La teoría de la síntesis abiótica: qué es y qué preguntas intenta responder

Comprender el origen de la vida es, para el ser humano, una de las cuestiones más complejas y místicas que se pueden proponer. ¿Cómo surgió la célula, la unidad básica de los seres vivos, a partir de compuestos inertes? ¿Cuál es el motivo subyacente que propició la aparición de los seres vivos a partir de los elementos que los conforman?

El simple concepto de la “no vida” resulta enormemente complejo de entender pues, en un planeta con más de 8,7 millones de especies estimadas (la mayoría de ellas sin descubrir), el simple hecho de concebir la falta de materia orgánica sintiente en algún momento de la historia de la Tierra es, sin duda, un desafío hasta para el mejor de los científicos.

Aquí exploraremos un tema que va más allá de la propia existencia del ser humano, pues tratamos de dilucidar las hipótesis y supuestos que han tratado de explicar el origen de la vida en nuestro planeta. Es el ámbito de la abiogénesis y la teoría de la síntesis abiótica, donde se trata de explicar la existencia del ser a partir de la nada.

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¿Qué es la teoría de la síntesis abiótica?

La abiogénesis se refiere al proceso natural de surgimiento de la vida a partir de la no existencia de esta, es decir, en base a materia inerte, simples compuestos orgánicos. La comunidad científica estima que el origen de la vida data de un periodo comprendido entre los 4.410 millones de años de antigüedad, cuando el vapor de agua empezó a condensarse de forma regular en la Tierra, y los 3.770 millones de años atrás, momentos en los que datan los primeros indicios de vida.

La teoría “clásica” sobre el origen de la vida implica algunos inconvenientes logísticos infranqueables, los cuales han sido cubiertos en artículos de revisión científica en múltiples instancias. Para entender la complejidad a la hora de dilucidar este proceso, te presentamos algunos de ellos:

• Estas postulaciones oscurecen el propio concepto de la “vida”. No existe una conclusión reducible referente a la autosíntesis de formas vivientes en espacio-tiempo.
• La producción de los primeros seres vivos se sitúa en los mares primitivos, cuyas condiciones eran demasiado agresivas para que cualquier tipo de vida prosperase.
• Establece que los protobiontes “recibieron” vida por el simple hecho de adquirir una estructura molecular compleja.
• Para que algo esté vivo se requiere ADN, hecho casi inconcebible en un medio climáticamente tan arduo como los mares primitivos.
• ¿Qué fue primero, el huevo o la gallina? Es decir, ¿cómo se replicaron los primeros seres vivos si asumimos que estos no tenían ADN o ARN?

Toca ponerse un poco metafísicos, pues el tercer punto de esta lista nos llama especialmente la atención. Ni aún ordenando todas las sustancias requeridas para dar lugar al tipo celular más sencillo de todos hemos conseguido obtener una estructura que experimente vida, razón por la cual el “ser” debe constituir algo más que la suma de todas sus partes, ¿verdad?

La síntesis abiótica a partir de moléculas orgánicas: el experimento de Miller

La teoría de la síntesis abiótica no podría ser concebida a día de hoy sin el experimento de Miller, el cual fue llevado a cabo en 1953 por Stanley Miller y Harold Clayton Urey (biólogo y químico) en la Universidad de Chicago. Para tratar de explicar el origen de la vida en un ambiente laboratorial, estos expertos necesitaron una serie de recipientes de cristal y tubos conectados entre sí en un circuito cerrado.

En líneas generales, podemos resumir el experimento en los siguientes conceptos: se realizó una mezcla de agua, metano, amoniaco, dióxido de carbono, nitrógeno e hidrógeno (los compuestos posiblemente presentes en el momento del origen de la vida) y esta fue sometida a descargas eléctricas de 60.000 voltios a temperaturas muy altas.

A partir de estos elementos, de la energía suministrada al sistema y de los tubos interconectados de cristal se obtuvieron diversas moléculas de naturaleza orgánica, entre las que se encontraban glucosa y algunos aminoácidos. Estos compuestos son esenciales para la síntesis proteica por parte de las células, es decir, las bases de su crecimiento y desarrollo.

Después de este increíble experimento, diversas variantes del procedimiento se han realizado en ambientes de laboratorio. Gracias a ensayos de prueba y error, se han conseguido los siguientes hitos:

• Se han conseguido formar, a partir de compuestos inorgánicos, 17 de los 20 aminoácidos que conforman las proteínas.
• Se han sintetizado todas las bases púricas y pirimidínicas que permiten la creación de los nucleótidos, los cuales se asocian para formar ADN y ARN en la célula.
• Un estudio afirma haber creado nucleótidos a partir de bases pirimidínicas, si bien este proceso es mucho más difícil de lograr.
• Se han creado 9 de los 11 intermediarios del ciclo de Krebs.

