Tratándose de un tema trascendental, la respuesta a esta pregunta ha estado siempre envuelta en toda clase de prejuicios y polémicas. Sólo el rigor científico ha permitido ir avanzando con paso firme en la dirección de acercarnos paso a paso al conocimiento de ese origen, descartando por el camino toda clase de propuestas mitológicas sin fundamento.

Este artículo es un relato de la búsqueda del origen de la vida, desde los primeros momentos en que se adoptó un mínimo de rigor científico, hasta nuestros días. De la historia de la ciencia y de sus numerosos avatares en persecución de la verdad, se puede aprender mucho. La historia de la ciencia nos enseña a ser humildes que no es poco.

Un poco de historia:

Las primeras idas sobre el origen de la vida hoy nos parecen absurdas. Por ejemplo la generación espontánea que postulaba que algunos organismos, tales como larvas de moscas, o incluso ratones,  podían aparecer sin más.

Francesco Redi (s. XVII):

Demostró que las larvas de mosca no segeneraban espontáneamente a partir de la carne en putrefacción.

La creencia en la generación espontánea era muy fuerte.  Redi puso carne y pescado en frascos abiertos y en frascos tapados observando que sólo salían moscas en los destapados.

Ante el escepticismo de la gente, repitió el experimento con carne y pescado, usando esta vez  un frasco cubierto con gasa; después de un tiempo Redi se fijó y descubrió que las moscas o gusanos dejaban los huevos en la gasa.

La gente seguía creyendo en la generación espontánea, y Francesco Redi se vio obligado a admitir que en ciertas ocasiones sí se podía dar la generación espontánea.

Charles Darwin (s. XIX):

En su obra El origen de las especies (1859), apuntó al origen de la vida desde un único antecesor común, ya que todo organismo en la Tierra procedía de un organismo anterior menos evolucionado.

Esto afectaba a la idea antropocéntrica de que el hombre era mucho más que un simple animal, y chocó frontalmente contra las creencias religiosas, no sólo de aquella época, sino incluso con algunas ideas fanáticas modernas.

En nuestros días hay gente que aún lo considera una teoría blasfema. Para alguno fanáticos, con esta teoría se niega aspectos de la biblia en su sentido literal, y se pone en duda la existencia de Dios. Desde el oscurantismo fanático se han desarrollado teorías pseudocientíficas, como el diseño inteligente, para ofrecer una visión del origen del ser humano más acorde con la literatura sagrada.

Louis Pasteur (s. XIX):

Demostró en (1860) que los casos que supuestamente se achacaban a generación espontánea, no eran tales. Postuló que los seres vivos, incluidos los microorganismos, proceden únicamente de otros seres vivos predecesores. Que los microorganismos se encuentran por todas partes, y que son los responsables de la descomposición de la materia orgánica. En su último experimento consiguió poner aire en contacto con el caldo orgánico sin que este se corrompiera. Usó para ello un largo tubo en forma de ese, donde logró retener los microorganismos por simple gravedad.

Merece mucho la pena conocer los detalles de los experimentos de Louis Pasteur. Su rigor científico le llevó a repasar los experimentos de sus colegas, pero evitando habilmente los errores cometidos por estos, y que les llevaban a resultados erróneos o dudosos.
Pasteur y la generación espontánea
A partir de este punto, la búsqueda del origen de la vida quedó reducida a resolver la incógnita nada despreciable, de averiguar el origen para un único y primer organismo vivo a partir de materia inorgánica, del cual podrían derivar todos los demás.

La Panspermia:

Svante August Arrhenius en 1908: Propuso la Panspermia. La idea que propuso fue que quizás la vida pudo llegar a La Tierra desde el espacio exterior, en forma de algo semejante a esporas resistentes.

ALH 84001, fue un meteorito de origen marciano descubierto el 27 de diciembre de 1984 por una expedición del Instituto Smithsoniano estadounidense en la zona de Allan Hills de la  Antártida. Creó gran controversia debido al descubrimiento de indicios que sugerían la posible existencia de vida unicelular en el planeta Marte.

Buscando la respuesta en la química:

La idea de la infección biológica es muy sujerente, pero desde el punto de vista científico no resuelve el problema del origen de la vida, sino que lo traslada a un escenario diferente. Por otra parte si la vida se originó en alguna parte del espacio, ¿añade algo la idea de que eso en La Tierra no ocurrió igualmente?
Por esa razón se buscó con ahinco una teoría más simple que que hiciera innecesario el origen panspérmico de la vida.

Teoría de  (1924 Oparin y 1928 Haldane):

Propusieron la teoría que nos explica el origen y evolución de las primeras células a partir de la materia orgánica del medio acuático, producto de la síntesis abiótica de los compuestos presentes en la atmósfera secundaria de la Tierra y por acción de diversas fuentes de energía.

