Es fácil dar por sentada la vida que abunda en nuestro planeta, pero su existencia plantea una pregunta muy difícil:¿De dónde vino la vida en la Tierra?
Antes de la década de 1860, cuando Louis Pasteur desarrolló su teoría de los gérmenes sobre las enfermedades, el consenso común era que la vida podía generarse espontáneamente. Por ejemplo, si omitieras el grano de trigo, engendraría ratones bebés. El agua que se deja reposada durante días daría origen a organismos como las algas. Hoy sabemos que la nueva vida no se generará de la nada, pero esto se debe en gran medida al trabajo de Pasteur [fuente:Abedon].
Pasteur nos mostró que los microorganismos, incapaces de ser detectados por los sentidos humanos, viven en todas partes a nuestro alrededor. Esto lo llevó a su teoría de los gérmenes, que afirma que la salud humana está sujeta al ataque de estos microorganismos y que estos ataques pueden resultar en lo que consideramos enfermedad.
Pero su legado también incluye un cambio radical en la comprensión humana sobre la génesis de la vida. Después de que Pasteur revelara la naturaleza de los gérmenes, acabó efectivamente con la idea ahora aparentemente supersticiosa de que la vida orgánica puede generarse espontáneamente a partir de material inorgánico. Irónicamente, la ciencia ha vuelto a explorar este mismo concepto como una posibilidad una vez más como una de las dos principales explicaciones en competencia para el origen de la vida en la Tierra.
El concepto de que la vida pudo haberse generado espontáneamente se llama abiogénesis . En el pasado remoto, los precursores de la vida, como los aminoácidos y las proteínas, surgieron de una sopa primordial y lograron organizarse en formas de vida precelulares autorreplicantes. Este comienzo de la vida finalmente compuso y transcribió el ADN que forma la base del código genético de los procesos de la vida actual. Es una idea fantástica, y muchos dentro y fuera de la comunidad científica la critican.
En el otro extremo está el principal -e igualmente fantástico- rival de la abiogénesis como explicación del origen de la vida en la Tierra. Este concepto, panspermia , dice que la vida no comenzó aquí en la Tierra, sino en otras partes del universo o del sistema solar. La vida llegó hasta aquí, en un vehículo como un asteroide de otro planeta, y se arraigó de forma muy parecida a como lo hace una semilla en un suelo fértil. Probablemente, más exactamente, la vida se habría extendido como una enfermedad epidémica en una forma muy similar a los gérmenes que descubrió Pasteur.
Nadie puede estar seguro de cuál explica adecuadamente el origen de la vida en la Tierra, pero sorprendentemente se ha demostrado que ambas son posibles. En este artículo, veremos el caso que presenta cada uno. Primero, veremos un problema común que comparten ambas teorías.
Contenido
Aproximadamente al mismo tiempo que Pasteur desarrolló su teoría de los gérmenes, Charles Darwin estaba introduciendo su teoría de la evolución al mundo. Aportaría lo que constituye una hoja de ruta lógica en la búsqueda de la primera vida en la Tierra. En "El origen de las especies", Darwin hace referencia a la descripción de Sir John Herschell de la génesis de la vida en la Tierra como el "misterio de los misterios" y propone que las especies que existen hoy en la Tierra no fueron creadas de forma independiente. En cambio, evolucionaron en números cada vez mayores a partir de especies anteriores a través del proceso de evolución por selección natural [fuente:Darwin]. En el centro de esta línea de razonamiento está la implicación de que todos los organismos podrían haber evolucionado a partir de un único ancestro común. Así comenzó la investigación moderna sobre el origen de la vida en la Tierra.
El trabajo de Darwin se basó en un sistema ya existente de clasificación biológica propuesto en 1753 por el biólogo sueco Carl von Linne (conocido como Linneo). Linneo desarrolló la taxonomía , un sistema para clasificar organismos basado generalmente en rasgos físicos, desde el taxón más restringido. (especie) a un grupo de especies relacionadas (género) y en taxones cada vez más amplios hasta los reinos de plantas y animales (y originalmente minerales) [fuente:Pidwirny]. Este sistema de clasificación biológica ha evolucionado con el tiempo, con un número cada vez mayor de reinos y el taxón más amplio, dominios, establecidos para categorizar las células como eucariotas. (que contienen células con ADN en un núcleo), bacterias y arqueas (el dominio de los extremófilos).
