Una mirada hacia el origen de la vida
La generación espontánea
En la Antigüedad, desde la época del filósofo griego Aristóteles (384-322 a. C.) y hasta mediados del siglo XIX se sostenía que los seres vivos se originaban de manera espontánea. Si bien se sabía que un nuevo ser vivo nace de otros similares, las creencias mágicas hacían que se afirmara también que los seres vivos podrían originarse de sustancias inorgánicas o de restos orgánicos. Esta idea de la generación espontánea era apoyada por la observación de la aparición de gusanos, larvas y moscas a partir de carne en descomposición.
Los experimentos de Redi
En 1668, el médico italiano Francesco Redi (1626-1697) realizó una serie de experimentos donde puso en duda la teoría de la generación espontánea.
Colocó tres frascos con carne en diferentes condiciones como lo muestra la siguiente figura.
Uno de los frascos (Frasco 1) permaneció cerrado herméticamente, otro (Frasco 2) cerrado por medio de una gasa y el restante (Frasco 3) se dejó abierto. Al cabo de una semana, se observó que solo en el frasco que permaneció abierto aparecieron larvas. Etas provenían de moscas del ambiente que depositaron sus huevos en la carne. Con esta experiencia se logra cuestionar la generación espontánea.
En el siguiente video se muestra una recreación del experimento de Redi.
La generación espontánea y los microorganismos
A partir del siglo XVIII, la teoría de le generación espontánea cobró fuerza debido a los descubrimientos realizados con el microscopio. El naturalista inglés John Needham (1713-1781) hirvió caldo de carne para destruir posibles microorganismos y los colocó en recipientes no debidamente sellados. Posteriormente, observó el caldo al microscopio y reconoció colonias de microorganismos por lo que planteó la existencia de una fuerza vital que los originaba de manera espontánea.
En 1769, el italiano Lazzaro Spallanzani repitió la experiencia con algunas modificaciones: calentó el caldo durante mucho más tiempo y selló herméticamente algunos recipientes. Días después, observó que no existían microorganismos en los recipientes cerrados, pero sí en los que permanecieron abiertos. Sin embargo, Needham y otros defensores de la generación espontánea sostuvieron que el excesivo calentamiento de los recipientes había destruido la fuerza vital responsable de la vida.
El francés Louis Pasteur (1822-1895) logró comprobar mediante una serie de experimentos que los microorganismos no se generan de manera espontánea. Los microorganismos se encuentran en el aire, si se les impide el acceso, no contaminarán el caldo nutritivo. La siguiente figura muestra el diseño del experimento realizado.
La Tierra antes de la vida
Si los seres vivos provienen de otros seres vivos ¿de dónde provino el primer organismo?
Se calcula que la Tierra tiene aproximadamente 4.600 millones de años. Se cree 600 millones de años después una lluvia de meteoritos originó una intensa actividad volcánica que provocó la eliminación de gases, acumulándose hidrógeno, dióxido de carbono, metano, amoníaco, compuestos de azufre y vapor de agua. Estas sustancias formaron una atmósfera primitiva que carecía de oxígeno libre (atmósfera reductora) que retenía el calor del sol, aumentando la temperatura.
Con el tiempo, la temperatura fue bajando, el agua en forma de vapor comenzó a condensarse provocando intensas lluvias que originaron los mares y océanos primitivos, a diferencia de los actuales no eran demasiado profundos. Además, se plantea que existieron importantes descargas eléctricas y continuaban las lluvias de meteoritos. Este fue el escenario en el que hace aproximadamente 3800 millones de años surgió la vida.
A continuación se muestra un fragmento del documental de National Geographic sobre el Origen de la vida donde se pueden apreciar las condiciones de la Tierra primitiva.
Teoría de Oparin y Haldane
Las moléculas que presentan los seres vivos se componen de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, por lo tanto cualquier propuesta o experimento que procure explicar cómo comenzó la vida tiene que utilizar moléculas que contengan esos átomos.
