¿De donde vino la vida? En años recientes, muchos científicos han pasado de favorecer una "sopa primordial" en charcos de agua a respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano como fuente original de vida en la Tierra. Pero uno de los mayores problemas con esta idea es que los investigadores no han podido recrear en el laboratorio uno de los procesos clave que habrían estado involucrados si esta teoría fuera cierta.

Específicamente, no han podido formar membranas celulares simples en condiciones similares al agua de mar, lo que la mayoría está de acuerdo en que habría sido necesario para crear los primeros organismos vivos. Pero mis colegas y yo hemos demostrado recientemente, en un artículo en Nature Ecology and Evolution, que la combinación de moléculas que los científicos han utilizado para recrear estas membranas no refleja los componentes que habrían estado disponibles en ese momento. De hecho, Encontramos eso, con los ingredientes adecuados, Las condiciones de ventilación del océano son realmente necesarias para formar algunas membranas celulares.

Imagínese la Tierra hace 4.500 millones de años. El período de la historia geológica que llamamos el Hadeano no fue tan infernal como alguna vez creímos. No era un mar de lava alimentado por innumerables volcanes, aunque ciertamente existieron. Probablemente se parecía más a pequeñas áreas de superficie rocosa rodeadas por un océano de agua global sustancial.

Pero no era el océano que conocemos hoy. Hacía más calor más ácido y rico en hierro. La atmósfera era principalmente de nitrógeno, dióxido de carbono y sin oxígeno. Tampoco había vida. Sin embargo, en el fondo del océano, algo estaba empezando a suceder.

Los productos químicos calientes que se elevan a través del fondo del mar permitieron una reacción química entre el hidrógeno y el dióxido de carbono, produciendo compuestos orgánicos simples. Estas moléculas orgánicas reaccionaron para formar compuestos cada vez más complejos. Estos se encapsularon en membranas celulares simples y crecieron aún más en complejidad, produciendo moléculas que podrían transportar información y eventualmente ADN. Estas fueron las primeras células vivas que pudieron crecer, dividir y evolucionar.

Al menos así puede ser como comenzó la vida en la Tierra. Todavía hay muchas teorías diferentes sobre cómo y dónde comenzó la vida, incluidos los que proponen estanques hidrotermales, capas de hielo o incluso el espacio exterior. Para tratar de comprender cuál de estas configuraciones es la más plausible, Los científicos toman los diferentes componentes esenciales para la vida y ven si podemos encontrar una manera de reproducirlos en diferentes condiciones en el laboratorio.

No estamos tratando de crear vida simplemente las diferentes partes y piezas que requiere. No todo el mundo puede estar de acuerdo en lo que es la vida en realidad pero una cosa en la que están de acuerdo muchos científicos en este campo es que el primer organismo vivo habría tenido una membrana celular.

Las membranas celulares están compuestas principalmente por fosfolípidos, que se componen de moléculas simples que incluyen ácidos grasos, isoprenoides y azúcares. Los fosfolípidos solo son producidos por organismos vivos. Pero los ácidos grasos se pueden formar en el medio ambiente a través de reacciones entre las rocas y el agua. y también se pueden producir isoprenoides o moléculas similares de esta manera.

Estas moléculas simples forman estructuras de membrana llamadas vesículas, que son similares a células porque forman una membrana de doble capa que rodea un espacio lleno de agua. Resulta que las vesículas pueden realizar muchas de las mismas funciones que las membranas celulares. Esto ha llevado a los investigadores del origen de la vida a investigar la posibilidad de que las vesículas hayan sido las primeras membranas celulares, ganándoles el título de "protoceldas".

Se han realizado muchos experimentos con protocélulas para ver si pueden soportar las condiciones ambientales necesarias para las primeras células vivas. Por ejemplo, se forman fácilmente en el agua, puede encapsular otras moléculas orgánicas, y la molécula similar al ADN, el ARN, se puede fabricar dentro de ellos. Un gran problema es que a estas protocélulas no les gusta la sal. De hecho, ellos lo odian.

Los investigadores han demostrado que las protocélulas simplemente no se forman en presencia de concentraciones de cloruro de sodio, magnesio y calcio que se encuentran en el agua de mar. Esto ha llevado a algunos a afirmar que la vida no podría haber comenzado en el océano.

Condiciones necesarias

Pero mis colegas y yo notamos algo en toda esta investigación previa. Las protocélulas artificiales estaban hechas de entre uno y tres tipos de moléculas, aunque los experimentos han demostrado que habría muchas más moléculas disponibles en el océano primordial.

Cuando usamos una combinación de 14 moléculas, descubrimos que podíamos formar protocélulas que podrían encapsular moléculas orgánicas, incluso en mezclas de cloruro de sodio, magnesio y calcio en concentraciones de agua de mar. Las soluciones debían rondar los 70 ° C y ser alcalinas, alrededor de pH 12.

Nuestro trabajo muestra no solo que estas protocélulas pueden formarse en las condiciones creadas por los respiraderos hidrotermales, pero que realmente necesitan estas condiciones para sobrevivir. Esto no prueba que la vida haya comenzado en los conductos de ventilación pero renueva la posibilidad de que así fuera. También es relevante para la búsqueda de vida en otros planetas. Es posible que existan respiraderos hidrotermales alcalinos en el fondo de los océanos en las lunas heladas de Júpiter y Saturno.

Sin embargo, el problema del origen de la vida aún no está resuelto, con investigaciones prometedoras en curso de varias teorías diferentes. Es un momento muy emocionante para el campo y poco a poco nos estamos acercando a la respuesta a una de las preguntas más fundamentales de la vida. Hemos demostrado que las membranas se pueden formar donde antes se pensaba que era imposible. ¿Quién sabe qué se demostrará posible en el futuro? A medida que se acumulan pruebas para cada una de estas teorías, eventualmente quedará claro qué ambiente fue el lugar más probable del origen de la vida.

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.