Con el tiempo, la taxonomía se ha vuelto más precisa gracias a la aplicación de la genética. Este campo híbrido se llama filogenia , donde la interrelación de los organismos se establece en función de su ADN compartido. Por ejemplo, los genes relacionados (aquellos que realizan funciones similares) que se encuentran en humanos y algunos tipos de ratones comparten hasta un 90 por ciento de similitud en sus secuencias de ADN [fuente:Stubbs]. La comparación genética de chimpancés y humanos produce aproximadamente un 95 por ciento de similitud [fuente:Pickrell]. Estas similitudes son significativas, pero la filogenia ha confirmado lo que Linneo, Darwin y muchos otros científicos han postulado durante mucho tiempo:que todos los seres vivos en la Tierra están relacionados.
El sistema utilizado para clasificar los seres vivos se parece mucho a un árbol, con los primeros organismos formando la estructura de la raíz y varios taxones que se estrechan hacia el tronco, las ramas grandes, las ramas más pequeñas y finalmente las hojas que representan los casi 2 millones de especies actuales. clasificado por la ciencia [fuente:O'Loughlin]. A esta representación se le suele llamar el árbol de la vida. . Sin embargo, a medida que la filogenia se utiliza cada vez más, se demuestra que quizás las raíces del árbol de la vida sean algo atípicas.
La comparación genética de organismos proporcionada por la filogenia ha revelado un serio obstáculo para rastrear el árbol de la vida hasta un único ancestro común que los biólogos anteriores no podían ver. La búsqueda del ancestro común (y la idea misma de que existió) se basa en la distribución genética mediante la transferencia vertical de genes. . A través de este, los genes se transmiten de una generación a otra mediante reproducción sexual o asexual. Uno o dos organismos dan lugar a otro que hereda una réplica de sí mismo o una combinación predecible de sus genes. Con el tiempo, los organismos pueden eventualmente divergir en especies o incluso reinos completamente diferentes, como los humanos a partir de los simios (o, incluso más atrás, donde el linaje que dio lugar a las aves se separó del de las bacterias), pero esta transferencia horizontal de genes aún deja un rastro. rastro de migas de pan genéticas que podemos seguir para rastrear nuestros orígenes.
La opinión predominante de los científicos hasta la década de 1950, cuando se descubrió otro tipo de transferencia genética, era que los genes sólo se transferían verticalmente. Horizontales o transferencia genética lateral es otro medio para que un organismo obtenga los genes de otro, pero en lugar de padres a hijos, este método de distribución genética se basa en que un organismo absorba efectivamente el ADN de otro organismo completo e intacto [fuente:Wade]. Dos organismos pueden crear un tercer organismo híbrido, aparentemente no relacionado, con ambos genes, pero de ninguna manera similar a la combinación igual de genes que ocurre durante la reproducción. En cambio, un organismo más grande puede prácticamente comerse a otro organismo y retener el código genético del segundo organismo, utilizando el código del primer organismo para sí mismo. Se cree que las mitocondrias, la parte de la célula responsable de convertir los azúcares en energía utilizada para impulsar las funciones celulares en animales eucariotas, alguna vez existieron como un organismo independiente [fuente:Wade]. Mediante transferencia lateral, un antiguo eucariota lo absorbió y conservó su estructura genética.
Al principio de la historia de la Tierra, los microbiólogos creen ahora que la transferencia lateral era común, dando a las raíces del árbol de la vida no una línea directa hacia arriba desde una sola semilla, sino más bien una serie de líneas imposiblemente entrecruzadas y prácticamente imposibles de rastrear entre organismos unicelulares. La búsqueda de un único ancestro común recibió otro golpe después de que la investigación mostrara que los extremófilos, organismos capaces de sobrevivir en condiciones duras y candidatos a las primeras formas de vida en la Tierra, probablemente evolucionaron a partir de otras bacterias y luego se adaptaron a sus entornos [fuente:Zimmer]. Esto sugiere que son menos antiguos de lo que se pensaba anteriormente.
Pero ya sea que hayamos evolucionado a partir de un único ancestro común o de muchos, la pregunta sigue siendo:¿cómo comenzó la vida en la Tierra? Nos acercamos a la respuesta en la página siguiente.
