Teorías del Origen de la Vida

Teorías sobre el origen de la vida en biología

Estudiar el origen de la vida requiere comprender cómo y por qué determinadas reacciones químicas dentro de la materia inorgánica podrían ser capaces de producir vida. Se trata de un estudio interdisciplinar, que abarca partes de la biología, la química y la física. A continuación veremos varias teorías sobre el origen de la vida, qué se necesita para la vida y cuáles eran las ideas de Charles Darwin sobre el origen de la vida.

La vida surgió espontáneamente

La teoría espontánea, ahora refutada, afirma que la vida se produjo a partir de materia inorgánica, como el barro, en ausencia de cualquier reacción. Ésta fue una teoría muy temprana sobre el origen de la vida, defendida por Aristóteles. Hace cientos de años, se realizaron experimentos para determinar la validez de esta teoría.

Un experimento realizado en 1668 por un científico llamado Francesco Redi (1626-1697) utilizó carne cruda para determinar el origen de los gusanos. Colocó carne cruda en dos frascos, uno sellado y otro sin sellar (Fig. 1). Esperó una semana y comprobó que no se producían gusanos en el tarro sellado, pero sí en el tarro sin sellar. Las moscas tenían acceso al tarro desprecintado, lo que revelaba que los gusanos se producían a partir de los huevos de las moscas. A continuación, otros científicos llevaron a cabo varios experimentos diferentes, todos los cuales aportaron más pruebas de que la teoría era incorrecta.

Figura 1: Experimento de Francesco Redi para probar la teoría espontánea del origen de la vida. Fuente: Wiki Commons

La teoría de la panspermia sobre el origen de la vida

La teoría de la panspermia, también conocida como teoría extraterrestre, afirma que la vida pudo comenzar en otro lugar del universo y ser traída a la Tierra a través de microorganismos presentes en un meteorito o algún otro método de transporte. Panspermia significa "todas las semillas" o "semillas en todas partes", lo que implica que las semillas de la vida están presentes en todo el universo. Se han propuesto tres tipos de p anspermia:

1. Lito: la vida se transporta por el espacio cuando un impacto en un planeta hace que se envíen rocas al espacio, que se desplazan a otros planetas de distintos sistemas solares.

2. Balística: la vida se transporta por el espacio cuando un impacto en un planeta hace que se envíen rocas al espacio, desplazándose a otros planetas del mismo sistema solar (Fig. 2).

3. Dirigida: la vida se propaga a otros planetas y sistemas solares intencionadamente por civilizaciones extraterrestres con tecnología más avanzada.

Figura 2: La teoría de la panspermia sugiere que la vida llegó a la Tierra desde otro lugar, potencialmente a partir de restos expulsados tras el impacto de un meteorito en otro planeta. Fuente: Wiki Commons

La vida empezó en el hielo

Se cree que, hace miles de millones de años, gran parte de la Tierra estaba congelada y cubierta de hielo espeso. Estas temperaturas tan frías podrían haber permitido que muchos de los compuestos implicados en la formación de la vida mantuvieran su estabilidad. Esta estabilidad podría haber permitido entonces que estos compuestos existieran durante periodos de tiempo mucho más largos que en condiciones más cálidas, permitiendo potencialmente que se produjeran reacciones y surgiera la vida.

La vida empezó en la arcilla

La teoría de la arcilla sugiere que los cristales autorreplicantes de arcilla podrían haber dado lugar a la formación de la vida al atrapar moléculas y aumentar su capacidad para replicarse y catalizar reacciones. Esto podría haber dado lugar a una mayor replicación, a la aparición de la vida y a la evolución hacia organismos complejos. La teoría fue propuesta por primera vez por un científico llamado Alexander Graham Cairns-Smith en la década de 1960.

La teoría del "mundo del ARN" sobre el origen de la vida

La teoría del "mundo del ARN " afirma que la vida pudo comenzar con moléculas de ARN (ácido ribonucleico), capaces de autorreplicarse y catalizar reacciones. Con el tiempo, estas moléculas evolucionaron hasta hacerse más complejas. Esta teoría tiene algunas pruebas que la apoyan.

Al igual que el ADN, el ARN puede contener y procesar información genética, pero también puede catalizar reacciones, cosa que el ADN no puede hacer. Así pues, el ARN podría haber tenido la capacidad de sustentar vida orgánica de forma independiente. En teoría, el ARN también podía transmitir información genética a las generaciones siguientes y evolucionar. Aunque el término "mundo del ARN" fue acuñado por primera vez por un científico estadounidense llamado Walter Gilbert en 1986, la teoría fue presentada originalmente por el biólogo estadounidense Alexander Rich en 1962. La teoría del "mundo del ARN" es la más aceptada actualmente sobre el origen de la vida.

