Teoría de la síntesis abiótica: características principales
La teoría de la síntesis abiótica es un postulado que propone que la vida se originó a partir de compuestos no vivos (abiótico = no vivo). Sugiere que la vida surgió gradualmente a partir de la síntesis de moléculas orgánicas. Entre estas moléculas orgánicas destacan los aminoácidos, que son los precursores de estructuras más complejas que dan lugar a las células vivas.
Los investigadores que propusieron esta teoría fueron el científico ruso Alexander Oparin y el bioquímico británico John Haldane. Cada uno de estos científicos, investigando por su cuenta, llegaron a la misma hipótesis: que el origen de la vida en la Tierra provenía de compuestos orgánicos y minerales (materia no viva) que existían previamente en la atmósfera primitiva.
Índice del artículo
- 1 ¿En qué consiste la síntesis abiótica?
- 2 Teoría de Oparin y Haldane
- 3 Experimentos que apoyan la teoría de la síntesis abiótica
- 4 Referencias
La teoría de la síntesis abiótica establece que el origen de la vida en la Tierra se dio gracias a la mezcla entre los compuestos inorgánicos y orgánicos que se encontraban en la atmósfera de ese entonces, que estaba cargada de hidrógeno, metano, vapor de agua, bióxido de carbono y amoníaco.
Oparin y Haldane pensaron que la Tierra primitiva tenía una atmósfera reductora; es decir, una atmósfera con poco oxígeno donde las moléculas que estaban presentes tienden a donar sus electrones.
Posteriormente, la atmósfera cambiaría gradualmente dando lugar a moléculas simples como hidrógeno molecular (H₂), metano (CH4), dióxido de carbono (CO₂), amoníaco (NH3) y vapor de agua (H₂O). Bajo estas condiciones, sugirieron que:
– Las moléculas simples podrían haber reaccionado, usando la energía proveniente de los rayos del Sol, las descargas eléctricas de las tormentas, el calor del núcleo de la Tierra, entre otros tipos de energía que finalmente afectaron las reacciones fisicoquímicas.
– Esto promovió la formación de coacervados (sistemas de moléculas a partir de los cuales se originó la vida, según Oparin) que flotaban en los océanos.
– En este “caldo primitivo” las condiciones serían las adecuadas para que los bloques de construcción pudieran haberse combinado en reacciones posteriores.
– De estas reacciones se formaron moléculas más grandes y complejas (polímeros) como proteínas y ácidos nucleicos, probablemente favorecidos por la presencia del agua de charcos cercanos al océano.
– Estos polímeros podrían haberse ensamblado en unidades o estructuras capaces de mantenerse y replicarse. Oparin pensó que podrían haber sido “colonias” de proteínas agrupadas para llevar a cabo el metabolismo, y Haldane sugirió que las macromoléculas se encerraron en membranas para formar estructuras similares a células.
Los detalles de este modelo probablemente no sean del todo correctos. Por ejemplo, los geólogos ahora creen que la atmósfera primitiva no se estaba reduciendo, y no está claro si los estanques al borde del océano son un sitio probable para la primera aparición de la vida.
Sin embargo, la idea básica “una formación gradual y espontánea de grupos de moléculas simples, luego la formación de estructuras más complejas y finalmente la adquisición de la capacidad de autoreplicarse” sigue siendo el núcleo de la mayoría de las hipótesis de los orígenes de la vida actual.
En 1953, Stanley Miller y Harold Urey hicieron un experimento para probar las ideas de Oparin y Haldane. Descubrieron que las moléculas orgánicas podrían producirse espontáneamente en condiciones reductoras parecidas a las de la Tierra primitiva descrita con anterioridad.
Miller y Urey construyeron un sistema cerrado que contenía una cantidad de agua calentada y una mezcla de los gases que se pensaba eran abundantes en la atmósfera de la Tierra primitiva: metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y amoníaco (NH3).
Para simular los rayos que podrían haber proporcionado la energía necesaria para que ocurrieran las reacciones químicas que dieron lugar a los polímeros más complejos, Miller y Urey enviaron descargas eléctricas a través de un electrodo en su sistema experimental.
Después de dejar correr el experimento durante una semana, Miller y Urey descubrieron que se habían formado varios tipos de aminoácidos, azúcares, lípidos y otras moléculas orgánicas.
Las moléculas grandes y complejas —como el ADN y la proteína— faltaban. Sin embargo, el experimento de Miller-Urey demostró que al menos algunos de los componentes básicos de estas moléculas podrían formarse espontáneamente a partir de compuestos simples.
Continuando con la búsqueda de los orígenes de la vida, el científico español Juan Oró usó su conocimiento bioquímico para lograr sintetizar, en condiciones de laboratorio, otras moléculas orgánicas importantes para la vida.
Oró replicó las condiciones del experimento de Miller y Urey, el cual produce derivados de cianuro en gran cantidad.
Utilizando este producto (ácido cianhídrico), más amoníaco y agua, este investigador logró sintetizar moléculas de adenina, una de las 4 bases nitrogenadas del ADN y uno de los componentes del ATP, una molécula fundamental para proveer energía a la mayoría de los seres vivos.
Cuando se publicó este hallazgo en 1963, no solo tuvo un impacto científico sino también popular, ya que demostró la posibilidad de la aparición espontánea de nucleótidos en la Tierra primitiva sin ningún tipo de influencia externa.
También logró sintetizar, recreando en el laboratorio un ambiente similar al que existía en la Tierra primitiva, otros compuestos orgánicos, principalmente lípidos que forman parte de las membranas celulares, de algunas proteínas y de enzimas activas importantes en el metabolismo.
En 1972, Sydney Fox y sus colaboradores realizaron un experimento que les permitió generar unas estructuras con membrana y propiedades osmóticas; es decir, similares a las células vivas, a las cuales llamaron microesférulas proteinoides.
Utilizando una mezcla seca de aminoácidos, procedían a calentarlos a temperaturas moderadas; así lograban la formación de polímeros. Estos polímeros, al ser disueltos en solución salina, formaban diminutas gotas del tamaño de una célula bacteriana capaces de llevar a cabo ciertas reacciones químicas.
Estas microesférulas tenían una doble envoltura permeable, similar a las membranas celulares actuales, que les permitían hidratarse y deshidratarse en función de los cambios en el medio donde se encontraban.
Todas estas observaciones obtenidas a partir del estudio de las microesférulas, mostraban una idea sobre el tipo de procesos que pudieron haber originado las primeras células.
Otros investigadores realizaron sus propios experimentos para tratar de replicar estructuras moleculares que dieran origen a las primeras células. Alfonso Herrera, un científico mexicano, logró generar de manera artificial unas estructuras a las que llamó sulfobios y colpoides.
Herrera utilizó mezclas de sustancias como el sulfocianuro de amonio, el tiosianato de amonio y el formaldehído, con las que logró sintetizar pequeñas estructuras de alto peso molecular. Estas estructuras ricas en azufre se organizaban de manera similar a las células vivas, por lo cual las llamó sulfobios.
De manera similar, mezcló aceite de oliva y gasolina con pequeñas cantidades de hidróxido de sodio para generar otro tipo de microestructuras que se organizaban de manera similar a los protozoarios; a estas microesferas las denominó colpoides.
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