En 1924, el bioquímico ruso Alexander Oparin postuló que a partir de los gases de la atmósfera primitiva (metano, dióxido de carbono, hidrógeno y vapor de agua) se produjeron reacciones químicas que generaron algunas moléculas orgánicas sencillas. Estas reacciones se produjeron gracias a fuentes de energía como las radiaciones solares, las descargas eléctricas, las altas temperaturas y la proveniente de los volcanes (geotermia). Debido a intensas lluvias estas moléculas sencillas fueron arrastradas a los océanos. A este ambiente donde se formaron las primeras moléculas orgánicas, Oparin lo llamó caldo primitivo. Diez años más tarde, y sin conocer el postulado de Oparin, el biólogo inglés John Haldane llegó a conclusiones similares.
A partir de esta hipótesis y, de investigaciones posteriores, los científicos plantean que las moléculas sencillas comenzaron a agruparse, originando moléculas orgánicas más complejas (como los lípidos y las proteínas). Estas moléculas complejas se rodearon de una membrana que las protegería del ambiente, a estas estructuras Oparin llamó coacervados. En el interior de estos habrían ocurrido reacciones químicas que les permitirían intercambiar energía y materia con el entorno. De esta manera, los coacervados se habrían hecho más complejos hasta constituirse en las células primitivas. Esta teoría se conoce también con el nombre de teoría quimiosintética aludiendo al origen y evolución química de las primetas formas de vida.
Origen de las primeros seres vivos de acuerdo a la hipótesis de Oparin y Haldane.
Tomado de: Guía de estudio / Hipótesis sobre el origen de la vida / Prof. G. Arriagada Bustamante
Municipalidad de Santiago
El siguiente video muestra lo explicado anteriormente sobre las características de la Tierra primitiva y sobre las primeras formas de vida.
Experimento de Miller y Urey
En 1953, los científicos estadounidenses Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981) simularon en el laboratorio las condiciones cercanas a la Tierra primitiva y lograron, de forma parcial, validar la idea de Oparín y Haldane del origen químico de la vida.
Armaron un dispositivo como muestra la figura que se muestra a continuación.
En este calentaron agua y una mezcla de gases (hidrógeno, metano, amoníaco y vapor de agua). Estos compuestos inorgánicos y gaseosos fueron sometidos durante semanas a descargas eléctricas por medio de electrodos. Los productos obtenidos eran enfriados y se acumulaban en un recipiente en la parte inferior del dispositivo. Al analizar las muestras obtenidas se identificaron compuestos orgánicos simples como aminoácidos y urea.
Este experimento demostró que recreando las condiciones de la Tierra primitiva es posible originar compuestos orgánicos a partir de sustancias inorgánicas. Posteriormente, otros científicos siguieron esta línea de investigación y obtuvieron otras moléculas complejas como lípidos, azúcares y bases nitrogenadas. Sin embargo, aún no se ha podido obtener de manera experimental todos los componentes presentes en los seres vivos y menos aún, un ser vivo.
Teoría de las panspermias
El químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) propuso la hipótesis de que la vida en la Tierra se habría originado en el espacio exterior. Esta hipótesis, conocida con el nombre de panspermia, plantea que los primeros organismos se habrían originado fuera de nuestro planeta y habrían llegado a través de meteoritos. Muchos científicos rechazan esta idea debido a que posiblemente estos organismos, que serían bacterias muy simples, no soportarían las condiciones de radiación cósmica, temperaturas extremas y el impacto contra la Tierra. Sin embargo, todavía no se han obtebido respuestas concluyentes.
Por otra parte, la idea de la panspermia también puede referirse al origen extraterrestre, no de seres vivos, sino de los precursores de estos, es decir de moléculas orgánicas. Se ha comprobado que algunos meteroritos y, también en algunos cometas, hay presencia de compuestos orgánicos por lo que en aporte de materia orgánica pudo provenir del espacio exterior. En la actualidad se considera que es una alternativa posible, aunque muy controversial.