La formación de la vida

Continuemos, queridos amigos con lo adelantado en la nota anterior. La Tierra comenzó hace cuatro mil seiscientos millones de años por condensación de materia que rodeaba el Sol. Y la vida, ¿Cómo se formó?

Como digo, la Tierra se formó hace cuatro mil seiscientos millones de años, pero que en los primeros centenares de millones de años de su existencia estuvo en constante alteración debida al bombardeo continuo de su superficie por fragmentos considerables de materia que todavía circulaba alrededor del Sol en órbita terrestre y que chocaba periódicamente con la Tierra y con la Luna.

Ahora bien, alrededor de cuatro millones de años atrás, la Tierra era suficientemente tranquila, de modo que se había convertido ya en un mundo habitable. Al cabo de no más de quinientos millones de años, según parece, apareció en ella una forma de vida simple. Durante los tres mil quinientos millones de años restantes (tres cuartas partes de su existencia total) la Tierra, por lo que sabemos, ha estado habitada continuamente por una gran variedad de seres vivos.

Entonces, ¿Cómo se formó la vida por primera vez? La única conclusión científica posible (que no recurre a una acción sobrenatural, de la cual no tenemos ninguna evidencia) es que combinaciones casuales de moléculas simples que existían en la atmósfera y en los mares de la Tierra construyeron moléculas cada vez más complicadas. Al final se formaron moléculas tan complicadas que poseían ya las propiedades que atribuimos a la vida.

No podemos observar directamente este proceso, ni aquí en la Tierra, donde miles de millones de años nos separan del acontecimiento, ni en otros mundos, ya que el mundo habitable más próximo debe de distar de nosotros muchos años luz de espacio. Sin embargo, podemos conseguir pruebas indirectas. Debemos determinar primero cuáles fueron las moléculas simples existentes en la Tierra primordial.

Los científicos están generalmente de acuerdo en cuáles eran. No obstante, se discute la combinación exacta. El agua estaba sin duda presente, y también moléculas que contenían nitrógeno y otras que contenían carbono. En Júpiter y en otros mundos del sistema solar, el carbono y el nitrógeno están presentes combinados con el hidrógeno, dando metano y amoniaco, respectivamente. En Venus y en Marte, el carbono está presente combinado con el oxígeno (dióxido de carbono), mientras que los átomos de nitrógeno existen emparejados formando moléculas de nitrógeno.

Algunos científicos creen que la atmósfera primordial de la Tierra era de amoniaco, metano y vapor de agua, con el amoniaco disuelto en grandes cantidades en el mar. Otros creen que la atmósfera primordial de la Tierra era de dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua, con el dióxido de carbono disuelto en el mar en cantidades sustanciales. Es también posible que la atmósfera fuera de amoniaco, metano y vapor de agua (Atmósfera I) al comenzar, pero que procesos naturales en los que no intervino la vida la convirtieran en otra de dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua (Atmósfera II). La elección entre dos atmósferas no es crucial. En ambas atmósferas se encuentran átomos de hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno (que constituyen el 99 por ciento de los átomos del tejido blando de cualquier organismo). Los átomos que constituyen el resto de los tejidos, incluyendo los que forman los tejidos duros, estaban disueltos en el océano primordial.

Ahora bien, dadas las moléculas simples (sean cuales fueren), ¿Qué proceso permitiría construir con ellas moléculas más complicadas? En general, la conversión de moléculas simples en otras más complicadas es un cambio que consume energía. En otras palabras, habría que suministrar energía al sistema para que el cambio fuera posible.

Y sucede que la Tierra primordial disponía de numerosas fuentes de energía. Había el calor de la acción volcánica o la energía eléctrica de los rayos, y es muy probable que la Tierra en sus inicios fuera un lugar más violento que en la actualidad, con más erupciones volcánicas y muchas tempestades eléctricas. Había también la energía de la radiactividad, y al principio las intensidades radiactivas eran mayores que ahora porque en los miles de millones de años transcurridos, desde la formación de la Tierra, una fracción apreciable de la reserva original de átomos radiactivos se ha desintegrado. Había finalmente la luz ultravioleta del Sol. Hoy día llega a la superficie terrestre una parte pequeña de la luz ultravioleta del Sol, porque en las capas superiores de la atmósfera su oxígeno (consistente en moléculas formadas por dos átomos de oxígeno cada una) se transforma en ozono (consistente en moléculas formadas por tres átomos de oxígeno cada una). Esta capa de ozono, situada a unos veinticinco kilómetros de altura, es opaca a la mayor parte de la luz ultravioleta, de modo que poca parte de ella alcanza la superficie terrestre.

