Teoría de la evolución química

Teoría de la evolución química

Después de los experimentos de Pasteur, quedo claro que la vida no aparecía de forma espontánea, pero seguía sin existir una teoría clara que explicara el posible origen de la vida. Esto fue así hasta 1924 cuando A. I. Oparin y J. B. S. Haldane, de forma independiente, propusieron un marco teórico en el que la vida tuvo que desarrollarse en la Tierra, gracias al cual ya podrían realizarse experimentos que aceptaran o refutaran la teoría.

Tanto Oparin como Haldane propusieron la idea de que, para conocer cómo se originó la vida en la Tierra, debían plantearse las condiciones que existían en la Tierra en ese momento, es decir, hace aproximadamente 3500 millones de años. Estas condiciones eran totalmente diferentes a las que conocemos actualmente, ya que existía una atmosfera reductora (sin oxígeno libre o con muy poco oxigeno), altas temperaturas y grandes cantidades de descargas eléctricas en forma de rayos.

Haldane fue el primero en hablar de un caldo primordial, haciendo referencia al océano que cubriría gran parte de la Tierra en aquella época. En ese caldo, aparecería una enorme cantidad de moléculas orgánicas formadas a partir de moléculas inorgánicas, simplemente desde la energía que se liberaba sobre la Tierra.

Del mismo modo, Oparin propuso que las altas temperaturas junto con la radiación ultravioleta y las descargas eléctricas que ocurrían en la atmosfera debido a las tormentas, provocarían una reacción química de los compuestos inorgánicos que darían lugar a los compuestos orgánicos. Esto es lo que conocemos como la evolución química.

Las grandes moléculas orgánicas que se formaron por evolución química debieron seguir evolucionando en moléculas más complejas, hasta que quedara rodeada por una membrana, fuera capaz de autorreplicarse, y diera origen a la vida celular similar a la que conocemos hoy en día.

Las teorías propuestas por Oparin y Haldane no fueron totalmente aceptadas por la comunidad científica, en vista de que recordaban demasiado a la teoría de la generación espontanea. Sin embargo, en 1953, se llevó a cabo un experimento que demostró la viabilidad de la teoría de la evolución química.

Basándose en las teorías de Oparin y Haldane, el científico Stanley L. Miller ideo un experimento que simulara las condiciones terrestres de hace 3 500 millones de años para comprobar si era posible la aparición de moléculas orgánicas a partir de inorgánicas.

Para ello Miller mezclo en un recipiente cerrado los gases que supuestamente existían en la atmosfera primitiva: metano, amoniaco, hidrogeno y vapor de agua. Esta mezcla de gases fue sometida a temperaturas de 80 °C y sobre ella se aplicaron descargas eléctricas durante una semana. Pasado este tiempo, se observó que, disueltos en agua, aparecían varios aminoácidos, moléculas constituyentes de las proteínas. En experimentos posteriores, se descubrió que también se podía obtener uracilo y citosina, moléculas que forman parte del ADN y ARN.

Stanley L. Miller (1930 - 2007)

Químico y biólogo estadounidense conocido por sus estudios sobre el origen de la vida. Sus estudios iniciaron una división de la biología: la exobiología. La exobiología es la rama de las ciencias biológicas que se ocupa del estudio de la existencia de vida en otros lugares del universo aparte de la Tierra.

Relacionada con la astronomía, la cosmología, la biología, la astrofísica, etc., busca responder cuestiones fundamentales:

¿Qué es la vida?

¿Cómo evoluciona?

¿Hay vida en otros lugares del universo?

Miller fue profesor de Química en la Universidad de California a partir de 1958. Posteriormente, fue director de un grupo de investigación del centro especializado en exobiología de la NASA. Obtuvo numerosos reconocimientos a su trabajo, entre ellos la Medalla Oparin.

Gracias a este experimento, se concluyó que, si las condiciones de la Tierra eran realmente las que se habían reproducido, la síntesis de compuestos orgánicos a partir de elementos y compuestos inorgánicos sencillos era posible.

Muchos científicos han rechazado esta teoría, puesto que es muy posible que las condiciones en la Tierra primitiva no fueran las planteadas en el experimento de Miller. Sin embargo, durante la segunda mitad del siglo XX se han realizado numerosos experimentos que han modificado las condiciones iniciales, como el experimento realizado por Joan Oro en 1960, en el que, a partir de cianuro de hidrogeno (constituyente de las nubes interestelares y los núcleos de los cometas), obtuvo adenina, compuesto de gran importancia en el ADN.

Aún existen muchos interrogantes sobre las condiciones de la Tierra hace miles de millones de años, pero si sabemos con seguridad que puede existir una evolución química que forme moléculas orgánicas a partir de inorgánicas, y esto es uno de los posibles orígenes de la vida en nuestro planeta.

Una vez que se hubieran formado las moléculas orgánicas, estas deberían quedar rodeadas por una membrana que las aislara del medio externo y deberían ser capaces de autorreplicarse, pero .como puede ocurrir esto? ¿Cómo sucede un aislamiento entre un medio externo y uno interno?

El aislamiento del medio exterior proporciona cierta protección frente a los

Efectos adversos del entorno, y esto permite que en el medio interno se mantengan Concentraciones elevadas de componentes que de otra manera se difundirían y dispersarían. Las sustancias, cuando se hallan en mayor concentración pueden reaccionar más rápido y aumentar su eficacia en la producción de polímeros y otros tipos de reacciones químicas.

En sus experiencias, Oparin observo que, cuando se mezclan con agua, algunos

polímeros forman unas pequeñas gotitas (de hasta quinientas micras de diámetro), denominadas coacervados o micelas. Estas microesferas sirven para imaginar el comportamiento de gotitas similares que pudieron haberse producido.

Actualmente, las teorías se dirigen a la búsqueda de moléculas que combinan en su estructura una parte hidrofóbica y una parte hidrofilia. Estas moléculas, en contacto con el agua, forman vesículas membranosas (sacos llenos de líquido) que crecen y se dividen.

¿Cómo se originó la capacidad de reproducción? Este punto es aun confuso. Si las vesículas contuvieran alguna molécula con capacidad informativa, estaríamos ante el precursor de una célula. La capacidad reproductiva debió desarrollarse paralelamente a la capacidad de sintetizar sustancias y la de obtener energía para la construcción de las propias estructuras.

El flujo de información genética, tal como funciona hoy día, es el paso de ADN a ARN y de este a proteínas. Y aunque se necesita ADN para producir proteínas, también necesitamos para transcribir, traducir, replicar, etc. Por tanto, que macromolécula fue primero: las proteínas o el ADN?

Según diversas hipótesis, el ARN surgió antes que el ADN y las proteínas en las primeras etapas de la evolución. El ARN controlaría la traducción de proteínas, y el ADN seria posterior. Así se intenta explicar de qué modo se obtuvieron las que se consideran las primeras células: seres similares a las células procariotas. Sin embargo, estas teorías solo son respuestas provisionales. Con toda seguridad, el desarrollo de nuevas líneas de investigación puede modificar cualquiera de los planteamientos anteriores y posiblemente nos acerquemos, cada vez más, al conocimiento del origen de la vida.