Esto es lo que sabemos sobre la vida y su origen

Todos nosotros sabemos —o creemos saber— qué es la vida, pero si nos piden que la definamos seremos incapaces de hacerlo. Y aún la ciencia no ha podido dar una definición exacta. Lo mismo sucede con su origen: tenemos alguna idea pero cómo surgió la vida en la Tierra sigue siendo un misterio.

El primer intento serio por comprender la vida conoció un año decisivo: 1944. Entonces se publicó ¿Qué es la vida?, una recopilación de una serie de conferencias que su autor había dado en el Trinity College de Dublín. Su publicación marcó un antes y un después en la biología del siglo XX. Lo más sorprendente es que no fue escrito por un biólogo sino por uno de los padres de la mecánica cuántica, la teoría física que describe el comportamiento de los átomos y las partículas subatómicas, Erwin Schrödinger: “A pesar de nuestra evidente incapacidad para definirla, la vida acabará siendo explicada por la física y la química”, dijo. Esta afirmación hizo que muchos físicos volvieran la mirada hacia la biología provocando la aparición de una nueva rama de la ciencia: la biología molecular. “La vida es materia que repite su estructura a medida que crece, como un cristal, un extraño cristal aperiódico, pero más fascinante e impredecible”. Su definición que sigue siendo actual. El ADN posee la componente regular de la doble hélice y la explosión del alfabeto de la vida en su interior.

Definir la vida

Quienes se dedican a la moderna teoría de la complejidad, heredera de la teoría del caos de los 80, ven un ser vivo como una entidad capaz extraer energía del medio ambiente, emplearla para almacenar y procesar información, y ser capaz de evolucionar. Claro que también podemos ver los seres vivos como sistemas autónomos, con un metabolismo que genere y regenere sus componentes, y que evolucionan de una manera darwiniana muy característica, con un mecanismo de herencia. Visto de este modo, los virus no podríamos considerarlos como seres vivos, al contrario que las bacterias.

La irrupción de los físicos en un terreno históricamente perteneciente a los biólogos motivó que a la palabra vida se le asociasen palabras como auto-organización, complejidad, información… y que biólogos como Margulis dijeran que la vida, más que un cristal, es un fractal. Esta amplitud de miras puede hacernos pensar que quizá la llamada Vida Artificial, la generada dentro de un ordenador, lo sea de verdad. Muchos investigadores se oponen a esta idea: no es vida del mismo modo que una simulación de ordenador del agua no es agua. Pero no todo el mundo está de acuerdo con esta crítica pues a pesar de que no es agua, pues no la puedes utilizar para lavarte los dientes, por ejemplo, desde el punto de vista del sistema sí lo es. Lo que es seguro es que los modelos de vida artificial son interesantes porque hacen pensar en cómo sería la vida con otro tipo de componentes.

El problema del origen de la vida

Por supuesto definir la vida pasa por comprender su origen, un campo de investigación que nació a mediados del siglo XX y que se mantuvo en un quiero y no puedo durante más de tres décadas. “Recuerdo que asistí a mi primer congreso sobre el origen de la vida en 1982” me comentó el químico norteamericano y experto en el origen de la vida Robert Shapiro hace unos años. “Casi todo lo que vi fueron idioteces; allí había una forma terrible de hacer ciencia. No quiero dar nombres, pero hasta en los artículos de gente muy famosa veías una ciencia terrible: experimentos mal conducidos y mal controlados… Menos mal que eso ha cambiado bastante”. Shapiro, que murió en 2011, era la bestia negra de las ideas comúnmente aceptadas sobre el origen de la vida y sus críticas han desmontado muchos mitos en torno a ella. “Hay demasiada especulación y muy poca experimentación. Cuando miras con atención sólo encuentras humo”.

Entonces, ¿qué nos queda? Poca cosa. Al premio Nobel de Medicina inglés Christian de Duve el debate sobre la vida le recordaba “esa vieja historia hindú donde unos ciegos definen lo que es un elefante palpando distintas partes de su anatomía. Esto pasa con la vida: cada uno ve distintos aspectos. Para unos es información, para otros reproducción, para otros evolución…”.