Sin embargo, el oxígeno no es un constituyente natural de la atmósfera. Es demasiado activo y se combina con demasiadas sustancias, es decir, que pronto desaparecería de la atmósfera si se le dejara solo. El único motivo por el cual no desaparece de la atmósfera es que las plantas verdes están formando continuamente oxígeno. Estas plantas utilizan la energía de la luz solar para combinar el dióxido de carbono y el agua y formar almidones y otras sustancias que el mundo animal puede utilizar como comida. En el proceso, el oxígeno se crea y se descarga en la atmósfera como subproducto. En la Tierra primordial, antes de que existiera la vida, no había plantas verdes ni procesos de formación de oxígeno. Por tanto, no había oxígeno en la atmósfera ni ozono en la atmósfera superior. Esto significa que la luz ultravioleta del Sol podía penetrar libremente hasta la superficie terrestre.

En 1952 los norteamericanos Stanley Lloyd Miller y Harold Urey empezaron con agua cuidadosamente purificada y esterilizada y añadieron una «atmósfera» de hidrógeno, amoníaco y metano, recreando así una especie de Atmósfera I. Hicieron circular esta mezcla por un aparato pasándola por una descarga eléctrica, que representaba una, aportación de energía e imitaba el efecto del relámpago. La mantuvieron así durante una semana y luego separaron los componentes de su solución acuosa. Descubrieron que se habían formado compuestos orgánicos simples, incluyendo unos cuantos «aminoácidos». que son los bloques constructivos de las proteínas, que a su vez son componentes claves del tejido vivo. Resumidamente: La experiencia de Miller y Urey, realizada en 1953, demostró que se pueden formar moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas bajo condiciones que simulan la atmósfera primitiva de la Tierra.

Otros repitieron el experimento con luz ultravioleta como fuente de energía, y obtuvieron resultados parecidos. Otros utilizaron variedades de la Atmósfera II y formaron también sustancias más complicadas, El bioquímico norteamericano, originario de Sri Lanka, Cyril Ponnamperuma (nacido en 1923) ha sido el más constante en este tipo de experimentos. Ha conseguido la formación de «nucleótidos» a partir de compuestos simples, y estos nucleótidos son los bloques constructivos de los «ácidos nucleicos», el otro componente clave de los tejidos vivos. También ha formado trifosfato de adenosina, que es una sustancia clave para la transformación de la energía por los tejidos vivos.

Todos los componentes que se formaron abiogenéticamente (sin intervención de la vida, excepto la del experimentador, claro) a partir de muestras que podrían ser la atmósfera primordial parecen estar en la dirección de los tejidos vivos. El bioquímico norteamericano Sidney Walter Fox (nacido en 1912), trabajando en una dirección diferente, empezó con una mezcla de aminoácidos, la sometió al calor y formó sustancias parecidas a las proteínas. Estas sustancias disueltas en agua formaron diminutas esferas que compartían algunas propiedades de las células. Los experimentos no han ido muy lejos, ni mucho menos se han acercado a un sistema que pudiera considerarse viviente, aunque fuera en sentido primitivo. Pero los trabajos que se llevan a cabo en el laboratorio utilizan pequeñas cantidades de fluido y períodos de tiempo breves, y, a pesar de ello, se han conseguido avances sorprendentes (aunque pequeños) en la dirección de la vida. ¿Qué pasaría si imagináramos todo un océano de compuestos simples sujetos a la acción de la energía durante centenares de millones de años? No es difícil imaginar en este caso un período de «evolución química» que finalizó con células vivientes primitivas no hace más de tres mil quinientos millones de años.

Recordemos al respecto tres puntos importantes que nos transmitió Albert Ducrocq en la nota La lógica de la vida, del 23 de abril de 2023.

1.- De los muchos compuestos que se podían formar en las condiciones iniciales de la Tierra, los aminoácidos aparecen con mayor abundancia.

2.- Los aminoácidos tienden a unirse para formar proteínas y

3.- Las proteínas tienen lo que se llama capacidad de sometimiento del medio donde se encuentran, para formar nuevas proteínas.

De modo que dadas las condiciones iniciales de la Tierra, la vida era una consecuencia lógica.

Ahora bien, se podría, de lo visto, extraer la conclusión de que estaba todo prediseñado para que apareciera la vida. No es correcto pensar así, como si hubiera un plan prediseñado. Se dieron esas condiciones y se produjo la vida, como se podría haber producido cualquier otra cosa. De hecho vaya a saber cuantos mundos hay en los que las condiciones fueron distintas y vaya a saber a qué han conducido.

Así pues, ya con la vida sobre la Tierra, podemos despedirnos: ¡Hasta la próxima!