Hipótesis hidrotermal: qué es, antecedentes y críticas
¿Qué es la hipótesis hidrotermal?
La hipótesis hidrotermal pretende explicar las condiciones primitivas en las cuales se originaron las primeras formas de vida en el planeta Tierra, proponiendo como escenario principal los manantiales de aguas termales ubicados en las profundidades de los océanos.
Se han localizado una serie de fuentes de aguas termales con temperaturas que alcanzan los 350 °C, donde habita una serie de fauna típica de dichas condiciones, como bivalvos, gusanos, crustáceos, poríferos y algunos equinodermos (estrellas de mar y sus parientes).
Esta evidencia sugiere que probablemente los ambientes oceánicos profundos fueron adecuados para el origen de la vida y las primeras forman de vida fueron los microorganismos quimioautótrofos.
Además, en el agua hirviendo habita una serie de bacterias quimiosintéticas que extraen su energía de sustancias azufradas, las cuales son abundantes en este tipo de ambiente.
Las bacterias quimiosintéticas tienen funciones de productores en los ecosistemas, siendo la base de la cadena alimenticia, análogo al papel de las plantas en los ecosistemas típicos.
Las ideas relacionadas con la hipótesis hidrotermal empezaron a emerger a principios del año 1977, cuando el investigador Corliss realizó observaciones directas en los sistemas hidrotermales ubicados en las Islas Galápagos.
Antecedentes y teorías alternativas
Durante varias décadas los investigadores han propuesto decenas que teorías que pretenden explicar el origen de la vida y el ambiente propicio en el que esta se debió desarrollar. Cómo se originó la vida ha sido una de las más antiguas y más controvertidas interrogantes científicas.
Algunos autores apoyan el origen primario del metabolismo, mientras que sus oponentes apoyan el origen genético.
Panspermia
A mediados de los años 1900 el renombrado científico Arrhenius propuso la teoría de la panspermia o la teoría cosmológica. Esta idea plantea el origen de la vida gracias a la llegada de microorganismos espaciales provenientes de un planeta donde ya existía vida previamente.
Lógicamente, la teoría cosmológica no aporta ideas que resuelvan el problema, ya que no explica cómo se originó la vida extraterrestre en dicho planeta hipotético.
Además, no es muy probable que los entes microscópicos que colonizaron los ambientes prebióticos hayan sobrevivido a las condiciones del espacio hasta llegar al planeta Tierra.
Modelos abióticos
Los modelos abióticos proponen que la vida se originó apartar de “microestructuras” como formas de transición entre las moléculas orgánicas y las primeras formas de vida. Entre los defensores principales de esta teoría se encuentra Oparín, Sydney W. Fox y Alfonso F. Herrera.
De acuerdo con Oparin y Haldane, los coacervados son probiontes precursores de la vida, delimitados por una membrana plasmática que le permite la interacción con su medio. De acuerdo con los autores, se originaron antes de las moléculas que transmiten la información genética: el ADN o el ARN.
Por su parte, Stanley Miller y Harold Urey lograron construir un ingenioso sistema que imitaba “la atmósfera primitiva de la vida”. Los componentes presentes en la atmósfera hipotética, muy diferente a la actual, lograban sintetizar moléculas orgánicas indispensables para la vida (como aminoácidos) cuando se le aplicaba calor y voltaje.
Fox logró la obtención de microesferas de un tamaño similar a bacterias, sometiendo los aminoácidos a una fuente de calor.
Del mismo modo, otros investigadores han logrado la síntesis de moléculas orgánicas usando como materia prima moléculas inorgánicas, explicando de este modo el origen de la vida a partir de un ambiente abiótico.
Mundo de ARN
Otra postura del origen de la vida postula como evento principal la aparición de las moléculas que contienen información genética. Diversos autores defienden el origen de la vida a partir de ARN y argumentan que esta molécula sirvió de plantilla y catalizador al mismo tiempo.
La mayor evidencia es la existencia de los ribosomas, moléculas de ARN capaces de catalizar reacciones y, al mismo tiempo, almacenar información en su secuencia de nucleótidos.
¿En qué consiste la hipótesis hidrotermal?
La hipótesis hidrotermal propone estos ambientes acuáticos extremos como el lugar adecuado para la síntesis de los compuestos orgánicos que llevaron al origen de los organismos vivos en la Tierra.
Los autores de esta teoría se basan en fósiles de Arqueas, sistemas modernos de fuentes hidrotermales submarinos, y observaciones teóricas y experimentales.
Los sistemas hidrotermales se caracterizan por flujos elevados de energía, un ambiente altamente reductor y arcillas minerales en abundancia, las cuales son superficies ideales para reacciones catalíticas. Además, posee concentraciones elevadas de CH4, NH3, H2 y distintos metales.
La hipótesis consiste en la conversión secuencial de CH4, NH3, H2 en aminoácidos, estos en proteínas y luego en polímeros más complejos, hasta llegar a un metabolismo estructurado y organismos vivos.
Al examinar fósiles en rocas del Precámbrico se han encontrado estructuras que recuerdan a células que datan de hace unos 3,5 a 3,8 mil millones de años en ensamblajes submarinos hidrotermales.
En contraste con las hipótesis anteriores, la hipótesis hidrotermal propone como fuente de energía el calor y no los rayos UV y las descargas eléctricas, como el modelo del “caldo primigenio”. Además, este modelo propone la existen de gradientes ambientales en términos de temperatura, pH y concentración química.
Críticas a la hipótesis hidrotermal
Aunque la hipótesis hidrotermal posee varios argumentos válidos, no es universalmente aceptada. Una de las críticas al origen de la vida en una fuente de agua termal es la incongruencia y la falta de información con respecto a los modelos geológicos de la Era Prebiótica.
Igualmente, las moléculas indispensables para el desarrollo de la vida —como ácidos nucleicos, proteínas y membranas— se enfrentarían a su inmediata destrucción, debido a las temperaturas tan elevadas de los ambientes hidrotermales.
Sin embargo, también es probable que las primeras formas de vida hayan sido termoestables, similares a los organismos termófilos que hoy en día habitan los ambientes extremos.
Por otro lado, surge otro inconveniente relacionado con la concentración de los componentes. Es poco probable que la vida haya podido evolucionar en la vastedad de los océanos prebióticos, donde las biomoléculas estarían sumamente diluidas y dispersas.
Para que un ambiente sea adecuado para el origen de la vida debe propiciar las interacciones entre las moléculas, para que estas formen entes más complejos; no diluirlas, como pasaría en las profundidades oceánicas.
Los defensores de la teoría hidrotermal sugieren que la vida pudo originarse en zonas delimitadas que evitaran la dilución de las moléculas recién formadas, como cráteres.