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La aparición de la vida - las proteínas son, en suma, entidades complejas
En 1953, un estudiante graduado de la Universidad de Chicago, Stanley Miller,
cogió dos matraces (uno que contenía un poco de agua para representar el océano
primigenio; el otro con una mezcla de metano, amoniaco y sulfuro de hidrógeno
en estado gaseoso, que representaba la primitiva atmósfera de la Tierra), los
conectó con tubos de goma e introdujo unas chispas eléctricas como sustituto de
los rayos. A los pocos días, el agua de los matraces se había puesto verde y
amarilla y se había convertido en un sustancioso caldo
de aminoácidos, ácidos grasos, azúcares y otros compuestos orgánicos. «Si Dios
no lo hizo de este modo -comentó encantado el supervisor de Miller, el premio
Nobel Harold Urey-, desperdició una buena opción
La prensa de la época hizo que pareciese que lo único quehacía falta era que
alguien diese un buen meneo a los matraces para que
saliese arrastrándose de ellos la vida. El tiempo ha demostrado que el asunto
no era tan simple. A pesar de medio siglo de estudios posteriores, no estamos
más cerca hoy de sintetizar la vida que en 1953… Y estamos
mucho más lejos de pensar que podemos hacerlo. Hoy los científicos están
bastante seguros de que la atmósfera primitiva no se hallaba tan preparada para
el desarrollo como
el estofado gaseoso de Miller y Urey, que era una mezcla bastante menos
reactiva de nitrógeno y dióxido de carbono. La repetición de los experimentos
de Miller con estos aportes mucho más completos no ha producido hasta ahora más
que un aminoácido bastante primitivo. De todos modos, crear aminoácidos no es en realidad el problema.
El problema son las proteínas.
Las proteínas son lo que obtienes cuando logras unir
aminoácidos, y necesitamos muchísimas. Nadie lo sabe en realidad, pero
puede haber hasta un millón de tipos de proteínas en
el cuerpo humano y cada una de ellas es un pequeño milagro. Según
todas las leyes de la probabilidad, las proteínas no deberían existir.
Para hacer una necesitas agrupar los aminoácidos (a los que estoy obligado por
larga tradición a calificar aquí como
«los ladrillos de la vida») en un orden determinado, de una forma muy parecida
a como se
agrupan las letras en un orden determinado para escribir una palabra. El
problema es que las palabras del alfabeto de los aminoácidos
suelen ser extraordinariamentelargas. Para
escribir colágeno, el nombre de un tipo frecuente de
proteína, necesitas colocar en el orden correcto ocho letras. Para hacer colágeno, hay que
colocar 1.055 aminoácidos exactamente en la secuencia correcta. Pero -y es una cuestión obvia pero crucial- no lo haces tú. Se hace solo, espontáneamente, sin dirección; y ahí es donde
intervienen las improbabilidades.
Las posibilidades de que una molécula con una secuencia de 1.055 aminoácidos como
el colágeno se autoorganice de una forma espontánea son claramente nulas. Sencillamente no sucederá. Para entender hasta qué punto es
improbable su existencia, visualiza una máquina tragaperras normal de Las
Vegas, pero muy ampliada (hasta los 2.7 metros, para ser exactos), de manera
que quepan en ella 1.055 ruedecillas giratorias en vez de las tres o cuatro
habituales, y con 20 símbolos en cada rueda (uno por cada aminoácido común) Existen, en realidad, zz aminoácidos naturales conocidos
en la Tierra. Y puede haber más esperando que los
descubramos. Pero sólo son necesarios 20 para producirnos y
para producir la mayoría de los demás seres vivos. El que hace el número
22, llamado pirrolisina, fue descubierto el año 2002 por los investigadores de
la Universidad Estatal de Ohio. Sólo se encuentra en un
tipo de arquea (forma de vida básica que analizaremos un poco más adelante)
denominada Methanosarcina barkeri. (N. del A sCuánto tiempo tendrías que pasarte dándole a la
manivela para que llegaran a aparecer en el orden
correcto los 1.055símbolos? Efectivamente, infinito.
Aunque redujeses el número de ruedas giratorias a 200, que es en realidad un
número más característico de aminoácidos para una proteína, las posibilidades
en contra de que apareciesen las 200 en una secuencia prescrita son de 1 entre
10260 (es decir, un 1 seguido de 260 ceros). Esta cifra es por sí sola mayor
que el número de todos los átomos del universo.
Las proteínas son, en suma, entidades complejas.
La hemoglobina sólo tiene 146 aminoácidos, una nadería para criterios
proteínicos, pero incluso ella presenta 10190 combinaciones posibles de
aminoácidos, que son el motivo de que el químico de la Universidad de
Cambridge, Max Perutz, tardase veintitrés años (más o menos una carrera
profesional) en desentrañarlas. Que ciertos acontecimientos aleatorios
produjesen incluso una sola proteína resultaría algo de asombrosa
improbabilidad, comparable al hecho de que un torbellino que pasase por un
depósito de chatarra dejase atrás un reactor Jumbo completamente montado, según
el pintoresco símil del astrónomo Fred Hoyle.
