A orixe da vida, Cen anos de historia: De Oparin á actualidade
XIX. a orixe da vida dominical explicábase mediante a "xeración espontánea" ou creación espontánea. Investigadores franceses Lamarck XVIII. Cando no século XX expuxo a primeira teoría evolutiva, presentou o concepto de evolución. Segundo a súa teoría, a contorna pode alterar a aparencia e a herdanza dos seres vivos.
Esta teoría baseouse en catro premisas: A primeira é a presenza na natureza de diferentes niveis naturais; a segunda é a tendencia interna de todos os seres vivos ao cambio; a terceira a herdanza das características obtidas e a cuarta a creación espontánea ou "xeración espontánea".
En 1859 publicou no seu libro escrito por Darwin a súa teoría da evolución. Darwin, en moitos sentidos bastante lamarckiano, negou a capacidade de cambio da contorna sobre os seres vivos. Paira explicar a evolución das especies, atribuír a unha capacidade ou característica interna dos seres, a pesar de non saber nada sobre xenética naquela época, e a contorna habería de manter ou non esa característica. Por tanto, a súa teoría baseouse en dúas premisas: a evolución das especies e a selección da natureza.
Ao longo da historia, Haeckel considerou as estruturas cristalinas como una transición entre os seres vivos e a materia inorgánica. Dividiu os seres vivos en tres grupos, os Reinos de Plantas, Animais e Monera. Sinalou que o primeiro ser vivo debía ser do reino de Monera e ademais autotrófico, é dicir, o fijador do dióxido de carbono atmosférico.
Na literatura científica de principios deste século existen outras ideas que explican a orixe da vida, como a da orixe extraterrestre da vida ou a Panspermia (Arrehnius, 1908), a idea que explica a orixe da vida en fontes termais de alta temperatura (Harvey, 1924), a hipótese dunha encima básica creada aleatoriamente nos océanos iniciais (Troland, 1914) ou a teoría da orixe fotosinténtrico da vida, 1928).
Non podemos esquecer, con todo, a teoría do papel dos ácidos orgánicos extraterrestres na orixe da vida (Chamberlin e Chamberlin, 1918). En 1926, Muller describiu o propio xene como a súa primeira vida, con autocatalisis (reprodución), heterocatalisis (metabolismo) e capacidade de mutación (evolución). A pesar da abundancia destas teorías, a maioría estaban incompletas, xa que as características que se coñecían dos sistemas biolóxicos contrapúñanse ou tiñan un gran punto de vista especulativo, resultando imposibles.
Sábese que cando Oparin escribiu por primeira vez sobre a orixe da vida, a discusión do problema estaba desviada á mera especulación. Como el mesmo sinalou, naquel momento parecía imposible resolver mediante métodos de investigación obxectivos e científicos. Oparin non fixo nin un single experimental paira explicar a orixe da vida, senón que elaborou a súa teoría recollendo resultados e observacións de moitas materias e tratando de aplicar os principios evolutivos de Darwin á materia inorgánica.
Oparin propuxo que a orixe da vida tivo lugar na terra, un feito que foi moi cedo na historia da terra. Nun principio formáronse compostos simples a través de diferentes procesos, que posteriormente reaccionaron formando polímeros. Estes organizaron tamén estruturas máis complexas que deron lugar á vida. Esta idea é bastante nova, xa que Oparin mencionouna por primeira vez en 1924 e máis tarde en 1938, coa colaboración de Haldane (1929), Urey (1952) e Bernal (1952). A miúdo denomínanse hipótese de Oparin-Haldane ou hipótese heterotrófica.
Máis tarde, Urey, baseándose nas ideas de Oparin e tomando os compoñentes da atmosfera orixinal da hipótese de Haldan, propuxo que a utilización do metano (CH4), o amonio (NH3), o vapor de auga (H20) e o hidróxeno molecular (H2) permitisen obter una formación química de compostos orgánicos. Dentro dun ano, en 1953, Miller, recentemente graduado, levou a cabo un experimento clásico na actualidade. Tras aplicar as descargas eléctricas aos precs compostos como fonte de enerxía, obtivo aminoácidos e nucleótidos.
En Oparin naceu en Uglich en 1894. Se graduó en 1917 na Universidade de Moscova, tras os estudos de historia natural, bioquímica e fisiología vexetal. Educado coas ideas de Haeckel, aceptou a división dos seres vivos en tres reinos (plantas, animais e protistas), mentres que o cristal consideraba que era una transición entre a vida e a non-vida, defendendo a continuidade evolutiva da vida e a non-vida. Tamén cría na idea evolutiva e a selección natural de Darwin, xa que naquela época o darwinismo estaba moi estendido en Rusia.
Oparin era un fisiólogo moi bo e eliminou a idea de que o primeiro animado era fotosintético, xa que a fotosíntesis é un proceso moi complicado (no que se necesitan encimas, clorofila e mecanismos de fixación de dióxido de carbono), que só pode ocorrer como consecuencia da evolución. Paira Oparin era imposible conciliar a sofisticación da fotosíntesis coas ideas de evolución gradual de Darwin paira indicar que a vida xurdiu do metabolismo autotrófico.
