origen extraterrestre, con implicaciones científicas y sociales.
Divulgación · En inglés
Adam Rutherford
Penguin Books, Limited, 2014
Adam Rutherford recorre el origen de la vida en la Tierra y el avance del conocimiento biológico que permite hoy diseñar organismos nuevos. Explica casos de biología sintética, como bacterias o animales modificados para producir sustancias, y plantea qué papel podría tener esta disciplina frente a problemas como la…
Universitario · En inglés
Lynn Margulis
Jones and Bartlett Publishers, Inc., 2002
Manual universitario sobre el origen de la vida y su evolución temprana en el planeta, con enfoque en biología, paleontología y ciencias de la vida en general.
Institución · Universitario
origins.harvard.edu
Programa de investigación interdisciplinar de la Universidad de Harvard dedicado al estudio del origen de la vida, con información sobre sus proyectos, publicaciones y eventos académicos.
Institución · Divulgación · En inglés
seti.org
Instituto de investigación dedicado a la búsqueda de vida fuera de la Tierra, con proyectos sobre el origen de la vida y la detección de señales de inteligencia extraterrestre.
