El origen de la vida sobre la Tierra:
Aristóteles (s. IV a.C.)
estaba convencido de la existencia de un <principio activo>
inmaterial capaz de transformar la materia inorgánica en materia
orgánica. El principio de la generación espontánea es exactamente eso,
crear organismos a partir de materia inorgánica.
Jan Baptista van Helmont (1667) es conocido por sus experimentos sobre el crecimiento de las plantas, que reconocieron la existencia de gases discretos. Identificó los compuestos químicos que hoy llamamos dióxido de carbono y óxido de nitrógeno; fue el primer científico que diferenció entre los conceptos de gas y aire. Se le conoce como el "padre de la bioquímica".
Entre sus numerosos experimentos relacionados con la química, observó
que en ciertas reacciones se liberaba un fluido "aéreo", y así demostró
que existía un nuevo tipo de sustancias con propiedades físicas
particulares, a las que denominó gases (del griego
kaos). También se dio cuenta que la sustancia (lo que hoy conocemos como dióxido de carbono) que se libera al quemar carbón, era la misma que la producida durante la fermentación del mosto, o jugo de uva. Van Helmont consideraba al aire y al agua como los elementos básicos
del Universo, y a ésta última como el principal constituyente de la materia. Creyó probada su hipótesis cuando al cultivar un árbol con una cantidad medida de tierra, y adicionando
únicamente agua durante un período de cinco años, el árbol aumentó su
masa en 75 kilogramos, mientras que la tierra disminuyó la suya en tan
sólo 500g. Supuso, erróneamente, que el árbol había ganado masa sólo por el agua que había tomado, sobre todo de las lluvias. Sostenía también la teoría de la llamada Generación espontánea
y sobre esta postura es muy conocida su receta para la creación de
ratones: "Basta colocar ropa sucia en un tonel, que contenga además unos
pocos granos de trigo, y al cabo de 21 días aparecerán ratones". Por
supuesto, los ratones "resultantes" no se creaban, sino que simplemente,
llegaban al tonel.
F. Redi (1626-1698), con su obra
Experiencias en torno a la generación de los insectos,
de 1668 fue el primero en demostrar la falta de fundamento de la
hipótesis de la generación espontánea de las moscas a partir de la carne
en descomposición. Pasaron mas de 1500años entre uno y otro. Redi
propuso la hipótesis de que la vida no puede originarse sino de una vida
preexistente, aunque su primer origen se busque en un acto creador
divino.
En la segunda mitad del S.XVIII, Lazaro Spallanzani
demolió la teoría del origen abiogenético de los infusorios sosteniendo,
con la ayuda de experiencias irrefutables, retomadas después por
Pasteur un siglo después, que los organismos animales presentes en las
infusiones se originan de otros organismos. De echo, confirmo que si los
protozoos se mataban haciendo hervir la infusión, la misma no originaba
más infusorios.
La
completa exclusión del principio de la generación espontánea de
cualquier forma viva contribuyó a la afirmación de la idea de una clara
separación entre el mundo biológico y el inorgánico. Los experimentos de
Redi, de Spallanzani y de Helmont se repitieron con absoluto rigor y no
dejaron lugar a dudas sobre la imposibilidad del origen espontáneo de
organismos dotados de un cierto nivel de complejidad. Sin embargo,
seguía siendo un misterio el origen de la vida si se rechazaba la
intervención divina.
Louis Pasteur demostró que todo proceso de fermentación
y descomposición orgánica se debe a la acción de organismos vivos y que el crecimiento de los microorganismos en caldos nutritivos no era debido a la generación espontanea
.
Para demostrarlo, expuso caldos hervidos en matraces provistos de un
filtro que evitaba el paso de partículas de polvo hasta el caldo de
cultivo, simultáneamente expuso otros matraces que carecían de ese
filtro, pero que poseían un cuello muy alargado y curvado que
dificultaba el paso del aire, y por ello de las partículas de polvo,
hasta el caldo de cultivo. Al cabo de un tiempo observó que nada crecía
en los caldos demostrando así que los organismos vivos que aparecían en
los matraces sin filtro o sin cuellos largos provenían del exterior,
probablemente del polvo o en forma de esporas.
