El origen de la música
de la vida: polvo de estrellas.
Una voz en la fuga cósmica.
“Somos polvo de estrellas” decía Carl
Sagan cuando hablaba sobre las estrellas y el universo. Todo está hecho de
átomos y esos átomos llevan en el universo desde tiempos inmemorables. Pero,
¿cómo unos átomos pueden ser esenciales para la vida? ¿Cómo se genera vida?
¿Qué es la vida?
Al
igual que la música está compuesta por notas, la vida se compone de átomos que
reaccionan entre sí para dar una melodía, la melodía de la vida. Pero ¿qué es
la vida? Calderón de la Barca respondía a esta pregunta en su libro “La vida es
sueño” y escribía que la vida es “una
ficción, una sombra, una ilusión, y el mayor bien es pequeño; que toda la vida
es sueño, y los sueños, sueños son”. Pero, dejando a un lado la parte
poética y filosófica de qué es la vida, podemos decir que la vida tal cual la
conocemos en La Tierra se compone principalmente de carbono, además de otras
moléculas orgánicas. Todas estas moléculas vendrían de la muerte de estrellas
del universo, puesto que son comunes en todas las especies de seres vivos que
encontramos en la Tierra, incluidos los virus (sin entrar en disputas sobre si
se les consideran seres vivos o no). Las estructuras de carbono que se observan
son como las notas de esa música viva y que dan lugar a lo que se conoce como
ADN y ARN. Estas moléculas son la base para dar parte de la estructura, la
partitura que dará la melodía final y que conocemos como las proteínas. Las
proteínas desempeñan la función final en los seres vivos y hacen que podamos
oír esa música de la vida.
Pero,
¿cómo unas moléculas aisladas en el espacio interestelar dieron “vida”? ¿Cómo
ocurrió? En el espacio, las moléculas orgánicas o bien se forman en la
superficie de granos de hielo o polvo espacial, o bien entre la reacción de
moléculas que se encuentran en fase gaseosa. Pese a la inmensidad del espacio,
estas moléculas se encuentran de manera abundante entre las nubes de gas y
polvo estelar, de tal forma que “esa sustancia de la vida” está en todas
partes. ¿Cómo pudo surgir entonces la vida en la Tierra? Muchas han sido las teorías y especulaciones sobre este posible
origen, pero la mayoría no aportaban pruebas que las respaldaran. El primero en
proponer una teoría para el origen de la vida de forma no espontánea fue
Aleksandr Oparin. Oparin describió el nacimiento de la vida como una sopa
primigenia, en donde se acumularon una serie
de gases como metano, hidrógeno y amoniaco en el mar, el cual quedó altamente
concentrado en compuestos orgánicos, a partir de los cuales surgió la vida. Posteriormente, en 1953 Stanley L. Miller y su director de tesis,
Harold Clayton Urey, permitieron pasar del terreno de la especulación y la
teoría de Oparin al ensayo en el laboratorio. Miller realizó un experimento en
el que intentó imitar los océanos y la atmósfera primitivos de la Tierra en un
recipiente de cristal, obteniendo mediante descargas eléctricas (simulando
relámpagos) y luz UV (simulando los rayos solares), aminoácidos y moléculas orgánicas.
De hecho, el propio Carl Sagan también realizó este mismo experimento en su
laboratorio de Cornell.
Al principio, el vaso era transparente, pero tras la reacción, un polvo marrón,
similar al alquitrán, aparecía en su interior y contenía moléculas orgánicas
que pudieron dar las primeras moléculas de la vida.
Experimento de Stanley
Miller que simulaba la Tierra primigenia para el estudio de la síntesis
prebiótica. Imagen bajo Licencia de CC. Autor: Reynés.
A pesar de que este pionero experimento de
Miller-Urey fue una revolución en el mundo científico, esto no decía nada de
cómo o dónde se fueron conjugando esas unidades simples hasta crear complejas
estructuras moleculares y llegar así a LUCA, el primer antecesor común a todos
los seres vivos de La Tierra o Last
Universal Common Ancestor de sus siglas en inglés. Durante el último medio
siglo, muchos autores han replicado estos experimentos y han llegado a obtener
nucleótidos (bases del ADN y ARN) y aminoácidos en el laboratorio, pero ninguno
ha conseguido que salga “reptando” del vaso de precipitados alguna criatura
viva por muy microscópica que fuera. Esto es, se han conseguido en el
laboratorio las notas esenciales y la partitura de la música de la vida por
separado, pero no el conjunto de la melodía. Así pues, muchos investigadores
han propuesto diversos escenarios que promovieran el origen de la vida. De
hecho, en los últimos años se ha descrito que el mismo origen de la vida pudo
darse en pequeños recovecos dentro del hielo glacial o entre fluidos ricos en
sodio y framboides de magnetita, como se ha descrito recientemente en la
revista PNAS por White et al. 2020
[1]. Esto podría haber dado lugar a la formación de aminoácidos y la posterior
racemización, necesaria para la vida, así como a la aparición de unas
promembranas que darían lugar a la primera protocélula. Cabe destacar que estos
compuestos alcalinos se encuentran en meteoritos como las condritas
carbonáceas, indicando que estos compuestos se encuentran también en el medio
interestelar, lo que permite plantear que podría haber vida en otros lugares si
se dan las circunstancias. En todos esos vasos de laboratorio sólo están las
notas de la música de la vida, no la música en sí. Pero, ¿cómo pasar de moléculas
simples a moléculas más complejas capaces de ensamblarse en la posición
correcta? ¿Qué fue primero, la síntesis de aminoácidos o de nucléotidos
(ADN/ARN)?