Sin embargo, estamos hablando de cientos de miles de proteínas, tal vez un millón, únicas cada una de ellas y vitales, por
lo que sabemos, cada una para el mantenimiento de un tú sólido y feliz. Y ahí empieza el asunto. Para que una proteína sea
útil no sólo debe agrupar aminoácidos en el orden correcto, debe entregarse a
una especie de papiroflexia química y plegarse de una forma muy específica.
Incluso después de haber alcanzado esacomplejidad
estructural, una proteína no te servirá de nada si no puede reproducirse, y las
proteínas no pueden hacerlo. Por eso necesitas ADN. El
ADN es un hacha en lo de la reproducción (puede hacer
una copia de sí mismo en cuestión de segundos), pero no es capaz de hacer
prácticamente nada más. Así que nos encontramos ante una situación paradójica. Las proteínas no pueden existir sin el ADN y el ADN no vale nada
sin las proteínas. sHemos de suponer, pues, que
surgieron simultáneamente con el propósito de apoyarse entre sí? Si fue
así: tpuf!
Y hay más aún. El ADN, las proteínas y los demás elementos de
la vida no podrían prosperar sin algún tipo de membrana que los contenga.
Ningún átomo ni molécula ha alcanzado nunca vida
independientemente. Desprende cualquier átomo de tu cuerpo y no estará más vivo
que un grano de arena. Esos
materiales diversos sólo pueden tomar parte en el asombroso baile que llamamos
vida cuando se unen en el refugio alimentador de una célula. Sin la célula, no son más que sustancias químicas interesantes.
Pero, sin las sustancias químicas, la célula carece también
de propósito. Como
dice Davies: «Si cada cosa necesita a todas las demás,
scómo pudo surgir en principio la comunidad de moléculas». Es como si los ingredientes
de tu cocina se uniesen misteriosamente y se convirtiesen solos en una tarta…
pero una tarta que además pudiera dividirse cuando hiciera falta para producir
más tartas. No es raro que le llamemos milagro de la vida. Tampoco
lo es que apenas hayamosempezado a comprenderlo.
sQué es, pues, lo que explica toda esta maravillosa
complejidad? Bueno, una posibilidad es que quizá no sea del todo (no del
todo) tan maravillosa como
parece en principio. Consideremos esas proteínas tan asombrosamente inverosímiles.
El prodigio que vemos en su agrupación se debe a que
suponemos que aparecieron en escena plenamente formadas. Pero sy si las cadenas de proteínas no se agruparon de golpe?
sY si en la gran máquina tragaperras de la «creación» pudiesen pararse algunas
ruedas, lo mismo que podría conservar un jugador un
número de cerezas prometedoras? sY si, dicho de otro modo,
las proteínas no hubiesen brotado súbitamente a la existencia, sino que
hubiesen evolucionado?
Imagínate que cogieses todos los elementos que componen a un
ser humano (carbono, hidrógeno, oxígeno, etcétera) y los pusieses en un
recipiente con un poco de agua, lo agitaras con fuerza y saliese una persona. Sería asombroso. Pues bien, eso es lo que
vienen a decir Hoyle y otros (incluidos muchos ardorosos creacionistas) cuando
afirman que las proteínas se formaron de pronto de forma espontánea. No
es posible tal cosa… no pudo ser así. Como explica Richard
Dawkins en El relojero ciego, tiene que haber habido
algún tipo de proceso de selección acumulativo que permitió agruparse a los
aminoácidos. Tal vez se unieron dos o tres aminoácidos con algún objetivo
simple y luego, al cabo de un tiempo, se tropezaron
con otro pequeño grupo similar y, al hacerlo, «descubrieron» algunamejora
adicional.
Las reacciones químicas del tipo de las que se asocian con
la vida son en realidad algo común y corriente. Tal vez no podamos prepararlas
en un laboratorio como Stanley Miller y Harold Urey, pero el
universo lo hace con bastante frecuencia. Muchas moléculas de
la naturaleza se unen para formar largas cadenas denominadas polímeros. Los azúcares se agrupan constantemente para formar almidones.
Los cristales pueden hacer muchas cosas parecidas a la vida: reproducirse,
reaccionar a los estímulos ambientales, adoptar una complejidad pautada… Nunca han alcanzado la vida misma, por supuesto, pero demuestran
de forma insistente que la complejidad es un hecho natural, espontáneo y
absolutamente fiable. Puede haber o no mucha vida en
el universo en su conjunto, pero lo que falta es automontaje ordenado, en todas
las cosas, desde la pasmosa simetría de los copos de nieve hasta los hermosos
anillos de Saturno.
