Documentos e hipótesis acerca del origen de la vida
autor: Davide Prosperi, Elio Sindoni, Paolo Tortora
fecha: 1998-08-24

Presentación de la muestra «¡Listos, salida,… vida!» y de la asociación Euresis
Meeting para la amistad entre los pueblos, Lunes 24 de Agosto de 1998, horas 18.30

Relatores:
Davide Prosperi, Vice Presidente de la asociación Euresis
Elio Sindoni, Catedrático de Física General en la Università degli Studi di Milano
Paolo Tortora, Docente de Enzimología y Química Biológica en la Università degli Studi di Milano

Prosperi: Querría contar brevemente la experiencia de la cual nace la asociación Euresis.
Euresis recoge a personas que trabajan en el ambiente científico, de cualquier género: de la búsqueda al trabajo técnico. El motivo por el cual nos hemos encontrado juntos es porque nos hemos dado cuenta de que en el ambiente cultural moderno, sobre todo científico, es siempre más evidente que están presentes tendencias y juicios de cada tipo. Quienquiera puede decir cualquier cosa. Por esto nosotros, que provenimos de una experiencia bien precisa, la experiencia cristiana, quisiéramos expresar un juicio nuestro sobre la realidad, en todos sus ámbitos, según el trabajo y el compromiso que cada uno de nosotros tiene. Nos hemos encontrado y hemos constituido esta asociación, que tiene muchas actividades; en particular yo, que estoy unido al ambiente de la búsqueda, participo en una serie de encuentros de carácter científico, en los cuales se discute sobre nuestra experiencia en el trabajo que hacemos, poniendo a tema la búsqueda y sobre todo el objetivo y el sentido de lo que se investiga. Euresis significa hallazgo: pues no tanto la idea del buscar, cuanto una búsqueda finalizada al objetivo por el cual se investiga.
Esta misma muestra nace de la experiencia de Euresis.

Sindoni: Detrás de cada panel de esta muestra hay un enorme trabajo; cada panel de hecho ha pedido un profundo estudio, una profunda preparación por parte de quien lo ha realizado, y en efecto los estudiantes que han preparado la muestra han trabajado ocho meses. Los coordinadores sólo han dado algunas ideas, el trabajo lo han hecho los estudiantes.
La muestra empieza de la que es la teoría actualmente más acreditada respecto al origen del universo: la del universo evolutivo, o bien de un acto inicial que ha dado origen al espacio y al tiempo. Se puede así contestar enseguida a las preguntas que todos hacen: ¿qué había antes? ¿Qué había afuera? Antes no había nada porque no había el tiempo, afuera no había nada porque no había el espacio. Todo empezó por una minúscula cantidad de materia que, después de poco, 10
-32 segundos del principio – 32 ceros –, era grande como un pomelo, y que ahora tiene una dimensión de unos 18 mil millones de años luz. Un año luz corresponde más o menos a 9.600 mil millones de kilómetros. Esta historia empezó hace 18 mil millones de años, según esta teoría.
Varios instantes de tiempo después del principio comparecieron las primeras partículas – antes había solamente energía –, a medida que el universo se enfriaba. ¿Por qué se enfriaba? Porque hubo esta explosión, y poco a poco la temperatura disminuyó. Cuando la temperatura llegó alrededor de los
1010 grados, por lo tanto a 10 mil millones de grados, se formaron los primeros núcleos, los protones y los neutrones. A estas alturas la materia estaba cargada, era materia formada por partículas, no por átomos neutrales. En un cierto momento se formaron los primeros átomos: deuterio, hidrógeno, etcétera. Más del 70% del hidrógeno que tenemos actualmente en el universo se formó en estos primeros instantes. Y sucedió un hecho increíble: puesto que se formaron los átomos, la luz que antes no lograba salir porque era prácticamente encarcelada por las partículas cargadas, salió – fiat lux. A los 300.000 años desde el principio llegan las primeras informaciones, habiéndose separado
la luz – las informaciones – de la materia. Poco a poco luego se condensaron las galaxias, las estrellas, comparecieron el ADN y al final llegó el observador inteligente: el hombre.
