Hipótesis de Oparin-Haldane

Abiogénesis frente a generación espontánea

Laabiogénesis y la generación espontánea suelen utilizarse indistintamente, aunque no debería ser así.¹

Históricamente, Thomas Henry Huxley acuñó los términos biogénesis y abiogénesis, utilizándolos para referirse a la vida surgida de la "vida similar" y de la "no vida", respectivamente. Estos términos cobraron vida cuando aún no se había refutado por completo la teoría de la generación espontánea. Inicialmente, la abiogénesis y la generación espontánea iban de la mano, aunque desde la propuesta de la Hipótesis Oparin-Haldane sus caminos se han desviado.

En términos modernos, la abiogénesis se refiere a la creación de vida muy simple a partir de materia no viva. La generación espontánea, sin embargo, se refiere a la teoría refutada de que la vida compleja surge "espontánea" y "continuamente" a partir de materia no viva.

La hipótesis Oparin-Haldane y el origen de la vida

Tanto Oparin como Haldane creían que la vida podría haber surgido mediante la abiogénesis de materiales no vivos sometidos a una fuente de energía externa, aunque sus ideas sobre cómo ocurrió exactamente difieren ligeramente. Sus teorías esbozaban las condiciones en las que podría haber ocurrido.

Tanto la teoría de Oparin como la de Haldane describían :

• La presencia de una atmósfera reductora primitiva (privada de oxígeno) que contenía amoníaco, vapor de agua y otros gases.

• Las primeras formas de vida surgieron en los océanos.

• Formas de vida primitivas como heterótrofas (obtenían nutrientes ya disponibles en las condiciones primitivas).

La Hipótesis Oparin-Haldane describía cómo pudo surgir la vida de la sopa primordial.

El origen de la vida según Oparin

Oparin creía que las primeras formas de vida se desarrollaron a partir de coacervados. Los coacervados son pequeñas gotitas líquidas compuestas por más de 2 líquidos diferentes que, al mezclarse, no forman una solución homogénea (una solución en la que se encuentra la misma proporción de componentes en todas partes)^.3 Los coacervados suelen producirse y mantenerse unidos por la unión de moléculas de carga opuesta o hidrófobas.

Oparin observó cómo se formaban los coacervados, aparentemente por sí mismos, y sugirió que este mecanismo es lo que formó las primeras precélulas en la sopa primordial. Oparin realizó experimentos que demostraron que las reacciones metabólicas críticas para la vida eran más eficaces cuando estaban contenidas de este modo, en contraposición a los reactantes que flotaban libremente por las soluciones acuosas^.2

Los orígenes de la vida según Haldane

Haldane, en el momento de su propuesta inicial sobre el origen de la vida, desconocía el trabajo de Oparin sobre los coacervados. Haldane creía que la luz ultravioleta proporcionaba energía para que las reacciones produjeran moléculas orgánicas simples. Según Haldane, estas moléculas orgánicas siguieron reaccionando hasta que acabaron formando las primeras células primitivas^.1

• En esencia, la diferencia entre las propuestas de Oparin y Haldane se reduce a cuándo se formaron las células.
• Oparin propuso que las precélulas se formaron muy rápidamente, unidas por fuerzas electrostáticas, y que esta proximidad impulsó una mayor complejidad de la vida y las moléculas.
• Haldane propuso que primero se formaron moléculas más complejas y después evolucionaron las células unidas por membranas.

Pruebas que apoyan la hipótesis Oparin-Haldane

En 1953, los químicos estadounidenses Harold C. Urey y Stanley Miller se propusieron probar la hipótesis Oparin-Haldane. Miller y Urey intentaron recrear las condiciones atmosféricas primordiales reductoras expuestas por Oparin y Haldane (Figura 2) combinando cuatro gases:

1. Vapor de agua

2. Metano

3. Amoníaco

4. Hidrógeno molecular

A continuación, la pareja de científicos estimuló su atmósfera de imitación con pules eléctricos para simular la energía proporcionada por los rayos, los rayos UV o los respiraderos hidrotermales. Al cabo de una semana, el experimento produjo moléculas orgánicas simples, incluidos aminoácidos, lo que demostró que las moléculas orgánicas podían formarse en las condiciones establecidas en la Hipótesis de Oparin-Haldane. Estos hallazgos se conocieron como el Experimento Miller-Urey. El Experimento de Miller-Urey fue la primera prueba de que las moléculas orgánicas podían producirse espontáneamente sólo a partir de moléculas inorgánicas^.1,4

Figura 2: Diagrama del Experimento de Miller-Urey. Fuente: Wiki Commons.