Tan poderosa es esta tendencia natural a la agrupación que muchos científicos
creen que la vida puede ser más inevitable de lo que pensamos… que es, en
palabras del
bioquímico y premio Nobel belga Christian de Duve, «una manifestación
obligatoria de la materia, obligada a surgir siempre que se dan las condiciones
apropiadas». De Duve consideraba probable que se diesen esas condiciones un millón de veces en cada galaxia.
Desde luego no hay nada demasiado exótico en las sustancias
químicas que nos animan. Si quisieras crear otra criatura viva, ya sea
una perca dorada, uncogollo de lechuga o un ser
humano, sólo necesitarías cuatro elementos principales: carbono, hidrógeno,
oxígeno y nitrógeno, más pequeñas cantidades de algunos más, principalmente
azufre, fósforo, calcio y hierro. Dispón esos elementos
unidos en tres docenas de combinaciones o así para formar más azúcares, ácidos
y otros compuestos básicos y podrás construir cualquier ser vivo. Como dice Dawkins: «Las
sustancias de las que están hechas las cosas vivas no tienen nada de especial.
Las cosas vivas son colecciones de moléculas, como todo lo demás».
El balance final es que la vida es asombrosa y gratificante, tal
vez hasta milagrosa, pero de ningún modo imposible… como atestiguamos una y otra vez con nuestra
humilde existencia. Muchos de los pequeños detalles de los
comienzos de la vida siguen siendo, claro, bastante imponderables. Todos
los escenarios sobre los que hayas podido leer relacionados con las condiciones
necesarias para la vida incluyen agua (desde el «cálido charquito» donde
suponía Darwin que se inició la vida, a las burbujeantes chimeneas submarinas
que son ahora las candidatas más probables para el inicio de la vida), pero
aquí se pasa por alto el hecho de que, para convertir monómeros en polímeros
(es decir, para empezar a crear proteínas), hace falta un tipo de reacción que
se denomina en biología «enlaces de deshidratación». Como dice un
destacado texto de esa disciplina, tal vez con sólo una leve sombra de
desasosiego: «Los investigadores coinciden en que esas reaccionesno habrían
sido energéticamente favorables en el mar primitivo, o en realidad en ningún
medio acuoso, debido a la ley de acción de masas». Es algo muy parecido a echar
azúcar en un vaso de agua y que se convierta en un
cubo. No debería suceder, pero el hecho es que sucede en la naturaleza. Los
procesos químicos concretos de todo esto son un poco
crípticos para lo que nos proponemos aquí, pero hasta con saber que, si
humedeces monómeros, no se convierten en polímeros… salvo cuando crearon la
vida en la Tierra. Cómo y por qué sucedió eso entonces y no
sucedió otra cosa es uno de los grandes interrogantes de la biología.
Una de las mayores sorpresas de las ciencias de la Tierra en
las décadas recientes fue precisamente el descubrimiento de cuándo surgió la
vida en la historia de la Tierra. Todavía bien entrados los años
cincuenta se creía que la vida tenía menos de 600 millones de años de
antigüedad: En la década de los setenta, unas cuantas almas intrépidas
creían ya que tal vez se remontase a 2.500 millones de años. Pero la cifra
actual de 3.850 millones de años sitúa el origen de la
vida en un pasado de clamorosa antigüedad. La superficie de la Tierra no empezó
a solidificarse hasta hace unos 3.900 millones de años.
«Sólo podemos deducir de esa rapidez que para las bacterias
no es 'difícil' evolucionar en planetas que reúnan las condiciones adecuadas»,
opinaba Stephen Jay Gould en el New York Times en 1996. 0, como él mismo decía en otro
lugar, es difícil eludir la conclusión de que«la vida, al surgir tan pronto como podía hacerlo, estaba
químicamente destinada a ser».
La vida afloró tan deprisa, en realidad, que algunas autoridades en la materia
piensan que tuvo que haber contado con alguna ayuda…
tal vez bastante ayuda. La idea de que la vida terrestre pudiese haber llegado del
espacio tiene una historia sorprendentemente larga e incluso distinguida en
ocasiones. El gran lord Kelvin planteó la posibilidad, en 1871, en un congreso de la Asociación Británica para el Progreso de
la Ciencia, cuando dijo que «los gérmenes de la vida pudo haberlos traído a la
Tierra algún meteorito». Pero esto quedó como poco más que una idea marginal
hasta que, un domingo de septiembre de 1969, una serie de explosiones sónicas y
la visión de una bola de fuego cruzando el cielo de este a oeste sobresaltó a
decenas de miles de australianos.