Aquí volvemos, por así decirlo, al principio. En la década de 1950, un estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago llamado Stanley Miller intentó recrear las condiciones encontradas en la Tierra hace aproximadamente 3.800 millones de años, aproximadamente cuando el registro fósil mostró vida por primera vez [fuente:Zimmer]. Miller diseñó un experimento ingenioso y ahora famoso en el que añadió medidas aproximadas de hidrógeno, metano y amoníaco a un matraz que contenía agua. Se pensaba que este elemento y sus compuestos predominaban en la atmósfera de la joven Tierra. Cuando Miller simuló un rayo agregando una chispa, descubrió que la solución en su matraz ahora contenía algo que no tenía antes:aminoácidos.
Los aminoácidos son comúnmente llamados los componentes básicos de la vida, ya que proporcionan la base para las proteínas, que son necesarias para la estructura y funciones de los organismos. Los experimentos de Miller se han mantenido. Por ejemplo, más tarde se descubrió que un experimento que incluía sulfuro de hidrógeno y un chorro de vapor, que simula la presencia de actividad volcánica, era una aproximación bastante precisa de la Tierra primitiva a partir de una investigación que se realizó después de la muerte de Miller [fuente:NASA]. Otro formaldehído implicado como catalizador del origen de la vida [fuente:Science Daily]. Estos experimentos arrojaron pruebas aún más convincentes de que la vida en la Tierra surgió de la abiogénesis.
La base de la abiogénesis es que alguna vez existió vida precelular en la Tierra. Estos precursores de la vida se ensamblaron a partir de los aminoácidos presentes en la sopa primordial recreada por Miller y se convirtieron en las proteínas que proporcionan estructura a las células y actúan como enzimas para los procesos celulares. En algún momento, estas proteínas formaron plantillas genéticas para poder replicarse y organizarse en orgánulos como ribosomas. , que transcriben moléculas de estas plantillas [fuente:Science Daily]. Con el tiempo, estos procesos se unieron para crear el ADN, que forma la base de la vida celular.
La abiogénesis como teoría sobre el origen de la vida recibió un impulso en la década de 1980 cuando el investigador Thomas Cech demostró que el ARN puede actuar como portador del código genético y como enzima que cataliza ese código en la creación de moléculas. Este hallazgo dio origen al mundo del ARN hipótesis , que es la idea de que los aminoácidos se formaron primero en las proteínas que forman el ácido ribonucleico (ARN), que tomó el control y comenzó a autorreplicarse y generar nuevas combinaciones de proteínas creando nueva vida precelular (y eventualmente celular).
Bajo la abiogénesis, la vida orgánica se creó al azar a partir de los componentes inorgánicos de la vida. Su competidor científico imagina un comienzo diferente para la vida en la Tierra.
El principio detrás de la panspermia es que la vida se originó fuera de la Tierra y viajó a nuestro planeta, encontrando un clima hospitalario en el que prosperar y eventualmente evolucionar hacia la vida en la Tierra.
Panspermia es un concepto antiguo, que se remonta al concepto de taxonomía, cuando el historiador francés Benoit de Maillet propuso que la vida en la Tierra era el resultado de gérmenes "sembrados" desde el espacio [fuente:Panspermia-Theory]. Desde entonces, investigadores desde Stephen Hawking hasta Sir Francis Crick (quien abandonó su apoyo inicial a la hipótesis del mundo ARN) han sostenido la creencia de que la vida en la Tierra se originó lejos de este planeta.
La teoría de la panspermia se divide en tres categorías amplias. La vida viajó a través de desechos espaciales desde algún lugar fuera de nuestro sistema solar, el concepto de litopanspermia , o de otro planeta de nuestro sistema solar, la panspermia balística . La tercera hipótesis, la panspermia dirigida , sostiene que la vida en nuestro planeta se propagó intencionadamente por vida inteligente ya establecida [fuente:Panspermia-Theory].
Según las hipótesis de la panspermia, la panspermia balística (también llamada panspermia interplanetaria ) goza de la más amplia aceptación en la comunidad científica. Trozos de otros planetas han bombardeado la Tierra durante mucho tiempo en forma de meteoritos. De hecho, un meteorito, ALH84001, descubierto en la Antártida en 1984, contiene lo que algunos científicos consideran rastros de vida o precursores de la vida, como aminoácidos. Se calcula que se separó de Marte hace más de 4 mil millones de años [fuente:Thompson].
