El origen de la vida

Por Martín De Ambrosio

Es uno de los momentos más misteriosos que puedan imaginarse en la historia y ocurrió hace cuatro mil millones de años. Un racimo de moléculas organizadas de un modo particular “decidieron” (¿o más debería dársele intervención al azar, ese artilugio siempre a mano cuando no se puede hablar de causas conocidas?) conformar una estructura molecular que ahora sí puede considerarse viva. Es la primera célula con vida, al menos del árbol que nos generó a nosotros y a todo lo vivo que conocemos. Desde la espora que se convierte en la bacteria del ántrax en el pulmón de los norteamericanos hasta el puma pampeano, pasando por el colibrí que agita sus alas y quien escribe esto: todos descienden de aquella fructífera célula primitiva. Sin embargo, es posible que la vida se haya originado en otras oportunidades, en la misma Tierra, pero seguramente son formas que se han extinguido antes de multiplicarse como panes y vino.
Para que suceda todo esto en nuestro planeta (¡al menos en nuestro planeta!), los elementos químicos más comunes que nos conforman –carbono, nitrógeno, oxígeno– debieron ser fundidos en el horno de una estrella caliente y radiante y expulsados a través de las galaxias. En ese sentido, vale recordar la archicitada frase de Carl Sagan en la que decía que “somos materia estelar, hijos de las estrellas”. Sin los procesos que originaron aquellos elementos, no habría modo de pensar nuestra existencia. Por eso, sí, todo lleva al Big Bang, aquel momento originario que impulsó la expansión del universo e insospechadamente posibilitó la vida, y también todo lo demás.
Sobre esos remotos orígenes de la vida y las condiciones físicas, químicas, cósmicas, que permitieron su aparición en ese lugar extraño que es el tercer planeta a partir del sol, se habló en la anteúltima charla de Café Científico de este año. Los expositores fueron la doctora en Biología Alicia Massarini y el doctor en Física Esteban Calzetta, profesores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. El último café de este año se tomará el martes 20 de noviembre en la misma Casona del Teatro de Corrientes 1979, y el tema será “Calentamiento Global”.

La fisica antes que nada
Esteban Calzetta: El origen de la vida parece un tema biológico, pero vamos a empezar hablando de física porque nosotros estamos hechos de sustancias químicas, moléculas, elementos. Entonces, el origen de la vida lo vamos a enmarcar en el origen cosmológico de los elementos, de cómo los elementos van apareciendo en la evolución cósmica. El hecho principal de la evolución cósmica es que el universo se está expandiendo. A medida que se expande, se enfría y eso permite que distintas estructuras se vuelvan estables. Entonces, la historia del universo es la historia de las distintas estructuras que en cada momento se vuelven estables. Los constituyentes básicos de la materia son las partículas elementales, particularmente los quarks que, cuando se combinan entre sí, forman protones y neutrones, que son los constituyentes del núcleo atómico. Tres minutos después del Big Bang, protones y neutrones empiezan a combinarse y a formar los primeros núcleos sencillos, pero en el universo temprano, casi inicial, no hay suficiente energía más que para que protones y neutrones se junten para formar helio. Y para poder pasar a los otros elementos químicos –los que nos componen a nosotros, por ejemplo– hay que esperar más o menos mil años, cuando comienzan a formarse las primeras galaxias. El universo temprano termina con una gran nube de hidrógeno y helio, que está sujeta a la expansión del universo, pero también a su propio peso. Esta nube se va quebrando por su peso y se van formando estructuras “más chicas”, que son las galaxias, que a su vez dan origen a las estrellas...
Retomemos ahora el eje central de nuestra historia. El universo –antes de que las galaxias existieran– forma hidrógeno y helio; todo lo demás se forma en las estrellas. Pero de un modo particular, en las famosas supernovas, estrellas que estallan espectacularmente, como pasó con la supernova de 1987, en la nebulosa de la Tarántula. Cuando estalla, esa estrella tiene el brillo de varios miles de soles y libera una cantidad enorme de energía. Buena parte de la masa de la estrella (que puede llegar a ser algo así como 28 soles) es enviada al espacio y ése es un momento fundamental de la historia de nuestra vida, porque que se hubiera formado hierro, uranio o radio no nos importaría mucho si se hubiera quedado ahí. El asunto es que no se quedan ahí, sino que son barridos al espacio exterior. Y eso es fundamental para la vida.

