On es va generar la vida?

Adentrarnos en los senderos de un bosque, sumergirnos en las cálidas aguas de un arrecife de coral o analizar al microscopio una gota de agua de una laguna son experiencias muy gratificantes, de las cuales extraemos una misma conclusión: existe una enorme biodiversidad en la naturaleza y son muchas las especies que se relacionan entre sí en cualquier ecosistema. 

Fascinado por la diversidad de la vida, en 1859 Charles Darwin recogió en su libro El origen de las especies las evidencias que mostraban la evolución de los seres vivos por selección natural. Además, en el último párrafo de esa iluminadora obra sugirió por primera vez que todas las formas de vida podrían haberse derivado “de un corto número de formas o de una sola”.

Darwin volvió a retomar esta idea revolucionaria en su libro La variación de los animales y plantas domesticados, de 1868. Tres años después, en una misiva al botánico Joseph D. Hooker, planteó que la vida podría haberse originado en “una pequeña charca de agua templada que contuviera todo tipo de sales de fósforo y amonio, luz, calor, electricidad y carbono, en la cual un compuesto proteico se formara químicamente, quedando listo para sufrir cambios aún más complejos”. 

Darwin desconocía la naturaleza del material genético, las leyes de la herencia, los mecanismos moleculares que operan en los seres vivos y la complejidad del mundo microbiano. Pero su enorme intuición le llevó a plantear las dos estrategias que en la actualidad utilizamos para investigar sobre el origen de la vida.

La primera de ellas parte de la química más simple -hoy pensamos que estaría activa hace ya unos 4.100 de millones de años (Ma), es decir, unos 450 Ma después de que se formara nuestro planeta- hasta llegar a esa forma especial de la materia que es capaz de auto-reproducirse y evolucionar -tal vez operativa hace 3.800 Ma-. Esta línea de trabajo prosiguió su camino científico con las hipótesis de Alexander Oparin y John Haldane durante la década de 1920, y cobró un impulso fundamental gracias al primer experimento de química prebiótica llevado a cabo por Stanley Miller en 1953. 

Un viaje al pasado

Desde entonces, el origen de la vida es un tema de investigación abordable por la ciencia experimental. Así, en muchos laboratorios se trabaja sobre la síntesis de los monómeros biológicos (aminoácidos, azúcares, nucleótidos o lípidos simples) en condiciones abióticas, su polimerización hasta formar macromoléculas biológicas como proteínas y ácidos nucleicos (RNA y DNA), y la auto-organización de estas últimas para originar estructuras progresivamente más complejas. 

La segunda aproximación consiste en viajar hacia el pasado por medio de la comparación de los genomas y metabolismos de los seres vivos actuales, asumiendo que las características que más organismos comparten han de ser las más antiguas. Utilizando esta lógica, ¿sería posible llegar hasta un antepasado común de todos los seres vivos que alguna vez se han desarrollado en nuestro planeta? 

La respuesta es afirmativa, y de hecho su existencia fue demostrada por Carl Woese y colaboradores a partir de la década de 1970, gracias al análisis comparativo de determinados genes presentes en todas las especies conocidas. Así, más de un siglo después de ser propuesto por Darwin, se corroboraba que todos los organismos compartimos ese antepasado común, bautizado como “progenote” o LUCA -por las siglas en inglés de “Último Ancestro Común Universal”-. LUCA vivió en un período que podemos acotar entre los 3.800 y los 3.500 Ma, puesto que en rocas de hace 3.500 Ma ya se han hallado fósiles de microorganismos evolucionados.

Esta especie ocupa la parte más alta del tronco común del árbol de la vida, y a partir de ella se dividieron los tres grandes grupos de organismos: Bacteria, Archaea y Eukarya. Las bacterias y las arqueas, habitantes mayoritarios de nuestro planeta, son procariotas, seres vivos unicelulares que carecen de núcleo. Muchas bacterias son imprescindibles para que los eucariotas vivamos, pero hay otras que pueden causarnos enfermedades.

Entre las arqueas se encuentran la mayoría de los microorganismos que viven en los ambientes extremos de la Tierra. Por su parte, los eucariotas son seres vivos uni o pluricelulares cuyas células poseen orgánulos especializados y un núcleo celular diferenciado: protistas, plantas, hongos y animales. Entre estos últimos, nosotros. Nuestra especie no es sino una de las decenas de millones de ramas del árbol de la vida actual, y no estamos ni más ni menos evolucionados que las demás. Todas descendemos de LUCA.

Esa especie de la que todos somos herederos está, evidentemente, extinguida. Por tanto, no podemos estudiarla directamente. Aun así, es posible acotar muchas de las propiedades de LUCA comparando los organismos actuales a nivel molecular, y aplicando la lógica evolutiva. En primer lugar, era una especie unicelular y sin núcleo, quizá similar en complejidad a los procariotas actuales. Fue el resultado muy perfeccionado de una línea evolutiva que había combinado con éxito las tres características básicas para la vida tal como la conocemos: un material genético capaz de producir copias de sí mismo, un compartimento definido por una membrana lipídica, y un metabolismo para captar y transformar la materia y energía de su entorno.

De hecho, las redes metabólicas que funcionaban en LUCA eran básicamente las mismas que en cualquiera de los seres vivos actuales. Muchos científicos trabajamos con la hipótesis de que pudo existir una etapa anterior a LUCA, denominada ‘Mundo RNA', en la que tanto el archivo de la información genética como las actividades metabólicas básicas pudieron recaer en un único tipo de macromolécula: el RNA. En cualquier caso, en nuestro ancestro común ya se había fijado el flujo de información genética en el sentido DNA- RNA -proteína, lo que desde entonces ha caracterizado toda la vida celular.

Biología sintética

Se está estudiando cómo podría ser el genoma de LUCA, y tanto los análisis de los genomas bacterianos más cortos que se conocen como diversos modelos computacionales parecen mostrar que su número de genes estaría comprendido entre los 200 y los 1.000. Además, en el ámbito de la llamada “biología sintética” se está tratando de construir sistemas muy sencillos capaces de auto-reproducirse y evolucionar, sugiriendo así mecanismos quizá explorados por la naturaleza en su camino hacia LUCA.

Cada vez nos aproximamos más al primer antepasado en la genealogía de todas las especies. Entre las múltiples cuestiones que siguen abiertas sobre el origen de la vida están si el complejo proceso que llevó de la química prebiótica a LUCA tuvo lugar en ambientes calientes o fríos, y si las primeras células extraían la energía de las rocas, de la luz solar o de los compuestos orgánicos disponibles. Además, en la actualidad nos estamos preguntando algo aún más sugerente: si alguna vez encontramos seres vivos en Marte u otro cuerpo del sistema solar, ¿serán también descendientes de LUCA? Y, si la respuesta fuera afirmativa, ¿serán ellos quienes emigraron, o bien nuestro origen es extraterrestre? 

Carlos Briones, Buscando a Luca, El Cultural, 13/04/2012
http://www.elcultural.es/version_papel/CIENCIA/30879/Buscando_a_Luca