La bola de fuego hizo un extraño sonido
chisporroteante al pasar y dejó tras ella un olor que a algunos les pareció como a alcohol metilado y
otros se limitaron a calificar de espantoso. La bola de fuego estalló encima de
Murchison, una población de seiscientos habitantes situada en Goulburn Valley,
al norte de Melbourne, y cayó en una lluvia de fragmentos, algunos de los
cuales pesaban más de cinco kilos. Afortunadamente no
hicieron daño a nadie. El meteorito era de un
tipo raro, conocido como condrita carbonosa, y
la gente del
pueblo recogió y guardó diligentemente unos 90 kilos de él. El momento no
podría haber sido más oportuno. Menos de dosmeses
antes, habían regresado a la Tierra astronautas del Apolo 11 con un saco lleno de rocas
lunares, así que los laboratorios del
mundo se estaban preparando para recibir rocas de origen extraterrestre
-estaban clamando, en realidad, por ellas.
Se descubrió que el meteorito de Murchison tenía 4.500 millones de años de
antigüedad y estaba salpicado de aminoácidos, 74 tipos en total, ocho de ellos
involucrados en la formación de las proteínas terrestres. A finales de 2001,
más de treinta años después de que cayese, el equipo del
Centro de Investigación Ames de California comunicó que la roca de Murchison
contenía también cadenas complejas de azúcares llamados poliolos, que no se
habían encontrado antes fuera de la Tierra.
Desde 1960 se han cruzado en el camino de la Tierra
unas cuantas condritas carbonosas más (una que cayó cerca del lago Tagish en el Yukón canadiense en
enero de 2000 resultó visible en grandes sectores de Norteamérica) y han
confirmado asimismo que el universo es en realidad rico en compuestos
orgánicos. Hoy se cree que un 25% de las moléculas del corneta Halley son
moléculas orgánicas. Si un número suficiente de ellas
aterriza en un lugar apropiado (la Tierra, por ejemplo), tendrás los elementos
básicos necesarios para la vida.
Hay dos problemas relacionados con las ideas de la panespermia, que es como
se conocen las teorías del origen extraterrestre de la vida. El primero es que
no aclara ninguno de los interrogantes relacionados con cómo surgió la vida;
selimita a desplazar la responsabilidad del asunto a otro lugar. El otro es que la panespermia tiende a veces a provocar incluso en
sus partidarios más respetables grados de especulación que pueden, sin duda
alguna, calificarse de imprudentes. Francis Crick, codescubridor de la
estructura del ADN, y su colega Leslie Orgel han postulado que la Tierra fue
«deliberadamente sembrada con vida por alienígenas inteligentes», una idea que
para Gribbin «se halla en el límite mismo de la respetabilidad científica»… o,
dicho de otro modo, una idea que se consideraría descabellada y lunática si no
lo expusiese alguien galardonado con el premio Nobel. Fred Hoyle y su colega
Chandra Wickramasinghe minaron aún más el entusiasmo por la panespermia
sugiriendo, como se
indicó en el capítulo 3, que el espacio exterior nos trajo no sólo vida sino
también muchas enfermedades como
la gripe y la peste bubónica, ideas que fueron fácilmente refutadas por los
bioquímicos.
Fuese lo que fuese lo que impulsó a la vida a iniciar
su andadura, sucedió sólo una vez. Éste es el hecho más extraordinario de la
biología, tal vez el hecho más extraordinario que
conocemos. Todo lo que ha vivido, planta o animal, tuvo su inicio a partir del
mismo tirón primordial. En determinado punto de un
pasado inconcebiblemente lejano, cierta bolsita de sustancias químicas se abrió
paso hacia la vida. Absorbió algunos nutrientes, palpitó
suavemente, tuvo una breve existencia. Todo eso pudo haber
sucedido antes, tal vez muchas veces. Pero estepaquete ancestral hizo algo
adicional y extraordinario: se dividió y produjo un
heredero. Una pequeña masa de material genético pasó de una entidad viva a otra, y nunca ha dejado de moverse desde entonces. Fue el momento de la creación para todos nosotros. Los biólogos le llaman a veces el Gran Nacimiento.
«Adonde quiera que vayas en el mundo, cualquier animal,
planta, bicho o gota que veas utilizará el mismo diccionario y conocerá el
mismo código. Toda la vida es una», dice Matt Ridley. Somos todos el
resultado de un solo truco genético transmitido de
generación en generación a lo largo de casi 4.000 millones de años, hasta el
punto de que puedes coger un fragmento de instrucción genética humana y
añadirlo a una célula de levadura defectuosa, y la célula de levadura lo pondrá
a trabajar como
si fuera suyo. En un sentido muy real, es suyo.
El alba de la vida (o algo muy parecido) se halla en una estantería de la
oficina de una geoquímica isotópica llamada Victoria Bennett, del edificio de
Ciencias de la Tierra de la Universidad Nacional Australiana de Gamberra. La
señora Bennett, que es estadounidense, llegó de California a esa
universidad con un contrato de dos años en 1989 y lleva allí desde entonces.
Cuando la visité, a finales de 2001, me pasó un trozo
de roca no demasiado grande, compuesto de finas vetas alternadas de cuarzo
blanco y un material verde grisáceo llamado clinopiroxeno. La roca procedía de la isla de Akilia, en Groenlandia, donde se
encontraron rocas excepcionalmenteantiguas en 1997. Las rocas tienen 3.850
millones de años y son los sedimentos marinos más
antiguos que se han encontrado hasta el momento.