Propuso que la vida podría haber aparecido en el seno de un caldo primigenio rico en materia orgánica y en una atmósfera reductora carente de oxígeno.

Esta poderosa idea inspiró futuros experimentos para sintetizar compuestos orgánicos a partir de compuestos inórganicos.

Se realizaron experimentos químicos con distintas variaciones realizados por diferentes investigadores.

Stanley Miller y Harold C. Urey:

Reconstruyeron en un matraz las condiciones que supuestamente se daban en la Tierra antes de la aparición de la vida. Introdujo en el recipiente de cristal algo de amoniaco, metano e hidrógeno (como en la atmósfera original) y lo llenaron de agua  (como en los océanos). Después, lanzaron pequeñas descargas eléctricas que simulaban rayos primitivos, mientras un calentador mantenía el agua a la temperatura necesaria. A los pocos días, el matraz empezó a llenarse de una sustancia viscosa y rojiza rica en aminoácidos, los ladrillos fundamentales de la vida responsables de la creación de proteínas.

Según sabemos hoy, la atmósfera de hace casi 4.000 millones de años no contenía tanto metano y amoniaco como intuyó Miller, y pudo no ser tan favorable para la síntesis de compuestos orgánicos.

Similares experimentos que introducen variaciones han ido sucediéndose desde entonces, pero ninguno pudo determinar lo que realmente ocurrió en el origen de la vida.

Sidney W. Fox (1912-1998) y sus colaboradores:

En 1943 publicó una revisión que sienta los principios de la síntesis y secuenciación de proteínas.

Sus primeros trabajos demostraron que bajo ciertas condiciones los aminoácidos podrían formar espontáneamente pequeños péptidos —el primer paso del ensamblaje de grandes proteínas

Lograron producir microesferas capaces de efectuar reacciones metabólicas, crecer y dividirse.

Incluso llegó a llamarlas protocélulas, dando a entender que la células primitivas podrían haber tenido un origen similar a aquellas  microsferas.

De nuevo la Panspermia:

En la actualidad existe una teoría que ha resurgido con fuerza y que está acaparando un interés creciente. Se trata de la panspermia.
Existen teorías alternativas que hoy en día podrían explicar el origen de la vida, pero aún la ciencia no se ha decidido por ninguna.

Sabemos que el salto de la química a la bioquímica tuvo lugar en la Tierra casi inmediatamente después de solidificarse la corteza terrestre.
Se han encontrado biomarcadores en algunas rocas más antiguas de la Tierra, datadas en unos 3.850 millones de años de antigüedad. En esa época la Tierra estaba continuamente bombardeada por grandes cometas y cóndridas carbonaceas (los objetos más primitivos del Sistema Solar), cuyos núcleos llevan incorporadas gran variedad de moléculas orgánicas del carbono (cianuro de hidrógeno y formaldehído) mezcladas en agua helada .

Michael P. Callahan de la NASA y James Cleaves: (8-8-2011)

Analizaron recientemente, en el Instituto Carnagie, 12 meteoritos procedentes de diferentes partes de la Tierra, en los que encontraron una gran variedad de nucleobases (los ladrillos de la vida) y compuestos similares llegando a la conclusión de que no eran productos de la contaminación de origen terrestre, y ello por dos razones:

Tres de las moléculas descubiertas son muy extrañas en la Tierra y en palabras del propio Cleaves, “encontrar compuestos de nucleobases que no son típicos en la bioquímica terrestre apoya fuertemente el origen extraterrestre”

También analizaron importantes cantidades de muestras de tierra y hielo pertenecientes a las superficies donde se hallaron estos meteoritos y la concentración de esas moléculas.

Además simularon en el laboratorio las condiciones químicas que se producen en el espacio exterior obtuvieron nucleobases y compuestos parecidos a los encontrados en meteoritos.

Con estos ladrillos de vida, se dispone de un primer paso imprescindible para la síntesis de la vida, pero falta saber como se llega desde estos ladrillos de vida al primer ser vivo, o con características primitivas de vida.

Véase: NASA Researchers: DNA Building Blocks Can Be Made in Space

¿Cuál pudo ser la primera macromolécula con funciones similares a las de la vida?

Sabemos que la existencia de la vida está índimamente ligada al material genético que puede ser de dos tipos ADN o ARN.

Todo proceso metabólico incluidas las codificaciones del ADN, necesitan de una molécula, generalmente proteica, que realizará esa función de codificación.