Debilidades de la Hipótesis de Oparin-Haldane

La Hipótesis Oparin-Haldane ha sido fundamental en el camino de la investigación sobre los orígenes de la vida en la Tierra. Sus propuestas impulsaron la investigación en nuevas áreas, finalmente plausibles, de la evolución química, con muchos experimentos realizados sobre la base de su teoría.

Pero la propuesta expuesta en la Hipótesis Oparin-Haldane es errónea.

Debilidades de la Hipótesis Oparin-Haldane: coacervados improbables

Cuando Oparin publicó por primera vez su libro Orígenes de la vida, se sabía muy poco sobre el material genético. A medida que surgieron los conocimientos sobre el ADN y el ARN, los coacervados como primeras formas de vida primigenias perdieron apoyo^.5 El favor se inclinó hacia las teorías que reconocen el papel crucial del material genético para la evolución darwiniana, como la Hipótesis del Mundo del ARN, que cuenta con más apoyo.

Puntos débiles de la hipótesis Oparin-Haldane: la atmósfera primigenia no era reductora

Durante décadas se pensó que la Tierra primigenia albergaba una atmósfera reductora y rica en metano. Ésta era la composición atmosférica en la que se basaba la hipótesis Oparin-Haldane, sin embargo, recientes reconstrucciones geoquímicas han dado la vuelta a esta teoría. Los científicos creen ahora que el vapor de agua, el dióxido de carbono y el dióxido de azufre eran los grandes protagonistas de la atmósfera primitiva de la Tierra. Sus análisis demuestran que la atmósfera primigenia era en gran medida oxidativa, como la actual^.7

¿Qué significa esto para la hipótesis Oparin-Haldane?

Pues que la atmósfera actual, aunque es capaz de sustentar la vida moderna, no es un buen punto de partida para que surja la vida. La atmósfera rica en metano y baja en oxígeno, planteada anteriormente tanto por Oparin como por Haldane, tiene un potencial (biológico) mucho mayor para dar el salto de las moléculas inorgánicas a las orgánicas y a los componentes básicos de la vida. Por tanto, algunos científicos sugieren que esto es una prueba de que los componentes básicos de la vida son de origen extraterrestre.

Otros señalan que el Experimento Miller-Urey dio pie a muchos experimentos similares a lo largo de los años. Aunque las condiciones creadas específicamente en el Experimento de Miller-Urey no eran exactas, las moléculas orgánicas que consideramos los componentes básicos y precursores de la vida en la Tierra se han producido desde entonces en una gran variedad de condiciones potenciales. Por tanto, sigue siendo probable que el componente central de la Hipótesis Oparin-Haldane siga siendo cierto: la evolución química está en el origen de la vida.

Aunque es posible que Oparin y Haldane se equivocaran en algunos detalles, la filosofía propuesta de una transición gradual de moléculas inorgánicas simples a moléculas orgánicas ha sido adoptada por muchas otras teorías sobre el origen de la vida en la Tierra. Esta filosofía sustenta incluso las fases iniciales de la teoría del origen de la vida en la Tierra más extendida: La Hipótesis del Mundo de ARN.

Pasos para el origen de la vida y la Hipótesis Oparin-Haldane.

Aunque las condiciones iniciales expuestas en la hipótesis Oparin-Haldane ya no se sustentan en pruebas geoquímicas, esta teoría sigue desempeñando un papel crucial en los pasos necesarios para el origen de la vida en la Tierra:

1. Las moléculas inorgánicas simples se mezclan y abundan en la sopa primordial. Se producen reacciones químicas que sintetizan moléculas orgánicas más complejas que constituyen los componentes básicos de la vida (por ejemplo, aminoácidos y nucleótidos).
2. Se forman polímeros más largos. Según la teoría, estos polímeros podrían ser cadenas de ARN, cadenas de ADN o proteínas primitivas.
3. Se forman protocélulas o precélulas. En las protocélulas primitivas, las moléculas orgánicas se agrupan para llevar a cabo los procesos metabólicos con mayor eficacia. Según la teoría del origen de la vida en la que creas, las membranas pueden haberse formado antes o después de esta agrupación.