-No podemos estar seguros de que lo que tienes en la mano haya contenido alguna
vez organismos vivos- porque, para saberlo, habría que pulverizarlo -me explicó
Bennett-. Pero procede del mismo yacimiento donde se
excavó el testimonio de vida más antiguo que se conoce, así que lo más probable
es que hubiese vida en él.
Tampoco encontrarías microbios fosilizados, por mucho que
buscases. Desgraciadamente, cualquier organismo simple hubiera
desaparecido calcinado en los procesos que convirtieron el cieno del
océano en piedra. Lo que veríamos, en lugar de eso, si machacásemos la piedra y
examinásemos sus restos al microscopio, serían residuos químicos que pudiesen haber dejado atrás los organismos: isótopos de carbono y un
tipo de fosfato llamado apatito, que proporcionan juntos un testimonio firme de
que la roca contuvo en tiempos colonias de seres vivos.
-Sólo podríamos hacer conjeturas sobre el aspecto que pudo haber
tenido el organismo -dijo Bennett-. Probablemente fuese todo
lo elemental que puede serlo la vida… pero aun así era vida. Vivía. Se propagaba.
Y acabó conduciendo hasta nosotros.
Si te dedicas a rocas muy antiguas, y es indudable que
la señora Bennett está dedicada a eso, hace mucho que la Universidad Nacional
Australiana es un lugar excelente para trabajar. Eso se debe principalmente al
ingenio de un hombre llamado BillCompston, que ya está jubilado pero que, en la
década de los setenta, construyó la primera microsonda iónica sensible de alta
resolución, o SHRIMP (es decir, CAMARÓN), que es como se la conoce más
afectuosamente por sus iniciales en inglés –Sensitive High Resolution Ion Micro
Probe- de microsonido electrónico de alta resolución sensible al ión. Se trata
de una máquina que mide la tasa de desintegración del uranio en unos
pequeños minerales llamados zircones. Los zircones aparecen
en la mayoría de las rocas, aunque no en los basaltos, y son extremadamente
duraderos, ya que sobreviven a todos los procesos naturales salvo la
subducción. La mayor parte de la corteza de la Tierra ha vuelto a
deslizarse en el interior en algún momento, pero los geólogos, sólo esporádicamente
(en Australia Occidental y en Groenlandia, por ejemplo) han
encontrado afloramientos de rocas que hayan permanecido siempre en la
superficie. La máquina de Compston permitió que se fecharan esas rocas con una
precisión sin paralelo. El prototipo del SHRIMP se construyó y torneó
en los propios talleres del Departamento de Ciencias de la Tierra, y parecía
una cosa hecha con piezas sobrantes, pero funcionaba magníficamente. En su
primera prueba oficial, en 1982, fechó la cosa más vieja que se había
encontrado hasta entonces, una roca de Australia Occidental de 4.300 millones
de años de antigüedad.
-Causó mucho revuelo en la época -me contó Bennett-encontrar tan deprisa algo
tan importante con una nueva tecnología.
Me guiópasillo abajo para que viese el modelo actual, el
SHRIMP II. Era un aparato de acero inoxidable grande y sólido, de unos 3 metros de largo por 1,5 metros de altura, y tan
sólidamente construido como
una sonda abisal. En una consola que había frente a él, y pendiente de las
hileras de cifras en constante cambio de una pantalla, había un hombre llamado
Bob, de la Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda. Llevaba
allí desde las cuatro de la mañana, me explicó. Eran
ya las nueve y disponía de la máquina hasta el mediodía. SHRIMP II funciona
las veinticuatro horas del día; son muchas las rocas que
hay que fechar. Si preguntas a un par de geoquímicos
cómo funciona un aparato así, empezará a hablarte de abundancias isotópicas y
de niveles de ionización con un entusiasmo que resulta simpático pero
insondable. El resumen de todo ello era, sin embargo, que la máquina es capaz,
bombardeando una muestra de roca con corrientes de átomos cargados, de detectar
diferencias sutiles en las cantidades de plomo y uranio de las muestras de
zircón, pudiendo deducirse a través de ellas con exactitud la edad de las
rocas. Bob me explicó que se tarda diecisiete minutos en analizar un zircón y que hay que analizar docenas en cada roca para
conseguir una datación fiable. El proceso parece exigir en la práctica el mismo
nivel de actividad dispersa, y aproximadamente el mismo estímulo, que un viaje a la lavandería. Pero Bob parecía
muy feliz; claro que en Nueva Zelanda la gente suele parecerlo.
El Departamento deCiencias de la Tierra era una extraña
combinación, en parte oficina, en parte laboratorio, en parte depósito de
maquinaria.
-Antes fabricábamos todo aquí -dijo-. Teníamos incluso un
soplador de vidrio, pero se jubiló. De todos modos, aún
tenemos dos machacadores de piedras a jornada completa.