Tanto las proteínas, como el ADN y el ARN contienen información, pero solo el ADN y el ARN son capaces de copiarse a sí mismas. Así que debió ser uno de ellos dos el canditato, sin embargo, el ADN no parece un buen candidato para ser esa primera molécula de vida, porque carece de actividad enzimática.

En el caso del ARN, sí tenemos un posible candidato del origen de la vida. El ARN sería capaz de explicar la transición de la primera molécula sin vida, a algo con las primeras características vitales. Una hipótesis actual para esta transición se denomina el mundo del ARN, un término acuñado en 1986 por Walter Gilbert (1932-), que resume una idea sugerida por Francis Crick en 1968, y que recibió apoyo experimental en 1982 al ser descubiertas las propiedades autocatalíticas del ARN por Thomas R. Cech de la Universidad de Colorado. Estos encontraron que algunos ARN funcionan como enzimas y que pueden sintetizar moléculas de ARN. Se llaman ribozimas.

La hipótesis del mundo del ARN propone que, en la transición del nivel molecular al nivel celular, el ARN pudo haber soportado el origen de la vida pasando evolutivamente por varias fases:

1. ARN capaz de duplicarse a sí mismo directamente.
2. ARN capaz de duplicarse a sí mismo directamente y capaz de codificar proteinas.
3. ARN capaz de sintetizar proteínas que duplicarían el ARN.
4. ARN capaz de sintetizar ADN y proteínas que duplicarían el ARN
5. ADN capaz de sintetizar ARN y proteínas que duplicarían el ADN

Una secuencia similar a esta pudo ser el origen de actividad vital difusa en un caldo primigenio de moléculas precursoras de vida. Todo ello ocurrió en ausencia de células.

Con esto no se agotan las hipótesis, un tipo diferente de ácido nucleico, como los ácidos nucleicos peptídicos (ANP) o los ácidos nucleicos de treosa (TNA) también podrían haber sido los primeros en emerger como moléculas autorreproductoras para ser reemplazadas por el ARN más tarde.

¿Existe algo que se asemeje a las semillas de la vida?

La respuesta es afirmativa y os muestro algunos fragmentos de un artículo reciente de Amazings.es dedicado a estos organismos (o casi organismos).

Viroides: una reliquia viviente del mundo del ARN
Por debajo de los virus existe otro tipo de entidades (no me atrevo a llamarles organismos) más simples todavía: los viroides.

A pesar que su nombre sugiere que son una subdivisión o que puedan estar emparentados con los virus realmente no tienen nada que ver, ni a nivel de organización, ni de estructura ni de origen evolutivo.
[…]
Los viroides, al igual que los virus son parásitos intracelulares estrictos, es decir, dependen de la célula que infectan para su multiplicación, pero aquí acaban las similitudes. El virus más pequeño tiene un genoma de unas 1500 bases. En cambio el genoma de un viroide está comprendidos entre 250 y 400 nucleótidos (unas 20 veces más pequeños). El genoma de los virus puede ser de ADN o de ARN de doble hebra o de cadena simple, y a pesar que parasitan la maquinaria celular del huésped, siempre codifican alguna proteína. Los viroides en cambio siempre son estructuras de ARN de una sola hebra, circulares y su secuencia no codifica ninguna proteína. Los virus tienen una cápsida o cobertura, los viroides en cambio son la hebra de ARN desnuda.
[…]
¿Y cual es su origen evolutivo? Pues posiblemente sean descendientes directos de la protovida, es decir, ya existían antes que existieran los primeros organismos y que aprendieron a buscarse la vida como parásitos cuando aparecieron las células primigenias. Actualmente está más o menos admitido que la molécula original de la vida no fue el ADN ni las proteínas ni los lípidos que crearon las primeras membranas.

Posiblemente en la sopa primigenia hubo un mundo donde moléculas de ARN libres eran capaces de replicarse.

Son tan simples que resulta arriesgado atribuirles vida y sin embargo tienen un comportamiento que podría calificarse de vital.

El origen de todos ellos podría estar relacionado ya que cuatro de los viroides cuyas secuencias se conocen hasta ahora tienen similitudes importantes.

Esto me lleva a mencionar otro problema, y es el de la probabilidad de que una secuencia de nucleótidos suficientemente compleja como para que funcione como protovida, sea obtenida directamente por puro azar.

Buscando el sentido a un posible origen panspérmico de la vida (una reflexión personal):

En lo referente al origen de la vida, las especulaciones mejor o peor fundadas, han sido la constante en la historia de la ciencia, y a partir de este punto me propongo añadir algunas más sin fundamento alguno por mi propia cuenta y riesgo.  No pretendo otra cosa que explicar la gran trascendencia que en mi opinión podría tener la Panspermia de confirmarse la mera posibilidad de su existencia.