Es importante entender que todo esto ha sido necesario porque el hombre compareciera: no es que en un cierto momento sucedió que apareció el hombre, en cambio pasó una
evolución necesaria más o menos de 18 mil millones de años, que en un cierto momento
ha llevado a la aparición de un ser inteligente, autoconsciente, capaz de preguntarse unos porqué. Lo que hemos intentado enseñar en la muestra es justo la idea de la evolución del universo, empezando del primer panel, que representa la edad del universo comprimida en un año. Hemos comprimido 18 mil millones de años en un año; hemos puesto el Big Bang el 1 de enero y ahora es el 31 de diciembre. Si el Big-Bang es el 1 de enero, los primeros homínidos han comparecido a las 10 de la noche del 31 de diciembre. Jesús ha nacido a las 11, 59 y 56 segundos, y el hombre ha empezado la conquista del espacio 4 centésimos antes de medianoche. Por lo tanto, nosotros estamos al final de un largo proceso evolutivo.
Por lo que concierne la edad del universo – a veces se oye que es 15, a veces 18 millones de años –, ésta depende de nuestros medios de observación, porque la información, la luz, viaja con una velocidad finita, 300.000 kilómetros al segundo, y por lo tanto nosotros recibimos los señales que partieron hace mil millones de años. Así, los objetos más lejanos que jamás se hayan observado, que aparecen como puntitos y que están lejanos también ocho mil millones de años luz, son galaxias, y contienen en promedio desde cien hasta cuatrocientos mil millones de estrellas.
Otro problema que surge de la muestra es el problema de la definición de vida. Una posible definición es “sistema autoregulable
con alto contenido de información, capaz de reproducción y evolución”: esto significa que hay un proyecto. La historia que lleva al formarse de la vida empieza de los primeros átomos de hidrógeno y helio, aproximadamente a un millón de años después del inicio. Después de ciento millones de años estos gases se condensan en átomos, y por gravedad se forman las galaxias, los planetas. En el núcleo de las estrellas se formaron los elementos más pesados, por problemas de fusión nuclear, hasta el hierro. Todos los varios elementos se formaron dentro de las estrellas por fusión nuclear; cuando las estrellas estallaron y se convirtieron en supernovas, se propagaron en todo el universo, y así constituyeron los elementos que son parte de nuestra vida. El carbono, el elemento sobre el que se basa nuestra vida, fue producido por el choque simultáneo de tres átomos de helio; es un acontecimiento simultáneo ocurrido en 10-12 segundos, y la probabilidad que ocurra es extremadamente baja. Desde entonces se formaron las moléculas orgánicas precursores de las moléculas – agua, amoniaco, etcétera – y luego por reacciones químicas se formaron las biomoléculas, como los aminoácidos y los ácidos nucleicos. En seguida, se formaron los procariotas en forma de microflora, que son las bacterias, y por fin entre hace 25 y 6 mil millones de años se formaron los eucariotas, que seríamos nosotros.
De todos los paneles resultará, de manera no teatral pero bastante evidente, que nosotros no estamos aquí por casualidad: el hombre es el proyecto final de un Arquitecto que en un cierto momento calibró todo el universo. Y también la estrella más lejana, la galaxia más lejana, es importante y tiene un papel, por el hecho que nosotros estamos aquí ahora. No es verdadero que estamos en una esquina dispersa del universo y que no contamos nada: todo fue calibrado y programado porque en un cierto momento tuviera que comparecer un ser inteligente.

Tortora: En esta intervención, tengo que relacionar acerca de un aspecto de la historia del universo por el qual las hipótesis disponibles presentan muchas más incertidumbres que no el aspecto astrofísico de la historia misma.
Existen interrogativos extremadamente importantes sobre los cuales hay incertidumbres sustanciales: el problema del origen de la vida, por lo que concierne los acontecimientos ocurridos sobre la tierra, es más que nunca abierto. Para programar racionalmente esta parte de historia del universo, hace falta tener presente por un lado lo que es el punto de partida y por el otro el punto de llegada de este acontecimiento que es el desarrollo que desde compuestos orgánicos sencillos lleva a los primeros organismos. Las investigaciones desarrolladas en este ámbito pues se ocuparon por construir las condiciones de la tierra primordial y también la escalera cronológica de los tiempos – del que Sindoni ha hablado – y en el mismo tiempo por aclarar cuál es el punto de partida. Esto se reconduce últimamente a la biología en su totalidad, pues a la comprensión de la íntima esencia de un sistema viviente, también de aquellos aparentemente más sencillos.
Hace cuatro mil millones y medio de años – es la edad atribuida a la tierra y es la edad en la cual se consolidan las primeras rocas – tenemos nuestra primera datación de rocas. Los primeros organismos comparecen presumiblemente después de mil millones de años, o quizás en época más precoz, como es certificado por los microfósiles encontrados sobre rocas que son fechadas. En este momento comparecen las primeras células; en medio hay la que es definida evolución química, el proceso que de los compuestos orgánicos sencillos lleva a los primeros vivientes.
