¿Quién guisó la sopa?

El estudio científico del origen de la vida en el marco del pensamiento evolucionista es relativamente reciente

El bioquímico ruso Alexander I. Oparin publicó en 1924 un opúsculo donde proponía la idea de evolución química. Así solucionaba la tensión generada dentro de la teoría darwinista por los experimentos de Louis Pasteur sobre la imposibilidad de la generación espontánea. Si los organismos aparecían por causas naturales, según los seguidores de Charles Darwin, y la generación espontánea de microorganismos no era posible, como había demostrado contundentemente Pasteur, ¿cómo emergieron las primeras células a la Tierra primitiva? Afirmaba Oparin que la evolución biológica había sido precedida de una etapa de evolución química, y que el planeta primitivo albergaba las condiciones físicas y los ingredientes químicos necesarios para iniciar la vida. De forma independiente, el bioquímico británico John B. S. Haldane propuso en 1929 unas ideas similares. introdujo la idea de una sopa prebiótica, formada por los compuestos orgánicos disueltos en los mares, como materia prima para la formación de los primeros seres vivientes: algo parecido a los virus actuales.

La discreción de Darwin, la estridencia del problema

Darwin nunca quiso discutir ni explicar en público sus ideas sobre el origen de la vida. Ante la cuestión siempre adoptaba una posición prudente y cautelosa, alegando la inmadurez del conocimiento químico y biológico para atacar el problema. Aun así, podemos leer en la correspondencia privada y en los diarios sus reflexiones. Por una parte, la coherencia de su pensamiento cuando imaginaba que un “charco templado” con los componentes químicos adecuados habría podido ser la cuna del nacimiento natural de la vida. Por otra, el lamento por haberse rendido a las opiniones críticas y haber usado la palabra “del Pentateuco”, es decir, “Creación”, para referirse al origen de la vida. En 1862 Ernst Haeckel se refiere al problema del origen de la vida como el gran ausente de la obra de Darwin y acusa al naturalista inglés de incoherente y poco sincero. Evidentemente, Haeckel desconocía entonces los escritos privados de Darwin. El hecho es que muchos autores, empezando por el mismo Haeckel, se encontraban ante la disyuntiva de la aceptación de los postulados darwinistas y de los resultados incontestables de Pasteur y John Tyndall sobre la generación espontánea.

Oparin, la ciencia del origen de la vida

«Las ideas de Oparin abrieron un marco intelectual muy fértil para diseñar experimentos»

El trabajo de Oparin de 1924 no se publicó en inglés hasta 1967. Mientras tanto el autor ruso elaboraba sus ideas en un texto más documentado y extenso, del 1936, aparecido en los Estados Unidos dos años después. Las ideas de Oparin fueron bien recibidas entre algunos biólogos, pero lo más importante es que generaron un marco intelectual muy fértil no sólo para la elaboración de hipótesis sino también para diseñar experimentos. Por primera vez se podía plantear un intento riguroso de simulación de condiciones y procesos relevantes para nuestra comprensión del origen de la vida. La posición ecléctica de Oparin se reflejó en la abundante documentación e información que utilizó de la astronomía, la geología, la física, la química o la biología. Con esto trató de imaginar cómo sería la Tierra primitiva y qué encadenamiento de procesos llevarían de la materia exánime a las primeras células, algo parecida a las actuales bacterias anaeróbicas fermentadoras de materia orgánica. Precisamente, la presencia de esta materia orgánica prebiótica era un punto fuerte de su propuesta y se tenía que averiguar cuáles podrían ser las fuentes principales de estos materiales. ¿Quizás las síntesis orgánicas en una atmósfera todavía sin oxígeno?

Aparato de Miller en funcionamiento. Durante el experimento, explica Miller, el agua del matraz se vuelve rosácea el primer día. Al final de la semana la disolución era de un rojo intenso.

La vía de la simulación experimental

En 1951 el grupo de Melvin Calvin en Berkeley publicó los resultados de experimentos de reducción de CO2 empleando radiación ionizante. Este enfoque experimental fue posible tanto por la disponibilidad de carbono marcado radiactivamente (14C), que permitía el seguimiento de los productos, como de buenas fuentes de energía en ciclotrones. Pero Calvin y sus colegas obtuvieron muy pocos compuestos y de escaso interés biológico. Al mismo tiempo, Harold C. Urey, en su estudio del origen de los planetas, consideraba que la atmósfera de la Tierra primitiva debía ser reductora (es decir, rica en materiales como el hidrógeno molecular o el metano) y que estas condiciones serían relevantes para el origen de la vida, como Oparin había supuesto.