¿De dónde venimos?

El origen de la vida siempre nos ha intrigado. No obstante, no fue hasta 1922 cuando se empezó a investigar científicamente. Ese año un bioquímico ruso de 28 años, Alexander I. Oparin, presentaba sus ideas en una reunión de la Sociedad Botánica de Moscú. Como suele pasar, nadie le hizo mucho caso. Todo cambió en 1936, al publicar un libro donde presentaba de manera completa sus teorías. Su traducción al inglés dos años más tarde le catapultó a la fama: por fin había una hipótesis científica sobre cómo pudo surgir la vida. El concepto esencial era que nació en la Tierra primitiva de una sopa diluida y caliente de materia orgánica en presencia de una atmósfera reductora, sin oxígeno. Rayos, volcanes y la radiación solar colaboraron aportando la energía necesaria para formar las complejas moléculas de la vida. Si al principio Oparin creía que este salto a la vida se produjo por simple azar, en su libro de 1936 recalcó un mecanismo diferente: la evolución química, gradual e ineluctable.

Pero la verdadera vuelta de tuerca que hizo del origen de la vida un campo legítimo de investigación científica sucedió en 1952. Esta vez le tocó a un joven graduado de la Universidad de Chicago llamado Stanley Miller, cuando quiso comprobar experimentalmente las ideas de su tutor, el premio Nobel de química Harold Urey, basadas en las Oparin. El experimento original duró una semana y era tan sencillo que la revista Scientific American publicó la manera en que cualquiera podía reproducirlo.

Lo maravilloso del experimento es que aparecieron en cantidades considerables unos productos pertenecientes al grupo de los ácidos carboxílicos. Esto no nos dice nada, pero si recordamos que los aminoácidos pertenecen a este grupo la cosa cambia. No obstante al principio Miller no sintetizó aminoácidos. Sólo en ensayos posteriores, tras modificar el diseño del experimento, decidieron aparecer. El trabajo de Miller provocó un gran revuelo y muchos se pusieron manos a la obra para llevar un paso más allá esos resultados. Nueve años más tarde el español Joan Oró, en la Universidad de Houston, lo dio sintetizando una de las bases del ADN y ARN: la adenina. El camino para entender cómo aparecieron las moléculas de la vida empezaba a desbrozarse.

Pero todo el optimismo que existía a mediados del siglo XX, cuando casi parecía tocarse la solución al enigma, desapareció con los años siguientes. Nadie podía explicar cómo pudo surgir el ADN pues necesita de unas proteínas llamadas enzimas para sintetizarse, y la síntesis de las proteínas necesita del ADN. Es del problema del huevo y la gallina en el origen de la vida.

Mundo ARN

Pero a mediados de la década de los 1980 un concepto aparecido un par de décadas antes empezó a ganar fuera: el mundo ARN (término acuñado por el bioquímico y premio Nobel Walter Gilbert. Esta hipótesis propone que, en los primeros días de la Tierra, las moléculas de ARN (el otro ácido nucleico esencial para la vida) desempeñaron un papel central en la evolución biológica pues, a diferencia del ADN, el ARN puede actuar tanto como portador de información genética como catalizador de reacciones químicas. Esta capacidad doble del ARN para almacenar información genética y actuar como enzima sugiere que podría haber desempeñado un papel crucial en la transición de la química prebiótica a la biología.

Pero aún seguimos en la oscuridad, al igual que con otro de las incógnitas de la vida: ¿por qué esenciales para la vida como los aminoácidos y los azúcares, exhiben una preferencia por una forma particular? Llamado el problema de la quiralidad (que se refiere a la propiedad de las moléculas de ser «zurdas» o «diestras», es decir, tener una disposición espacial que no es superponible con su imagen especular, como sucede con nuestras manos). Pues bien, en todos los seres vivos del planeta sucede que la síntesis de proteínas la maquinaria celular sólo usa aminoácidos ‘izquierdos’, mientras que las principales rutas metabólicas favorecen el uso de azúcares ‘diestros’. ¿Por qué es así? Aún no lo sabemos.