¿Cómo estaba hecha la tierra primitiva y en particular cuáles eran las condiciones químico-físicas en aquella época primordial? Sin duda fue más caliente, como se puede intuir, y tenía de seguro también un océano. Tenía una consistencia diferente de la actual, aunque sobre este punto, crucial para entender cómo sucedieron las cosas, existen hasta hoy importantes discordancias de visión. Hay quien piensa que la atmósfera fuera rica en amoniaco, metano, hidrógeno. Los químicos saben que esto quiere decir atmósfera reductora. Otras hipótesis proponen en cambio que los gases fueran nitrógeno y anhídrido carbónico. Lo que es seguro es que no había oxígeno. Cualquier hipótesis o experimentación, dirigida a entender cómo sucedió todo, debe tener en cuenta estas condiciones.
También respecto al lugar, a ámbito físico en que los primeros organismos pueden haberse formado, existen discordancias. Hay una idea muy popular que no fue abandonada aun siendo muy criticada, que es la de los estanques calientes, pequeñas colecciones de agua unidas al océano en que los compuestos orgánicos pudieron reunirse, dar origen a los primeros organismos vivientes, de alguna manera que no sabemos. Esta hipótesis fue criticada y de ella fueron propuestas otras alternativas. La crítica fundamental a la posibilidad que la vida se haya desarrollado en colecciones de agua es que en aquella época un ambiente de este tipo era indudablemente muy inhospitalario; el impacto con un asteroide, que entonces era muy frecuente, habría podido llevar a ebullición las aguas superficiales, esterilizando todo lo que estaba sucediendo. Una hipótesis alternativa es que la vida se haya podido originar a nivel de bocas hidrotermales, formaciones volcánicas presentes a lo largo de la línea de impacto de las zonas continentales. Esto podría ser un ambiente ideal, porque es más protegido y porque cuenta dos elementos fundamentales para que la vida pueda desarrollarse: los compuestos químicos simples y una fuente de energía.
El punto de llegada es un organismo sencillo, sin duda unicelular. Tenemos testimonios de los organismos de los fósiles, los primeros organismos unicelulares. Para poder plantear el problema de la evolución desde el inicio, desde la tierra prebiótica, carente de organismos vivientes, hasta los primeros organismos, hace falta pero percibir el aspecto fundamental de un sistema viviente. Y un ser viviente es definido no sólo por la complejidad, sino también por el consistir de muchos componentes que cooperan a un objetivo preciso. Esto vale por todos los organismos, también por los más elementales. No se puede comprender como funciona un organismo viviente tomando un trozo a la vez y de alguna manera analizándolo, prescindiendo de todo lo que le rodea. Es en cambio una cooperación de partes, y esto complica enormemente el problema de la comprensión y del funcionamiento; es un sistema ordenado a un objetivo, y hay un proyecto contenido en este sistema. ¿Este proyecto es contenido en el ácido desoxirribonucleico?
El ADN, el ácido desoxirribonucleico, está hecho de dos filamentos en que existe una parte constante, una especie de esqueleto de sostén hecho de fosfatos, y de un azúcar, la deoxiribosa del cual el nombre de ácido desoxirribonucleico) y una secuencia de cuatro diferentes tipos de bases azotadas: timina, citosina, guanina, adenina. El ADN de un organismo, incluso el más sencillo, como lo de los microorganismos más elementales, consta como mínimo de algún millón de bases. Nosotros tenemos algún mil millones de bases. Y esto es un sistema de almacenamiento de las informaciones, es una especie de lenguaje a cuatro letras. Secuencias de bases de este tipo almacenan cualquier tipo de informaciones. Los dos filamentos contienen informaciones complementarias: donde hay adenina sobre un filamento hay timina sobre el otro filamento, donde hay citosina en un filamento hay guanina en el otro filamento. Esto implica que sobre la base de secuencia de un filamento se puede conocer la secuencia del otro. Esto es el sistema de almacenamiento de las informaciones.