Stanley L. Miller, tras sus estudios de licenciatura en la Universidad de California, en Berkeley, llegó a la Universidad de Chicago a realizar la tesis doctoral en septiembre de 1951. Poco después asistió a un seminario de Urey donde éste exponía su idea de que la atmósfera de la Tierra primitiva se debía asemejar a la de los planetas exteriores del sistema solar: es decir, debía estar formada por metano, amoníaco, hidrógeno molecular y vapor de agua. Urey pensaba que, en presencia de fuentes de energía adecuadas, esta atmósfera era un medio favorable para las síntesis orgánicas, y que esto debía ser, en principio, susceptible de ensayarse experimentalmente. En un artículo de 1952 donde Urey desarrolló estas ideas, se puede leer: “Me parece que sería provechoso realizar experimentos de producción de compuestos orgánicos a partir de agua y metano en presencia de luz ultravioleta con una distribución espectral similar a la del Sol. También valdría la pena probar los efectos de las descargas eléctricas sobre las reacciones puesto que es razonable suponer la existencia de tormentas eléctricas en la atmósfera reductora.”

Miller visitó a Urey en septiembre de 1952 y le pidió trabajar en la simulación de las síntesis abióticas que él había propuesto en su conferencia. Pese a las reticencias iniciales de Urey, Miller lo convenció de probar unos meses con el compromiso que cambiaría de tema de tesis si fracasaba en el intento. Urey le pidió que leyera un artículo que acababa de publicar sobre composición de atmósferas, un texto de bioquímica y el libro de Oparin The Origin of Life, que Urey consideraba que era el trabajo más relevante publicado sobre este tema.

Homenaje a Stanley L. Miller: El opúsculo editado con motivo del homenaje de la Universitat de València a Stanley L. Miller contiene un capítulo de reminiscencias personales sobre los inicios de la química prebiótica, una reproducción facsímil del artículo de 1953 y una revisión actualizada de los conocimientos sobre evolución química (escrita en colaboración con Antonio Lazcano).

El experimento de Miller

Después de algunos preparativos, decidieron emplear las descargas eléctricas como fuente de energía. Miller diseñó el aparato de vidrio que ahora es mundialmente famoso y se dispuso a hacerlo funcionar. En sólo una noche obtuvo resultados positivos. En pocas semanas repitió el experimento, analizó los productos y preparó un manuscrito para la revista Science, en el cual Urey, en un gesto de generosidad extraordinaria, renunció a figurar como coautor.

Finalmente, pese a algunas vicisitudes con el editor de la revista, el 15 de mayo de 1953 apareció el artículo que inauguraba la química prebiótica como un nuevo enfoque experimental del estudio científico del origen de la vida. Aquel mismo año, James Watson y Francis Crick, publicaron su modelo de la doble hélice del DNA y, pocos años después, los dos campos, la química prebiótica y la biología molecular, convergieron gracias a los trabajos de Joan Oró. Su aportación más notable fue la síntesis de adenina (un componente universal de los ácidos nucleicos, DNA y RNA) a partir de ácido cianhídrico (un compuesto relativamente abundante en el universo) realizada a finales de 1959.

Un campo de estudio nuevo

Tras cincuenta años de estudio sabemos que quizás las condiciones postuladas por Urey no sean las más representativas de la atmósfera primitiva, aunque las simulaciones de Miller nos suministran un buen modelo de síntesis orgánica en los cuerpos parentales de los meteoritos, como revela la composición química de estos objetos romanentes de las etapas más primitivas del Sistema Solar. Por otra parte, el laboratorio de Miller, fundador de la química prebiótica como vía de estudio del origen de la vida, no ha cesado de dar datos que abonan la idea de que en la Tierra primitiva abundaban los compuestos orgánicos. Un de los más recientes (Proceedings of the National Academy of Sciences, EEUU, vol. 99: 14.629, 2002) es la observación de que se obtienen buenos rendimientos de síntesis orgánica en atmósferas de CO bombardeadas con protones, que simulan la radiación cósmica.

© Mètode 2003 - 39. Del grito a la palabra - Disponible solo en versión digital. Otoño 2003
Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universi­tat de València (España), codirector del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas I2SysBio (Universitat de València – CSIC), miembro numerario del Institut d’Estudis Catalans y socio fundador de Darwin Bioprospecting Excellence, SL (Parque Científico de la Universitat de València). Explica metabolismo a los estudiantes de biotecnología y, como miembro del grupo de Biotecnología y Biología Sintética, sus intereses investigadores incluyen la bioprospección, la modelización metabólica y la historia de las ideas sobre el origen natural y la síntesis artificial de vida. Correo: juli.pereto@uv.es

Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México.

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