Percibió mi expresión de leve sorpresa.
-Tenemos que analizar muchísimas piedras. Y hay que prepararlas con mucho
cuidado. Tienes que asegurarte de que no hay ninguna contaminación de muestras
anteriores… que no queda polvo ni nada. Es un proceso muy meticuloso.
Me enseñó las máquinas de triturar rocas, que eran realmente impolutas, aunque
los trituradores parecían haberse ido a tomar un café.
Al lado de las máquinas había grandes cajas que contenían
piedras de todos los tamaños y las formas. Era verdad,
sin duda, que analizaban muchísimas piedras en la Universidad Nacional
Australiana.
Cuando volvimos al despacho de Bennett, después de nuestro recorrido me fijé en
que había colgado en la pared un cartel que mostraba una interpretación
pintorescamente imaginativa de la Tierra tal como podría haber sido hace 3.500
millones de años, justo cuando empezaba a iniciarse la vida, en el antiguo
periodo conocido por la ciencia de la Tierra como Arcaico. En el cartel se veía
un paisaje alienígena de volcanes inmensos y muy activos,
así como un mar
brumoso de color cobrizo bajo un cielo de un rojo chillón. En primer plano
se veían los bajíos llenos de estromatolitos, una especie de roca bacteriana.No
parecía un lugar muy prometedor para crear y sustentar vida. Le
pregunté si la representación era veraz.
Bueno, hay una escuela de pensamiento que sostiene que en
realidad hacía frío entonces porque el Sol era mucho más débil. (Más
tarde me enteré de que los biólogos, cuando se ponen jocosos, se refieren a
esto como «el problema del restaurante chino »… porque teníamos un din sun,
(Dim sun es la transcripción aproximada de un aperitivo cantonés, que en chino
significa «toca el corazón», pero que en inglés significa «Sol tenue». (N. del T)). Sin atmósfera, los
rayos ultravioleta del Sol, incluso de un Sol débil,
habrían tendido a descomponer cualquier enlace incipiente que estableciesen las
moléculas. Y ahí tienes, sin embargo -digo señalando los estromatolitos-,
organismos casi en la superficie. Es un rompecabezas.
-Así que no sabemos cómo era el mundo entonces…
-Mmmm -asintió cavilosamente.
De todos modos, no parece muy propicio para la vida.
Pero tuvo que haber -dijo con un cabeceo amistoso-algo
que fuese propicio para la vida. Si no, no estaríamos aquí.
Para nosotros no habría sido un medio propicio, desde luego. Si tuvieses que salir de una
máquina del tiempo en
aquel antiguo mundo del
periodo Arcaico, volverías a meterte corriendo en la máquina, porque no había
más oxígeno para respirar en la Tierra del que hay hoy en Marte. Todo estaba lleno además de vapores nocivos de ácido clorhídrico y
de ácido sulfúrico lo suficientemente potentes para corroer la ropa yquemar la
piel. No se habrían podido contemplar además las vistas limpias y
luminosas que aparecían en el cartel del despacho de Victoria Bennett.
El caldo químico que era la atmósfera entonces habría impedido que llegase
mucha luz del Sol a la superficie de la Tierra. Lo
poco que pudieses ver estaría brevemente iluminado por relumbrantes y
frecuentes fogonazos de relámpagos. En resumen, era la Tierra, pero una Tierra
que no identificaríamos como nuestra.
En el mundo del
periodo Arcaico había pocos aniversarios y estaban muy espaciados. Durante 2.000 millones de años, las únicas formas de vida eran
organismos bacterianos. Vivían, se reproducían, pululaban, pero no
mostraban ninguna inclinación especial a pasar a otro
nivel de existencia más interesante. En un momento
determinado de los primeros 1.000 millones de años, las cianobacterias, o algas
verdeazuladas, aprendieron a aprovechar un recurso al que había libre acceso:
el hidrógeno que existe en el agua en abundancia espectacular. Absorbían
moléculas de agua, se zampaban el hidrógeno y liberaban el oxígeno como
desecho, inventando así la fotosíntesis. Como dicen
Margulis y Sagan, la fotosíntesis es «indudablemente la innovación metabólica
más importante de la historia de la vida en el planeta»… y no la inventaron las
plantas, sino las bacterias.
Al proliferar las cianobacterias, el mundo empezó a llenarse de O2, para consternación
de aquellos organismos para los que era venenoso… Que en
aquellos tiempos eran todos. En un
mundoanaeróbico (o que no utiliza oxígeno), el oxígeno es extremadamente
venenoso. Nuestros glóbulos blancos usan, en realidad, el
oxígeno para matar las bacterias invasoras. Que el oxígeno sea
fundamentalmente tóxico suele constituir una sorpresa para los que lo
encontramos tan grato para nuestro bienestar, pero eso se debe únicamente a que
hemos evolucionado para poder aprovecharlo. Para otros seres es aterrador.