Los trozos de la máquina que sustentan todas las posibles funciones son moléculas, que son llamadas proteínas. Las proteínas son ensambladas según una modalidad que recuerda la del ADN, o bien una molécula compleja puede ser construida a partir de pocos constituyentes sencillos, lógica y criterio que por otro lado también valen en las manufacturas humanas. Los trozos de que consisten las proteínas son aminoácidos, de los cuales existen veinte tipos diferentes. Son moléculas pequeñas, que son hechas sobre un esquema constructivo común, pero tienen diferencias importantes la una de la otra; sustancialmente una proteína consiste del ensamblaje lineal de centenares de aminoácidos, como una especie de hilo sobre que se meten los aljófares de un collar. Los aljófares son los aminoácidos individuales. Las proteínas son moléculas en línea de principio lineales, pero que luego se acurrucan y adquieren una estructura tridimensional bien precisa. Es posible desarrollar esta estructura que se acurrucó sobre se misma como un hilo. De la secuencia de los aminoácidos depende la estructura y de la estructura depende la función. Luego este ensamblaje aparentemente caótico responde a un objetivo funcional bien preciso, que es su función. Todas las funciones son sustentadas por proteínas.
Los organismos, de los más sencillos a los más complejos, tienen algunos millares de proteínas. Cada una de estas proteínas sustenta una función biológica definida. Las proteínas en su conjunto representan el proyecto actuado. La información que codifica por la síntesis por la producción de una determinada proteína es contenida en el ADN. Una secuencia definida de tres bases azotadas de ADN instruye por la síntesis de un determinado aminoácidos. El ADN contiene codificada la instrucción por la producción de todas las posibles proteínas. Por un proceso que se llama trascripción, son producidas moléculas de ARN, ácido ribonucleico, estructuralmente parecido al ADN, que transporta la información del ADN y que a su vez instruye la síntesis de proteínas. El proceso de síntesis de las proteínas es llamado también traducción, y en este caso trascripción, porque sustancialmente el ARN es parecido al ADN por el hecho de bases, tiene pequeñas, pero importantes, diferencias químicas.
Las proteínas entonces son la base de todos los procesos que llevan no sólo a la replicación y por lo tanto a la reproducción del organismo, sino también a los procesos que llevan a la producción del organismo mismo. Esto produce una interdependencia no eliminable, inextricable entre las dos clases fundamentales de moléculas biológicas, las proteínas y el ADN. Tenemos que asumir entonces que proteínas y ADN o ácidos nucleicos se formaron y desarrollaron junto, al mismo tiempo, al menos por una cierta parte del proceso evolutivo.
Si éstos son el punto de partida y el punto de llegada, ¿cuáles fueron las tentativas de darse cuenta de lo que ocurrió? El primer experimento se data en 1953, efectuado por el entonces joven estudiante de doctorado americano Stanley Miller. Él, partiendo de la idea que en la atmósfera primitiva fuera presente amoniaco, metano, hidrógeno, agua, intenta reproducir el proceso primordial de síntesis de compuestos biológicos. Produce en un alambique esta atmósfera, crea un pequeño océano en miniatura y una fuente de energía en forma de descargas eléctricas. Los rayos eran indudablemente frecuentes en la condición de aquel tiempo. Deja ciclar por algún día esta mezcla; analizando lo que hay en el agua, ve que se han formado una serie de aminoácidos, componentes fundamentales de las proteínas, y también otros compuestos biológicos importantes. Este experimento tuvo un alcance cultural enorme, porque produjo la idea que, insistiendo más, cambiando las condiciones, antes o después se habría llegado a ensamblar también las moléculas más complejas y a lo mejor también alguna pequeña célula.
Lo que se hace sucesivamente, más o menos hasta los años ’70, es reproducir los experimentos “a la Miller”, según el mismo esquema, sólo cambiando las condiciones experimentales como la fuente de energía o la composición. De este modo se consiguen muchos otros compuestos biológicos, entre los cuales las bases, las que componen el ADN. Al fin pero nos paramos en esto, más allá no se va. Hoy este tipo de experimentación se ha sustancialmente acabado, a pesar de las expectativas iniciales. El aspecto interesante es que los compuestos de este tipo fueron encontrados también en meteoritos y más o menos con la misma abundancia relativa que Miller consiguió en su experimento. Esto significa que procesos de química prebiótica, que anuncian a la vida, pero no dan origen a seres vivos, ocurren también sin duda en otro lugar en el espacio. Esto es avalorado también por los análisis espectrales, que demuestran la presencia en el espacio de compuestos sencillos, importantes para la producción de aquellos ladrillos fundamentales como los aminoácidos y las bases, por ejemplo el amoniaco, el agua, el grupo aldehído. Del grupo aldehído por condensación pueden formarse azúcares como el ribosio y otros más. En otras palabras, nosotros tenemos la evidencia del hecho que procesos de evolución química ocurren por todas partes, no sólo sobre la Tierra, y una de las hipótesis que algunos afirman es que, en la forma más restrictiva, los compuestos químicos de interés biológico se recogieron sobre la Tierra justo gracias a la ayuda de meteoritos, cometas y, en la forma más audaz, que incluso organismos vivientes vengan del espacio.