De esta manera Louis Pasteur mostró que los microorganismos no se
formaban espontáneamente en el interior del caldo, refutando así la teoría de la generación espontánea y demostrando que todo ser vivo procede de otro ser vivo anterior (
Omne vivum ex vivo), un principio científico que fue la base de la teoría germinal de las enfermedades y que significa un cambio conceptual sobre los seres vivos y el inicio de la Bacteriología
moderna.
Oparin (1922)
postulo que se podían haber formado espontáneamente coacervados a
partir de las macromoléculas, estas capturando catalizadores primitivos
no específicos y moléculas de substratos transformables vaho la acción
de estos catalizadores, para llegar a convertirse en protobiontes
capaces de un metabolismo rudimentario. Una vez alcanzadas dimensiones
de limites a causa de la acumulación de macromoléculas, las pequeñas
gotas habrían sido capaces de fragmentarse, de manera igual a lo que
ocurre cuando se agita el agua que contiene una gota de aceite. Fox
denomino microesferas a las estructuras que se forman espontáneamente en
unas ciertas condiciones.
Estas microesferas delimitadas por una
membrana biestratificada parecida a la lipídica presente en las células
actuales, pero constituida por aminoácidos. El principio es el mismo
dado que también los prótidos de las membranas de las microesferas
tienden a situarse con sus porciones polares hidrófilas orientadas hacia
la fase acuosa, y las partes hidrófobas se orientan de modo que quedan
en contacto entre sí. Manteniendo microesferas en agua durante una o dos
semanas estas geman.
De todas maneras los coacervados de Oparin o
las microesferas de Fox solo son modelos de laboratorio de lo que se
supone que fueron las primeras formas de vida.
En
1952 Stanley L Miller y Harold C. Urey siguieron los pasos de Oparin e
hicieron pruebas experimentales concretas, pusieron en un aparato una
mezcla de hidrógeno, metano, amoniaco y agua, dos electrodos que
produjeran chispas, agua en ebullición y grifos para introducir mezclas,
y radiaciones ultravioletas.
El análisis de los productos reveló
la presencia de numerosos compuestos orgánicos, entre los cuales había
muchos aminoácidos; la energía provista artificialmente había permitido
el establecimiento de nuevas ligaduras entre una molécula de agua, una
de ácido cianhídrico y una de un aldehído, para formar aminoácidos. El
ácido cianhídrico y los aldehídos también se habían formado gracias a la
energía provista desde el exterior.
Se supone que fueron
necesarios largos periodos de tiempo para que dichas moléculas de base
formaran moléculas con significado biológico. Pero la escasez de oxigeno
en la atmósfera y en el océano permitió estabilidad química a estas
moléculas.
El paso siguiente de su evolución hacia sistemas
biomoleculares habría consistido en la formación de enlaces de unión
entre las unidades simples, constituyéndose así biomoléculas más
complejas (lípidos, glúcidos...)y, a partir de éstas, polímeros
(polisacáridos, polipépticos y lípidos complejos...)
Para poder
determinar en que punto de la secuencia de sucesos que conducen de los
componentes macromoleculares a la constitución de una célula completa,
puede decirse que la vida aparece cuando se forma una molécula que
contiene las informaciones necesarias para su propia duplicación.
Una
hipótesis sugiere que las primeras células se habrían formado cuando
una membrana o matriz gelatinosa circundo los catalizadores primitivos, y
tal estructura fue capaz de desarrollar un metabolismo primitivo. El
sistema genético que implica los ácidos nucleicos habría sido adquirido
mas tarde en una segunda etapa.
Otra hipótesis considera primero
la formación de los ácidos nucleicos y posteriormente habrían
proporcionado la información para la síntesis de las proteínas.
Otra
hipótesis intermedia entre las dos anteriores considera la formación
simultanea de las proteínas y de los ácidos nucleicos, cuya agregación
habría dado origen al verdadero precursor de la célula viva.
No se encuentran pruebas suficientemente convincentes para escoger entre una hipótesis u otra.