Historia del origen
Alicia Massarini: Pienso empezar dando antecedentes históricos sobre los estudios acerca del origen de la vida. Me interesa presentarlo así, porque considero que la ciencia es una construcción humana, una aproximación muy particular a la realidad, y que los modelos científicos tienen que ver con las preguntas que se plantean, el contexto cultural, el contexto filosófico y religioso del conocimiento. Son aproximaciones provisorias y perfectibles; me parece bueno ver las respuestas que actualmente da la ciencia de una manera crítica y como parte de un proceso de aproximaciones crecientes. Así como las respuestas variaron, también variaron las preguntas. La pregunta acerca del origen de la vida es una pregunta muy tardía y tiene que ver con que la biología es también un producto relativamente reciente, por lo menos comparada con la física, por ejemplo. Recién a principios del siglo XIX, la biología delimita su objeto de estudio y diferencia lo que está vivo de lo que no, con los estudios de Cuvier sobre anatomía comparada. Y también con Lamarck que es el primer naturalista que propone una historia de la vida y rompe con el creacionismo, que suponía la aparición conjunta de todos los organismos vivos, a través de algún acto sobrenatural. Con su teoría, Lamarck explicaba la diversidad biológica por procesos naturales; que la vida se originó en algún momento, que las especies descienden unas de otras y que hay un aumento de la complejidad a través del tiempo. En ese sentido, Lamarck fue el primero que se hizo la pregunta acerca del origen de la vida, y planteó la primera aproximación a la respuesta: propuso el origen inorgánico de la vida orgánica junto con un proceso de complejización que iba de lo inerte a lo vivo. Posteriormente Darwin, en 1859, enuncia una teoría más acabada acerca de la evolución de las especies y renueva la pregunta acerca de qué pasó en los inicios de la vida.

Digale no a la generacion espontanea
Massarini (continúa): En 1863, Louis Pasteur realizó sus famosos experimentos en los que demostró que la generación espontánea de microorganismos no ocurre; esta demostración les quitó a los naturalistas una manera de explicar los hechos e hizo que se estancaran los estudios hasta comienzos del siglo XX. Otro de los problemas que había en ese contexto es que se pensaba que las moléculas de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, que componen los seres vivos, sólo podían ser sintetizadas por los mismos seres vivos, lo cual también era un escollo, porque de ser así no había modo de comprender de dónde había salido la materia prima para los primeros seres vivos y las dos cosas sumadas hicieron que muchos científicos dejaran el problema de lado,considerándolo insoluble. Otros como Arrenius tomaron el atajo de la teoría de la “panspermia” que decía que la vida había venido del espacio en esporas. Algunos retomaron el vitalismo y sostuvieron que, en fin, la vida siempre había existido. Recién en el año 1924, el ruso Alexander Oparin dio con la primera teoría científica del origen de la vida. Según Oparin, la atmósfera de la Tierra primitiva fue muy diferente de la actual, con gases como hidrógeno, metano y amoníaco, sin oxígeno. En esas condiciones, por la acción de la luz ultravioleta, pequeñas moléculas se habían unido formando moléculas orgánicas que interactuaban en los mares y se fueron haciendo cada vez mayores. Estas macromoléculas eran capaces de intercambiar materia y energía con ese medio acuoso en el que se formaron, y se hacían más complejas por un proceso semejante a la selección natural. Aquellas que tuvieran ventajas comparativas, ya sea en el uso de la energía, en estabilidad, o para realizar creaciones metabólicas más eficientes, tendrían más posibilidades de sobrevivir y de llegar a convertirse en los ancestros de la vida. Esa especie de evolución prebiológica sería un proceso análogo a la evolución biológica... Cuando se establecen los primeros organismos ya definitivamente biológicos, comienza un proceso ya conocido de evolución y diversificación de la vida, que se explica con la teoría de Darwin.