A pesar de todos estos avances, explicar la formación de materia orgánica a partir de inorgánica continúa siendo un rompecabezas. Por ejemplo, se teoriza que, en la época del origen de la vida, la concentración de metano y amoniaco en la atmósfera no era alta, razón por la cual el experimento que te hemos expuesto pierde un poco de fuerza. Además, explicar el origen de las moléculas orgánicas es el primer paso para comprender la surgencia de la vida, pero como hemos visto, una asociación de moléculas requiere de algo “especial” para ser concebida como vida.

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Hipótesis del origen de la vida

Para que una hipótesis de respuesta al origen de la vida, debe solventar las siguientes dudas:

• Cómo se crearon las moléculas esenciales que definen a la vida, es decir, los aminoácidos y nucleótidos (el experimento descrito previamente puede dar una respuesta parcial).
• Cómo se asociaron estos compuestos para dar lugar a macromoléculas, es decir, ADN, ARN y proteínas (proceso de explicación mucho más difícil).
• Cómo fueron estas macromoléculas capaces de autorreproducirse a sí mismas (no hay respuesta).
• Cómo se delimitaron estas macromoléculas en formas autónomas separadas del medio, es decir, la célula.

Quizá el experimento de Miller y sus variantes cubran, hasta cierto punto, las dos primeras cuestiones. Aun así, explicar el resto de incógnitas resulta una tarea titánica. En el año 2016, un estudio de la revista Nature consiguió dar un paso más en lo referente a este tema: estudiaron la física de pequeñas “gotas activas”, formadas mediante la segregación de moléculas en mezclas complejas fruto de cambios de fases. Dicho de otra forma, se trataban de gotitas químicamente activas que reciclaban componentes químicos dentro y fuera del líquido circundante.

Lo fascinante de este estudio es que los profesionales descubrieron que estas gotas tendían a crecer hasta alcanzar el tamaño de una célula y, hasta cierto punto, se dividían por procesos similares. Esto podría suponer un modelo claro para la “protocélula prebiótica”, es decir, la existencia de entes compartimentalizados en los que suceden procesos químicos a pesar de que no estuvieran vivos per sé. Desde luego, nos estamos moviendo en terrenos de difícil comprensión, pero la idea general es la siguiente: se están haciendo avances científicos que tratan de dar respuesta a las preguntas postuladas.

Otras hipótesis

La abiogénesis en la Tierra, o lo que es lo mismo, la teoría de la síntesis abiótica (creación de la vida a partir de materia orgánica) no son las únicas hipótesis barajadas para explicar la vida en nuestro planeta. El ejemplo claro de ello es la panspermia, una corriente completamente diferente que trata de explicar la llegada de los primeros microorganismos a la Tierra mediante cuerpos exógenos, es decir, meteoritos.

Se han hecho múltiples descubrimientos en lo que a este tema se refiere, pues algunas colonias bacterianas han mostrado resistencia ante condiciones espaciales, la salida de órbita de un planeta y la entrada posterior. Aun así, no se ha podido comprobar la supervivencia en las 3 etapas a la vez y, de nuevo, estamos ante condiciones laboratoriales.

Hipótesis como la de la panspermia también suponen un problema en sí mismas, pues tratan de explicar cómo llegó la vida a la tierra, pero no su origen real. Por este motivo, el hecho de que una asociación de moléculas orgánicas dieran lugar a la vida sigue siendo, a día de hoy, una verdadera incógnita.

Resumen

Como hemos podido ver, desde el experimento de Miller se han hecho enormes avances en lo que a la teoría de la síntesis abiótica se refiere: desde la síntesis de casi todos los aminoácidos hasta el nucleótido, casi se han conseguido crear “todos” los elementos necesarios a partir de materia inorgánica para que una célula se ponga en marcha.

Por desgracia, la pregunta continúa vigente: ¿cómo se asociaron estas moléculas para dar lugar a la célula? Investigaciones como la previamente descrita y publicada en la revista Nature tratan de dar respuesta a esta incógnita, mediante el estudio de “proto-células” no vivas compuestas por moléculas orgánicas que reaccionan con el medio de forma similar a un ente celular. Desde luego, el camino por recorrer es extenso y la pregunta del origen de la vida continúa vigente.

Referencias bibliográficas:

• Abiogénesis, El origen de la vida en la Tierra, Nasif Nahle Sabag, Biblioteca Omegalfa.
• Ménez, B., Pisapia, C., Andreani, M., Jamme, F., Vanbellingen, Q. P., Brunelle, A., ... & Réfrégiers, M. (2018). Abiotic synthesis of amino acids in the recesses of the oceanic lithosphere. Nature, 564(7734), 59-63.
• Zwicker, D., Seyboldt, R., Weber, C. A., Hyman, A. A., & Jülicher, F. (2017). Growth and division of active droplets provides a model for protocells. Nature Physics, 13(4), 408-413.