Tras el examen de ALH84001, los astrobiólogos -- científicos que estudian el potencial de vida en el espacio -- descubrieron que al menos cuatro rastros de vida antigua, desde lo que parecían ser microbios fosilizados hasta una forma de bacteria magnética [fuente:Schirber]. Desde que se publicaron los hallazgos en 1996, se han descartado tres de los rastros de vida encontrados en el meteorito. Pero sigue siendo objeto de debate si el último rastro, las cadenas de magnetita, son minerales o fueron producidos biológicamente por antiguas bacterias marcianas.
Marte es el candidato más probable para la panspermia balística. La disposición de las órbitas de Marte y la Tierra alrededor del Sol hace que sea 100 veces más fácil para una roca viajar de Marte a la Tierra que viceversa [fuente:Chandler]. Y a lo largo de la historia de la Tierra, se estima que alrededor de 5 billones de rocas hicieron el viaje [fuente:NASA]. Es más, en sus primeras historias, la Tierra y Marte estaban igualmente preparados para albergar vida, ya que ambos presentaban atmósferas húmedas y agua en sus superficies.
A pesar de toda esta evidencia, aún no se sabe cómo comenzó la vida en la Tierra. Lea algunas críticas a la panspermia y la abiogénesis en la página siguiente.
Si bien los experimentos llevados a cabo por Stanley Miller y otros que se han basado en su trabajo muestran que la vida puede haber surgido de una sopa primordial, esa posibilidad sigue siendo teórica. No hay evidencia de vida precelular en la Tierra; Es más, los críticos de la hipótesis del mundo del ARN señalan que los experimentos que respaldan los conceptos se llevaron a cabo con ARN creado biológicamente. El ARN puede actuar como plantilla para la autorreplicación y como enzima para llevar a cabo ese proceso, pero estos hallazgos se han llevado a cabo en experimentos de laboratorio controlados. Esto no prueba necesariamente que acciones tan delicadas pudieran ocurrir en los mares de la Tierra antigua.
Por razones como estas, la hipótesis del mundo de ARN ha sido abandonada en gran medida por los defensores de la abiogénesis en favor de otras hipótesis, como el desarrollo simultáneo de proteínas y plantillas genéticas o el desarrollo de vida alrededor de respiraderos submarinos similares a los que actualmente habitan los extremófilos de hoy. Pero hay una crítica que cualquier hipótesis de abiogénesis tiene dificultades para superar:el tiempo. Se cree que la vida basada en el ADN se desarrolló en la Tierra hace unos 3.800 millones de años, dando a las formas de vida precelular aproximadamente 1.000 millones de años para llevar a cabo procesos aleatorios de codificación de proteínas útiles y su ensamblaje en los precursores de la vida celular [fuente:Discovery Noticias]. Los críticos de la abiogénesis dicen que simplemente no hay tiempo suficiente para que la materia inorgánica se convierta en la vida precelular teorizada. Una estimación sugiere que se necesitarían 10^450 (10 elevado a 450) años para crear aleatoriamente una proteína útil [fuente:Klyce].
Éste es un obstáculo que hace que la panspermia sea una explicación atractiva:no explica el origen de la vida, simplemente el origen de la vida en la Tierra. Las hipótesis de la panspermia no necesariamente contradicen la abiogénesis; simplemente trasladan el origen a otra parte. Sin embargo, aún no se han determinado varios factores importantes que deben existir para que la panspermia sea correcta. ¿Es posible, por ejemplo, que la vida microbiana sobreviva durante las duras condiciones que se encuentran en el viaje por el espacio, la entrada a la atmósfera terrestre y el impacto en la superficie terrestre?
Algunas hipótesis recientes sugieren que no es necesario que sobreviva. Un investigador postula que fragmentos muertos de ADN podrían haber llegado a la Tierra a través de panspermia balística y haberse replicado mediante un proceso iniciado similar al mundo del ARN [fuente:Grossman]. Otros investigadores pretenden explorar Marte en busca de vida fósil y comparar cualquier material genético con el que se encuentra universalmente en la Tierra para determinar la relación [fuente:Chandler].
Sin embargo, si la vida en la Tierra comenzó en otro lugar y viajó a nuestro planeta, la pregunta sigue siendo:¿Cuál es el origen de la vida?