Las preguntas que vos haceis
–¿Por qué hay quienes dicen que la vida es extraterrestre?
Massarini: Lo que se considera es que la materia orgánica, sobre la base de la cual se organizó la vida, puede provenir del espacio interestelar; se comprobó y se sigue comprobando que es un proceso frecuente que ocurre a gran escala en distintos lugares del universo. Lo que no se plantea es que la vida, ya como tal, pueda haber venido del exterior, aunque puede haber algunos científicos que lo afirmen. La mayoría se maneja con la idea de que la vida como tal es de origen terrestre. Pero también se piensa que la vida es un modo de organización de la materia y, dadas ciertas condiciones iniciales, podría aparecer –o haber aparecido– en otros lugares del cosmos. También se está investigando, y es el terreno de la exobiología. Lo que no sabemos es la forma que adoptará la vida en otros contextos planetarios, por eso se hace tan difícil la búsqueda: para poder buscar hay que saber qué se busca. Y nuestro rango de comprensión se limita a lo que conocemos, pero es seguro que a partir de hallazgos de algún tipo podamos ampliar nuestra comprensión sobre qué es la vida.
–¿Se puede decir que todos los organismos vivos descienden de una sola célula primigenia, basándonos en el hecho de que el código genético es idéntico en todos los organismos vivos?
Massarini: Sí... aunque no sólo basándonos en el código genético sino también en un amplio conjunto de rasgos compartidos que hacen poco lógico pensar que han convergido en los distintos grupos. Proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, funciones metabólicas, una gran cantidad de rasgos nos están hablando de un único ancestro común. Esto no quiere decir que la vida haya surgido una única vez. Aunque toda la vida actual desciende de una de esas formas; es probable que muchas de las ramas de ese árbol de la vida hayan quedado truncas, que sean experimentos fallidos de la evolución que no tienen representantes actuales. Es interesante pensar en toda esa cantidad de formas alternativas que no se desarrollaron y lo diferentes que pueden haber sido.
–Toda la vida de la Tierra está basada en el carbono, ¿podría pensarse en algún tipo de vida basada en otro elemento, como el silicio, por decir algo?
Massarini: ¿Por qué no? Lo difícil sería imaginarse cómo podría ser esa vida, por supuesto. Incluso en la Tierra recién ahora se están descubriendo rangos de existencia de la vida inimaginables. En los últimos años se han hallado bacterias que viven a miles de metros de profundidad en la roca, bacterias que viven a ciento veinte grados centígrados. Antes se pensaba que ésos no eran rangos vitales y, sin embargo, se siguen descubriendo.

La mediocridad del sol y otras cuestiones
Cuando lo consultaron respecto de la “mediocridad” del sol, Esteban Calzetta intentó una defensa: Me costaría llamarlo “mediocre” a nuestro sol. En principio, porque nos da la vida. Yo más bien le estoy agradecido. El sol no será nunca una supernova y no jugará ese rol fundamental, pero, insisto, nuestro sol no es una estrella mediocre. Es una estrella promedio, en todo caso, porque si miramos a la Vía Láctea veremos que la mayoría son como el sol, más o menos. El rol del sol en mantenernos a nosotros es fundamental, ya que la Tierra es un gran sistema termodinámico que recibe energía del sol y esa misma energía pasa de organismo en organismo tomando distintas formas. Sin el sol no estaríamos acá, no por la generación de los elementos, sino por la generación de vida. Nosotros somos hijos del sol.
–En algún lado leí –afirmó uno de los participantes del café– los treinta, o más, hechos que permitieron el surgimiento de vida en la Tierra: la posición en el sistema solar, la posición del eje terrestre, el tamaño de la luna, etc. Sin nada de eso, la vida no existiría tal como la conocemos. ¿Qué se puede decir al respecto?
Calzetta: No sé si se puede decir mucho. Lo que pasa es que hacer estadística sobre un solo caso es muy complicado. El único caso concreto que tenemos somos nosotros. Pero fíjese que cosas que antes se pensaba que eran excepcionales ahora se están descubriendo que no lo son tanto. Como por ejemplo la existencia de sistemas planetarios. Hace veinte años, el único sistema planetario conocido era el nuestro. Ahora, con las herramientas adecuadas (como el telescopio espacial Hubble) se detectaron más de ochenta. Por eso, cuando se ve la lista de variables, parece algo extraordinario, pero existe la posibilidad de que no estemos entendiendo la lógica de ese sistema. Hasta que no vino Mendeleiev, no se entendía el porqué de la complejidad de los elementos en la naturaleza. Era algo complejo pero no ininteligible. Y tampoco había tantas posibilidades, tenía que ser de una cierta forma.

El Big Bang es una imagen
–Yo quisiera saber qué impulsó el Big Bang –preguntó una chica, cerca del fondo.
Calzetta: No. El Big Bang es una imagen. Yo creo que todas nuestras frases deberían empezar “todo sucede como si...” Si yo tomo el estado del universo ahora, y cuando tenía menos edad, veo cómo era cada vez más chico y cada vez más caliente. El Big Bang es tomar esa extrapolación y llevarla al cero matemático. Pero no es más que eso, una extrapolación. Lo cierto es que ese modelo ha sido exitoso, entonces es un modelo útil. Puede ser que en algún momento se descubra algo que sucedió más temprano. Ese es nuestro trabajo.
–Qué pasó en el momento exacto en que la no-vida se transformó en vida –aportó otro participante–. ¿Existe alguna conjetura al respecto, alguna hipótesis?
Calzetta: Todos queremos saber...
Massarini: Realmente resulta imposible aproximarse a una respuesta a esa pregunta. Es justamente el nudo de la parte oscura del problema. Esa es una transición que tal vez haya sido una transición discontinua o gradual, eso tampoco lo sabemos. No hay ninguna evidencia, ningún registro fósil,ni ningún modelo que pueda explicar esto de manera satisfactoria. Es una pregunta muy... inquietante.