Sólo para entendernos llamemos al comportamiento autoreplicante primitivo como protovida.

En la evolución de los seres vivos, los cambios se van obteniendo mediante la sucesión de pequeños cambios llamados mutaciones, que consisten en la perdida de un trozo de información, en la duplicidad de un trozo de información, en la sustitución de una base por otra, etc. Todo cambios bastante simples que puedn aparecer por puro azar.

Es el valor adaptativo de estas mutaciones, lo que proporciona diferentes direcciones viables a la evolución. Mediante el mecanismo de la selección natural darwiniana se crean árboles evolutivos que amplian la biodiversidad.

En el caso de la obtención de la primera secuencia de ARN funcional de protovida, la cosa no sería tan simple, ya que necesitamos cientos de bases de nucleótidos ordenados en una secuencia muy concreta para que funcione.

A mí este problema me recuerda el generador de programas informáticos que simplemente produce textos al azar hasta obener un programa que haga algo.  ¿Un planteamiento absurdo verdad?

Permitirme que continúe con el símil informático: Imaginemos que tenemos un intérprete de lenguaje python. Un programa sencillo podría ser el clásico Hola_Mundo.py

print «¡Hola Mundo!»

¿Podemos obtener algo así mediante un programa de ordenador que genere código al azar? Estamos ante el clásico problema de explosión combinatoria. La probabilidad de dar con algo útil sería bajísima.

Son 21 caracteres. Contemplando un conjunto de 255 caracteres ASCII, el número de secuencias que habría que ensayar sería: (255)²¹  = 344622627357676135233370016401064897060394287109375

De forma análoga, y salvando las distancias, podemos imaginar algo parecido usando bases de nucleótidos en lugar de caracteres.

El número de secuencias diferentes con una longitud de 250 nucleótidos para un conjunto de 4 nucleótidos diferentes, sería: 4²⁵⁰ = 3273390607896141870013189696827599152216642046043064789483291368096133796404674554883270092325904157150886684127560071009217256545885393053328527589376

Una cifra con 151 dígitos.

El origen de la vida se sitúa hace 4000 millones de años. En segundos serían sólo: 4000000000*365*24*60*60 = 126144000000000000

Una cifra de sólo 18 dígitos.

Es fácil darse cuenta que la probabilidad de obtener una secuencia de ARN aleatoria que dé como resultado un ARN autoreplicante, ha de ser extraordinariamente baja, y en la Tierra esa molécula, de haberse obtenido por puro azar, tuvo que ser encontrada en un el océano en tan sólo 4000 millones de años.

Tratándose un problema donde se produce una explosión combinatoria gigantesca, y ante la ausencia de datos tales como la concentración de nucleobases en los océanos primitivos, resulta muy complicado analizar las probabilidades.

En cualquier caso, si las probabilidades para el caso de la Tierra resultaran desfavorables, a Panspermia permitiría ampliar el plazo de tiempo y el volumen total de la solución original para poder encontrar esa primer molécula de protovida, porque ya no estaríamos limitados al mencionado plazo y espacio terrícola, sino que estaríamos manejando una escala de sucesos en todo el universo.

Cabe la posibilidad de que una vez encontrada esa primera molécula en algún lugar del universo, esta fuera inundando por contagio, todo el universo con moléculas de protovida.

Estas cuando alcancen un planeta viable, comenzarían a mutar y a complicar su secuencia hasta producir toda una biosfera compleja y biodiversa como resultado del proceso evolutivo.

Si damos por bueno el hecho de que se han encontrado ladrillos del material genético en meteoritos, habría que preguntarse si en algún meteorito pudo llegar a nuestro planeta algo más que simples ladrillos sueltos. Una sola molécula de protovida actuaría como la información de una clave secreta para desencadenar rápidamente todo el proceso de la evolución en un planeta con las condiciones adecuadas. Sería una clave formada probablemente por una secuencia con unos pocos cientos de nucleótidos, parecida por su sencillez a un viroide.

Por cierto ¿alguien sabe si los viroides sobreviven en el espacio exterior y por cuanto tiempo? No tengo noticia de que ese experimento se haya llevado a cabo. Los viroides son extremófilos, es decir, sobreviven en condiciones extremas.

La Panspermia nunca sería la respuesta al origen de la vida en el cosmos, pero sí que podría ser la respuesta de como apareció en la Tierra un resultado que de otra forma, habría sido extremadamente improbable.

Aún falta mucho por averiguar, pero cada vez estamos más cerca de encontrar ese instante cero del comienzo de la vida en nuestro planeta.

Enlaces externos:

• El origen de la vida
• Origen e Historia evolutiva de la vida.
• Teorías de la síntesis abiótica