Na súa opinión, a primeira forma de vida ou progenot debía ser anaeróbico fermentador. No medio reductor orixinal existían moi poucos ou nada de O2 libre e abundarían os compostos xerados no tempo anterior á aparición da vida. Baseándose nestas premisas, propuxo que a evolución seguise os seguintes pasos:
A partir dos compostos inorgánicos simples xerados antes da aparición da vida en consonancia coa orixe da Terra, formáronse compostos máis complexos que, organizados en estruturas en forma de pingas formadas por xeles coloidales (denominados coacervados), constituían a primeira forma de vida anaerobia heterotrófica. Explicou a orixe gradual da vida, pero en absoluto a súa orixe lenta. Oparin pasou as instrucións de Darwin do campo biolóxico á química evolutiva completando a súa teoría.
Á vista do seu traballo, con Oparin podemos concluír que, por unha banda, demostrou que a orixe da vida é un tema que pode ser investigado, non é un tema que debe quedar nunha perspectiva puramente especulativa. Por outra banda, a orixe da vida debe ser investigado desde o punto de vista de varias materias. E por último, eliminou a idea reduccionista do que a orixe da vida ten que aparecer nunha soa molécula.
Pasaron 102 anos desde o seu nacemento en Opari e a teoría máis estendida e ortodoxa que explica a orixe da vida actual explica a formación abiótica dos compostos orgánicos no caldo primitivo, a temperatura mesófila e no medio reductor.
Tendo en conta estas premisas, a idea de que o metabolismo do primeiro vivo sexa anaerobio fermentador é una idea de gran coherencia. Por outra banda, respecto da información xenética, parece que a primeira molécula de información podía ser o ARN, á parte da información xenética, pode ser replicada e demostrada a súa actividade catalítica, é dicir, é capaz de levar a cabo algunhas reaccións bioquímicas. A isto chámaselle mundo de ARN.
Desde a época de Oparin parece que as ideas non cambiaron tanto, aínda que nos últimos anos algunhas hipóteses transformaron a validez do esquema de Oparin. Moitos científicos, baseados nestas teorías, fixeron moito en Ian, entre eles os científicos máis ortodoxos.
Woese, en 1982 e utilizando o ARN ribosómico, moi conservado en todas as especies, mostrou a existencia de tres grupos principais ou zonas (eucariotas, eubacterias e arqueobacterias), formando a árbore filogenético que os relaciona. Localizar o dominio das arqueobacterias e caracterizalas foi moi importante a nivel científico. Os seres vivos máis antigos que aparecen nesta árbore, hoxe clásico, son as eubacterias e arqueobacterias, todas elas hipertermofilas, é dicir, que viven a temperaturas moi altas e quimiolitoautótrofos.
Isto que significa? Que a idea de que a orixe da vida sexa termófila non é nada bobada. Isto rexeita a orixe mesófilo da vida e con iso a teoría ortodoxa que se formou na súa contorna. Se a temperatura da terra orixinal é elevada, a idea de caldo primitivo é imposible, xa que a auga estaría en forma de vapor e non en estado líquido. Xunto a iso, moitos dos compostos que se poden formar abióticamente serían altamente inestables a estas temperaturas
En canto á formación de ácidos nucleicos (tanto ARN como ADN), existen diversas teorías que propoñen a polimerización dos ácidos nucleicos sobre cristais ou minerais, que ao tomar o papel dos moldes non necesitan auga paira levar a cabo reacciones de polimerización. Por tanto, paira as novas preguntas haberá que inventar novas respostas. A derriba dunha teoría obrigará a abordar teorías alternativas.
En 1988 un investigador alemán mencionou as novas ideas orixinais, coherentes, da vida. O señor Wachtershauser mencionou a importancia que podía ter a pirita (FeS2) nunha terra quente orixinal. Isto significaba un metabolismo quimiolitoautotrófico, é dicir, un metabolismo que pode utilizar o composto inorgánico como fonte de enerxía e de carbono. Na actualidade existen minerais como as bacterias e arqueobacterias que, estando no seu interior pirita, utilízana como fonte de enerxía.
A quimiolitrofia anaeróbica só se dá en arqueobacterias. Por tanto, segundo este autor, a primeira forma de vida que se pode producir no chan quente anaerobio orixinal é a quimiolitotrofia anaeróbica, e vendo os seres vivos que existen hoxe, o reino das arqueobacterias sería o grupo máis relacionado con esta primeira forma de vida. Esta idea até agora exclúe as ideas da teoría clásica desviando as vías de investigación do problema. Ademais desta teoría, existen outras que tratan de explicar a orixe das novas teorías vivas e que, no seu caso, deberían terse en conta.
A investigación da orixe da vida sempre foi un tema apaixonante no mundo científico. Como xurdiu a vida, en que condicións, que tipo de forma de vida era a primeira e como evolucionou, si é posible que noutro lugar do universo teñamos a mesma forma de vida que nós coñecemos ou algún outro tipo de vida, se as condicións da terra orixinal repítense, volveríase a crear o tipo de vida que hoxe coñecemos? Estas e outras moitas preguntas aínda non foron respondidas e paira iso, os científicos teñen a responsabilidade de responder a esas preguntas analizando obxectivamente o traballo, as sospeitas ou os datos, aceptando os erros con humildade e eliminando a subjetividad, que é a única maneira de avanzar a ciencia.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