La teoría Oparin-Haldane del origen de la vida

En 1924, un científico ruso llamado Alexander Oparin y, en 1929, un científico inglés llamado J. B. S. Haldane, propusieron que la vida surgió a partir de materia inorgánica mezclada con otros compuestos (lo que se conoce como la sopa primordial) bajo una atmósfera carente de oxígeno (reductora) y evolucionó gradualmente hacia organismos más complejos a lo largo del tiempo. Esto se conoce como la teoría Oparin-Haldane o heterótrofa del origen de la vida. Sugirieron que esta materia inorgánica podría haber experimentado reacciones provocadas por rayos que dieron lugar a la formación de aminoácidos y otros componentes básicos importantes para la formación de la vida, creando así la sopa primordial. Las reacciones dentro de esta sopa primordial podrían haber permitido entonces la formación de moléculas de mayor complejidad, como las proteínas, y finalmente la evolución hacia organismos complejos.

El experimento de Miller-Urey

El experimento deMiller-Urey se realizó en 1952 para probar la validez de la teoría de Oparin-Haldane. El experimento, realizado por el químico Stanley Miller bajo la supervisión de Harold Urey, reveló que la producción espontánea de moléculas orgánicas era posible en las condiciones de falta de oxígeno que Oparin y Haldane sugirieron que podría haber tenido la Tierra en el momento del origen de la vida.

Acabaron construyendo un entorno cerrado que contenía agua calentada y diversos compuestos (que podrían haber estado presentes en la atmósfera terrestre en aquella época), y enviaron corrientes eléctricas a través de él, con el fin de iniciar reacciones mediante rayos simulados (Fig. 3). Al cabo de una semana, descubrieron que se habían formado moléculas orgánicas, como aminoácidos y lípidos. Aunque no se habían formado moléculas complejas, este experimento demostró que tales condiciones podían dar lugar a la formación de moléculas orgánicas.

Figura 3: Esquema del experimento de Miller-Urey. Fuente: Wikipedia

Desgraciadamente, ahora se cree que la atmósfera terrestre no carecía de oxígeno en el momento en que surgió la vida, por lo que los resultados del experimento de Miller-Urey son cuestionables en cuanto a su aplicabilidad a los orígenes de la vida y ponen en duda la teoría de Oparin-Haldane, al menos la idea de que la falta de oxígeno desempeñara un papel. Sin embargo, dado que se demostró que las moléculas orgánicas sí podían formarse a partir de materia abiótica, esto sugiere que algunas partes de la teoría de Oparin-Haldane podrían ser correctas.

La vida comenzó en las fuentes marinas profundas

La teoría de los respiraderos marinos profundos implica a los respiraderos hidrotermales marinos profundos, que son estructuras geológicas que arrojan moléculas con abundante hidrógeno. Hace miles de millones de años, es posible que estas moléculas se agruparan y experimentaran reacciones químicas, que podrían haber dado lugar a la aparición de la vida. Los fósiles más antiguos del mundo, que contienen microorganismos y datan de hace entre 3.800 y 4.300 millones de años, se descubrieron en unas fuentes hidrotermales de Quebec en 2017.

Cronología de las teorías sobre el origen de la vida

Como puedes ver más arriba, ha habido numerosas teorías sobre el origen de la vida. A continuación (Fig. 4) se presenta una breve cronología de algunas de las teorías sobre el origen de la vida.

Figura 4: Cronología de las teorías sobre el origen de la vida. Fuente: Susanna O'Brien

La teoría de Darwin sobre el origen de la vida

Aunque la teoría de la evolución de Charles Darwin, publicada en su libro El origen de las especies en 1859, es la contribución más famosa del científico a la ciencia, también tenía algunas ideas sobre el origen de la vida en la Tierra. Darwin nunca publicó sus ideas sobre el origen de la vida en ninguno de sus libros, pero las expuso brevemente en una carta al naturalista Joseph Dalton Hooker en 1871. En apenas cuatro párrafos, propuso que la vida probablemente comenzó en un estanque cálido en el que se formó una proteína debido a procesos químicos y, con el tiempo, evolucionó hasta convertirse en organismos más complejos.

Esta teoría es, por tanto, algo similar a la teoría de la sopa primordial propuesta por Oparin y Haldane. Desgraciadamente, los pensamientos de Darwin estaban limitados por los conocimientos científicos de la época, pues aún no se sabía que las proteínas estaban formadas por aminoácidos y se sabía poco sobre los procesos genéticos o las estructuras celulares. A pesar de ello, sus pensamientos fueron muy clarividentes, y una alta densidad de sustancias químicas en un pequeño estanque requeriría, en efecto, una fuente de energía, como la luz o el calor, para impulsar las reacciones.