Es lo que vuelve rancia la manteca y cubre de herrumbre el
hierro. Nosotros, incluso, podemos tolerarlo sólo hasta
cierto punto. El nivel de oxígeno de nuestras células es sólo
aproximadamente un décimo del que existe en la atmósfera.
Los nuevos organismos que utilizaban oxígeno tenían dos
ventajas. El oxígeno era una forma más eficiente de producir energía y
acababa además con organismos competidores. Algunos se retiraron al cenagoso
mundo anaeróbico de pantanos y lechos de lagos. Otros hicieron lo mismo,
pero más tarde (mucho más tarde) migraron a los tractos digestivos de seres como tú y como yo. Un buen
número de estas entidades primigenias está vivo dentro de tu cuerpo en este
momento, ayudando a la digestión de lo que comes, pero rechazando hasta el más
leve soplo de O2. Un número incontable más de ellas no
consiguió adaptarse y pereció.
Las cianobacterias fueron un éxito fugitivo. Al
principio, el oxígeno extra que produjeron no se acumuló en la atmósfera, sino
que se combinó con hierro para formar óxidos férricos, que se hundieron hasta
el fondo de los mares primitivos.Durante millones de años, el mundo
literalmente se oxidó, un fenómeno del que son vívido testimonio los depósitos
ribeteados de hierro que proporcionan hoy una parte tan importante del mineral
de hierro. Durante muchas decenas de millones de años no
sucedió mucho más que esto. Si retrocedieses ahora hasta aquel primitivo
mundo del Proterozoico, no hallarías muchos signos
prometedores en la Tierra para la vida futura. Tal vez encontrases
de cuando en cuando una película de suciedad viva o una capa de marrones y
verdes brillantes en rocas de la costa, pero por lo demás la vida se mantendría
invisible.
Sin embargo, hace unos 3.500 millones de años se hizo patente
algo más notorio. Donde el mar era poco profundo empezaron a aparecer estructuras visibles. Cuando las cianobacterias
pasaban por sus rutinas químicas se hacían un poquito
pegajosas, y esa pegajosidad atrapaba micropartículas de polvo y arena que se
unían para formar estructuras un poco extrañas pero sólidas (los estromatolitos
representados en las aguas poco profundas del
mar del cartel del despacho de Victoria Bennett). Los estromatolitos tenían diversas formas y tamaños.
Parecían unas veces enormes coliflores, a veces colchones esponjosos
(estromatolitos viene de la palabra griega que significa colchón); otras veces
tenían forma de columnas, se elevaban decenas de metros por encima de la
superficie del
agua (llegaban a veces a los 100 metros). Eran en todas sus manifestaciones una
especie de roca viviente y constituyeron la
primeraempresa cooperativa del
mundo, viviendo algunas variedades justo en la superficie, y otras justo por
debajo de ella, y aprovechando cada una las condiciones creadas por la otra. El mundo tuvo así su primer ecosistema.
Los científicos conocían los estromatolitos por formaciones fósiles, pero en
1961 se llevaron una auténtica sorpresa al descubrirse una comunidad de
estromatolitos vivos en la bahía Shark, en la remota costa del noroeste de
Australia. Fue un descubrimiento de lo más inesperado…
tan inesperado, en realidad, que los científicos tardaron varios años en darse
cuenta cabal de lo que habían encontrado. Hoy, sin embargo, la bahía Shark es
una atracción turística… o lo es al menos en la medida en que puede llegar a
ser una atracción turística un lugar que queda a
cientos de kilómetros del resto del
mundo y a docenas de kilómetros de algún sitio en el que se pueda estar. Se han construido paseos marítimos entarimados en la bahía para
que los visitantes puedan caminar sobre el agua y contemplar a gusto los
estromatolitos, que están allí respirando muy tranquilos bajo la superficie.
Son grises y sin brillo y parecen, como he dicho ya en un libro anterior,
boñigas muy grandes. Pero resulta curioso y turbador considerar que estás
contemplando restos vivos de la Tierra tal como era hace 3.500
millones de años. Como
ha dicho Richard Fortey: «Esto es viajar de verdad en el tiempo y, si el mundo
estuviese conectado con sus auténticas maravillas, este
espectáculo sería tan bien conocidocomo las pirámides de Gizeh». Aunque tú
nunca lo dirías, esas rocas mates están llenas de vida: en cada metro cuadrado
de roca se calcula que hay (es un cálculo estimativo,
claro) 3.000 millones de organismos individuales. A veces, cuando miras
detenidamente, llegas a ver pequeños anillos de burbujas que ascienden a la
superficie que es el oxígeno del que se están deshaciendo.
Estos minúsculos procesos elevaron el nivel de oxígeno en la atmósfera de la
Tierra al 20%, preparando el camino para el capítulo siguiente, y más complejo,
de la historia de la vida.