Con Miller o con el análisis de los contenidos de los meteoritos llegamos al umbral del verdadero paso, del prebiótico a la vida, de la química orgánica de compuestos biológicos al génesis de organismos vivientes en sentido estrecho. Todo lo que podemos decir al respecto son hipótesis. La primera obvia tentativa de explicación es que a partir de compuestos sencillos pueda haber estado un ensamblaje por puro caso: asumiendo que bases o aminoácidos puedan atarse en condiciones oportunas, formando secuencias de aminoácidos o proteínas se puede calcular cual es la probabilidad que se formen secuencias de ácidos nucleicos que tienen un sentido en el lenguaje de los ácidos nucleicos o que tienen una función en el lenguaje de las proteínas. Fue demostrado que es absolutamente imposible tener aun solo una pequeña secuencia que tenga un sentido: fue calculado que, aunque el caldo primordial inicial hubiera tenido las dimensiones del entero universo, tampoco en toda la duración de la vida del universo se habría podido formar una proteína con significado o una molécula de ADN con significado. Por lo tanto, un ensamblaje casual no puede ocurrir. Fueron formuladas pues otras explicaciones.
Un experimento interesante fue hecho por el americano Sidney Fox en el 1964, partiendo de la hipótesis que la vida pueda haberse formado sobre conos volcánicos a alta temperatura. Explotando el calor de los conos volcánicos, Fox toma aminoácidos, los lleva a alta temperatura y ve que se condensan moléculas parecidas a proteínas, que él llama proteinoides, los pone en agua y ve que se forma una especie de celulina. Pero en realidad estos agregados no tienen nada que ver con las verdaderas células, porque tienen un contenido proteico, pero sin ningún contenido de información.
Existen muchas otras tentativas de este tipo, pero nadie realmente logró reconstruir un proceso plausible, considerando los presupuestos de que se partió. El problema fundamental al cual llegamos ahora es un problema especulativo: determinando condiciones químico-físicas favorables en el contorno, ¿es la vida un acontecimiento necesario, o bien es algo que ocurrió teniendo contra si misma todos los cálculos de las probabilidades? Honestamente, nosotros no sabemos contestar al momento a una o a la otra de las dos posibilidades; quien se ocupa de este argumento asume la idea que la vida sea un acontecimiento necesario, por lo menos porque esta hipótesis tiene un valor heurístico, pone en marcha en vista de algún descubrimiento. Si al revés se partiera de la idea que la vida es un acontecimiento que ocurrió teniendo contra si misma todos los cálculos de las probabilidades, no se podría indagar. Nadie puede decir cuál entre las dos hipótesis sea verdadera, en todas maneras, en un caso o en lo otro, es suscitada una pregunta fundamental: si la vida tuviera en contra todos los cálculos de las probabilidades, ¿por qué salió este número improbable a la lotería? Si en cambio la vida es un acontecimiento necesario, viendo que las condiciones químico-físicas en el contorno eran favorables, ¿quién “maquilló” la materia para hacer de manera que la materia misma tuviera inscrito esta irresistible tendencia a desenvolver hacia lo viviente?
En fin por lo que concierne las perspectivas que existen hoy con respecto a este tipo de investigación, hay dos aspectos fecundos por la búsqueda. En primer lugar, puesto que los experimentos en laboratorio todavía siguen, pero no prometen conseguir descubrimientos clamorosos, lo que puede ser útil e interesante es la profundización de la comprensión de los sistemas biológicos, de cómo funciona un organismo viviente. El segundo aspecto que hoy es el más difundido es la que se llama esobiología: ir a buscar la vida sobre otros planetas del sistema solar. Hay dos planetas que pueden ser buenos candidatos al respecto: uno es Titán, satélite de Saturno, porque está muy frío y tiene una atmósfera que asemeja a la que se cree fuese la atmósfera primitiva. El otro planeta interesante es Europa, satélite de Júpiter, porque tiene agua preservada líquida por las mareas de Júpiter, por lo tanto es un ambiente que recuerda el caldo primordial.
Si se va a ver qué ocurre sobre estos planetas es porque se acepta la idea que la vida tenga necesariamente que ocurrir, puestas las condiciones de contorno; y sea que no encontramos nada, sea que encontramos algo, evidentemente poseeremos otro elemento para aclararnos las ideas.

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