Hoy en día la teoría más aceptada para el
origen de la vida es la hipótesis del ARN, en donde en esa sopa primigenia pudo
surgir una molécula de base nitrogenada basada en el carbono con capacidad
autorreplicativa, muy similar al ARN actual. De hecho, se sabe que algunas
formas de ARN, denominadas ribozimas, tienen actividad enzimática, esto es, actúan
como catalizadores de reacciones químicas y además, tienen la capacidad de
autorreplicarse. Estas ribozimas son un componente esencial en los ribosomas,
la estructura
celular encargada de formar las proteínas. En 2009, Ada Yonath, premio
Nobel de Química 2009, identificó mediante cristalografía la estructura y
función del ribosoma [2, 3]. Tanto ella como sus colaboradores identificaron
una estructura común a todos los seres vivos de la Tierra y que se encuentra
dentro del ribosoma. Esta estructura podría tener algo que ver con esas
primeras ribozimas primigenias que fueron capaces de pasar de una simple
molécula de ARN a un sistema más complejo (proteína). Este descubrimiento
consiguió identificar el posible mecanismo de traducción de la vida prebiótica/abiótica
dentro de los ribosomas, a una vida que fue evolucionando, mientras se
reproducía y competía por buscar estructuras más complejas que le ayudasen a
sobrevivir mejor. Así, esas moléculas primigenias evolucionaron en el tiempo
dando organismos complejos. Organismos que se adaptaron al medio y sufrieron
modificaciones en su genoma que les llevaron a sobrevivir, a ser esa melodía
recurrente que aunque pasen los años, siempre está ahí y nunca pasa de moda por
mucho que se modifique y evolucione. De esta forma “la vida parece ser el comportamiento ordenado y reglamentado de la
materia” como decía Schrödinger, aunque la vida corresponde a un sistema
químico autosuficiente, capaz de experimentar una evolución de tipo darwinista
como establece la NASA.
Tanto
estos gases y materia orgánica que se encontraban en la Tierra primigenia como
las fuentes de energía que dieron lugar a la melodía de la vida terrestre y
todas sus variantes, también se encuentran en todo el Cosmos. La cuestión es
cómo esa materia puede dar otras formas de vida distintas a las que conocemos
en nuestro amado Planeta. Puede que, al igual que aquí en la Tierra y a lo
largo de la evolución, exista una convergencia que haga que esas formas de
vida, si las hubiera, tengan alguna característica similar a la que nosotros
conocemos, puesto que es la única forma factible que permite la “vida”. Por
supuesto, esa vida estaría condicionada a las condiciones físicas y químicas
del planeta en cuestión y debería estar adaptada a ellas, de tal forma que también
evolucionarían. Un ejemplo hipotético serían los pequeños seres microscópicos
“hundientes” que imaginaba Carl Sagan en un tipo de planeta gaseoso como
Júpiter, y que evolucionaron a gigantes de hidrógeno “flotantes” para aumentar
su supervivencia y alimentarse del hidrógeno de las capas superiores del
planeta.
En
resumen, cualquier partícula o materia orgánica que pueda dar vida tiene que
evolucionar también para lograr perdurar en el tiempo, si no desaparecerá. La
verdad es que la evolución en sí no es tan sólo la teoría de Darwin, si no que
es un hecho, un hecho que hace que ahora mismo en La Tierra existan distintas
formas de “vida”, que comparten las mismas notas esenciales que dan voz a la
melodía de la vida terrestre. Como bióloga (βιο /bio/ = vida y λόγία
/logía/ = estudio) diré que sólo conozco un tipo de vida, la vida de la
Tierra, aquella que es capaz de relacionarse y adaptarse al medio, evolucionar,
reproducirse, crecer, tener metabolismo autosuficiente y autorregularse
(homeostasis). Pero, con todas las moléculas orgánicas del universo creo que la
“vida” que conocemos es tan sólo una pequeña voz en la fuga cósmica y estoy
segura que hay más voces en el cosmos, esperando a ser escuchadas o
identificadas. Al fin y al cabo “la
naturaleza de la vida en la Tierra y la búsqueda de vida en otras partes son
dos aspectos de la misma cuestión: la búsqueda de lo que nosotros somos”
Carl Sagan.
Referencias:
[1] White, LF et al., (2020). Evidence for sodium-rich alkaline water in the
Tagish Lake parent body and implications for amino acid synthesis and
racemization.
[2]
Agmon, I et al., 2009. Identification of the prebiotic translation apparatus
within the contemporary ribosome. Nature Precedings. 4. https://doi.org/10.1038/npre.2009.2921.1
Patricia Sánchez Pérez.
Doctora en Biociencias
Moleculares (UAM).
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