Se ha llegado a decir que las cianobacterias de la bahía Shark tal vez sean los organismos de más lenta evolución de la
Tierra, y es indudable que se cuentan hoy entre los más raros. Después de preparar el camino para formas de vida más complejas,
los devoraron borrándolos de la existencia precisamente esos organismos cuya
existencia habían hecho ellos mismos posible. (Perviven
en bahía Shark porque las aguas son demasiado saladas para las criaturas que se
los comerían.)
Una razón de que la vida tardase tanto en hacerse compleja
fue que el mundo tuvo que esperar a que los organismos más simples hubiesen
oxigenado lo suficiente la atmósfera. «Los animales no podían reunir la
energía suficiente para trabajar», como ha dicho Fortey. Hicieron
falta unos dos mil millones de años, aproximadamente el 40% de la historia de
la Tierra, para que los niveles de oxígeno alcanzasen más o menos los niveles
modernos de concentración en laatmósfera. Pero una vez dispuesto el escenario,
y al parecer de forma completamente súbita, surgió un tipo de célula del todo nuevo.,. una célula que contenía un
núcleo y otros cuerpos pequeños denominados colectivamente organelos (que
significa en griego «instrumentitos»). Se cree que se
inició el proceso cuando alguna bacteria equivocada o aventurera invadió otra o
fue capturada por ella y resultó que eso les pareció bien a ambas. La bacteria
cautiva se cree que se convirtió en una mitocondria.
Esta invasión mitocóndrica (o acontecimiento endosimbiótico, como les gusta
denominarlo a los biólogos) hizo posible la vida compleja. (Una
invasión similar produjo en las plantas los cloroplastos, que las permiten
fotosintetizar.)
Las mitocondrias manipulan el oxígeno de un modo que
libera energía de los alimentos. Sin este ingenioso
truco auxiliador, la vida en la Tierra no sería hoy más que un fango de simples
microbios. Las mitocondrias son muy pequeñas (podrías meter mil millones de ellas en el espacio que ocupa un grano de arena), pero
también muy voraces. Casi todos los nutrientes que absorbes
son para alimentarlas.
No podríamos vivir dos minutos sin ellas, pero incluso
después de mil millones de años las mitocondrias se comportan como si las cosas pudiesen no llegar a ir
bien entre nosotros. Conservan su propio ADN, su ARN y sus
ribosomas. Se reproducen a un ritmo diferente
que sus células anfitrionas. Parecen bacterias, se dividen como bacterias y reaccionan a veces a los
antibióticos como
lohacen las bacterias. Ni siquiera hablan el mismo lenguaje
genético que la célula en la que viven. En suma, no han
deshecho las maletas. Es como tener un extraño en tu casa,
pero uno que llevase allí mil millones de años.
El nuevo tipo de células se conoce como
eucariota (que significa «verdaderamente nucleadas»), a diferencia del viejo tipo, que se conocen como procariotas («prenucleadas»), y parecen
haber llegado súbitamente al registro fósil. Las eucariotas
más viejas que se conocen, llamadas Grypania, se descubrieron en sedimentos de
hierro de Michigan
en 1992. Esos fósiles sólo se han encontrado
una vez y luego no se vuelve a tener noticia de ellos en 500 millones de años.
La Tierra había dado su primer paso para convertirse en un
planeta verdaderamente interesante. Las viejas células procariotas, comparadas
con las nuevas eucariotas, eran poco más que «bolsas de sustancias químicas›,
por utilizar la expresión del
geólogo inglés Stephen Drury. Las eucariotas eran mayores
(llegarían a ser hasta 10.000 veces más grandes) que sus primas más sencillas,
y podían contener hasta mil veces más ADN. De forma gradual, gracias a
estos avances, la vida fue haciéndose más compleja y creó dos tipos de
organismos: los que expelen oxígeno (como
las plantas) y los que lo absorben (como
los animales).
A los organismos eucariotas unicelulares se los llamó en tiempos protozoos
(«preanimales»), pero ese término se desechó
progresivamente. Hoy el término común para designarlos es el de
protistas.Comparadas con las bacterias, esas nuevas protistas eran unas
maravillas de diseño y de refinamiento. La simple ameba, sólo una célula grande
y sin más ambiciones que existir, contiene 400 millones de bites de información
genética en su ADN… lo suficiente, según Carl Sagan, para llenar 80 libros de quinientas
páginas.
Al final, las células eucariotas aprendieron un truco
aún más singular. Costó mucho tiempo (unos mil millones de
años), pero estuvo muy bien cuando consiguieron dominarlo. Aprendieron a agruparse en seres pluricelulares complejos. Gracias a
esta innovación fueron posibles entidades grandes, visibles y complejas como
nosotros. El planeta Tierra estaba listo para pasar a su
siguiente y ambiciosa fase.
Pero antes de que nos emocionemos demasiado con eso, es conveniente recordar
que el mundo, como
estamos a punto de ver, pertenece aún a «lo muy pequeño».
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