John Gribbin - Solos en el universo: el milagro de la vida en la Tierra

AGRADECIMIENTO

Gracias a Simon Goodwin, Douglas Lin, Charley Lineweaver, Jim Lovelock, Mac Low, Josep M. Trigo-Rodríguez y los astrónomos de la Universidad de Sussex por las conversaciones y consejos sobre diversos aspectos de esta historia. Compartir oficina con Bernard Pagel en los últimos años me ha brindado la oportunidad de aprender mucho más de lo que pensaba en aquel momento sobre la composición química de las estrellas y cómo varía con el paso del tiempo. Como siempre, Mary Gribbin ha sido crucial para saber que mis palabras son inteligibles, y la Alfred C. Munger Foundation costeó parte de nuestro viaje y otros gastos.

JOHN GRIBBIN, se doctoró en astrofísica por la Universidad de Cambridge y en la actualidad es visiting fellow en astronomía en la Universidad de Sussex. Es, además, asesor del New Scientist. Entre sus obras, grandes éxitos de ventas, destacan En busca del gato de Schrödinger, El Punto Omega, En busca del big bang, Cegados por la luz: la vida secreta del Sol, En el principio, Diccionario del cosmos (1997), En busca de Susy (2001), Introducción a la ciencia (2001) e Historia de la ciencia (2005).

DOS PARADOJAS Y UNA ECUACIÓN

La vida se afianzó en la Tierra con una premura casi indecente. Cuando nuestro planeta era joven, fue bombardeado por detritos que quedaron de la formación del Sistema Solar, creando un entorno hostil en el que la vida no podía sentar sus bases. Este bombardeo también afectó a la Luna. Estudios de los cráteres lunares y otras pruebas nos indican que el bombardeo finalizó hace unos 3900 millones de años, unos 600 millones de años después de la formación del Sistema Solar. Pero existen indicios de que en cuanto terminó el bombardeo, dio comienzo la vida.

La prueba más antigua no es de la vida en sí, sino de una huella característica de ella. Hay diversas variedades de átomos, llamados isótopos, que poseen las mismas propiedades químicas pero pesos diferentes. La forma más estable se conoce como carbono-12 , pero existe otra algo más pesada denominada carbono-13 . Los seres vivos prefieren absorber carbono-12 , de modo que producen un exceso del isótopo más ligero en comparación con su entorno. Rocas antiguas de Groenlandia, con algo más de 3800 millones de años, contienen exactamente esta huella isotópica de la vida. Esto indica que los procesos biológicos se pusieron en marcha en la Tierra no bien terminado el bombardeo; la explicación más plausible de esto es que el bombardeo llevaba consigo las semillas de la vida, gestadas a partir del cóctel químico que sabemos que existe en las nubes de gas y polvo de las cuales nacen las estrellas.

Aparte de los precursores de la vida detectados en esas nubes mediante espectroscopia, se han hallado tanto aminoácidos como azúcares en meteoritos y en los rastros de polvo de estos últimos que arden en la atmósfera terrestre en la actualidad. La confirmación del origen de esas moléculas orgánicas complejas proviene de experimentos de la NASA en los cuales se sintetizaron aminoácidos en condiciones que imitaban las que se dan en densas nubes interestelares. Esas moléculas orgánicas incluyen la glicina, la alanina y la serina, que son elementos básicos de la proteína. Y en 2009, un equipo de científicos de la NASA anunció que había descubierto glicina en un material devuelto a la Tierra por la sonda espacial Stardust desde el cometa Wild 2. Esta fue la primera detección confirmada de un aminoácido en el espacio. Ese material debió de caer abundantemente sobre la Tierra en sus años de juventud al final de los primeros estadios del bombardeo; como señalaba un portavoz del equipo de la Stardust: «Nuestro descubrimiento respalda la teoría de que algunos ingredientes de la vida se formaron en el espacio y llegaron a la Tierra hace mucho tiempo por medio de impactos de meteoritos y cometas».

Aun así, cuando hablamos de la vida, la mayoría de la gente quiere pruebas directas de criaturas vivas, a saber, fósiles. Los fósiles más antiguos que conocemos son los restos de colonias bacterianas conocidas como estromatolitos. Estos se encuentran en rocas con una antigüedad de hasta 3600 millones de años, depositadas menos de 1000 millones de años después de la formación del Sistema Solar, y menos de 300 millones de años después del final de las primeras fases del bombardeo. Los estromatolitos no solo constituyen una prueba directa de los comienzos de la vida, sino que también demuestran que por aquel entonces existía ya un complejo ecosistema con muchas clases de microbios diferentes que vivían unos junto a otros e interactuaban entre sí. Sin duda, la vida debió de empezar hace más de 3600 millones de años, como indica la prueba del isótopo.

Pero los estromatolitos también ponen de manifiesto una de las características más importantes de la vida en la Tierra. La química de la vida siempre tiene lugar en un entorno especial, protegido del mundo exterior. Ese lugar especial es la célula, una diminuta bolsa de líquido acuoso que contiene todos los requisitos de la vida. Dentro de la célula, el ADN y el ARN pueden dedicarse a sus quehaceres, es decir, a realizar copias de sí mismos (reproducción) y dictar las instrucciones para la fabricación de moléculas proteínicas. Esta es la química esencial de la vida, pero debe estar enmarcada en un entorno seguro.

La mejor manera de apreciar la importancia de la célula es observar el papel de las enzimas, las proteínas que propician las reacciones químicas esenciales de la vida. Las enzimas no son moléculas particularmente resistentes. Si se calientan o enfrían demasiado, se desmoronan. Si su entorno es demasiado ácido o alcalino, también. Si esto sucede, ya no pueden desempeñar su labor y la vida se detiene. Por tanto, deben actuar dentro de un muro protector, una pared especial que permite la entrada de ciertas moléculas pero impide el paso a otras y viceversa. Ese muro se conoce como membrana semipermeable, y es el que rodea la burbuja de una célula. Uno de los rasgos definitorios de la vida —tal vez el rasgo definitorio— es que la región donde los procesos vitales penetran en la célula no presenta un equilibrio químico con su entorno. El equilibrio es sinónimo de muerte. La vida se mantiene en un estado de no equilibrio. La bióloga estadounidense Lynn Margulis lo resume diciendo que «la vida es un sistema que se limita a sí mismo».

Esto tiene profundas consecuencias para nuestra comprensión sobre el origen de la vida en la Tierra. Ahora se acepta de manera generalizada que una lluvia de meteoritos y cometas trajo la vida a la Tierra al final de la primera fase del bombardeo. La mayoría de las afirmaciones sobre cómo se produjo la transición de la no vida a la vida implican la fabricación de las moléculas esenciales en primer lugar (ADN, ARN y proteínas, aunque no necesariamente en ese orden), seguida de la «invención» de la célula. Una idea popular es que los compuestos complejos se concentraban en un tercer estrato de material, ya fuera atrapados en una capa de arcilla o esparcidos por una superficie, y que la química hizo el resto. Otra es que los procesos químicos cruciales tuvieron lugar en un entorno cálido y químicamente rico como los que hallamos hoy en día en las fisuras del fondo del mar, donde la actividad volcánica produce agua supercaliente. Existen otras variaciones sobre el tema, que en su totalidad se remontan a la especulación de Charles Darwin en una carta que escribió a Joseph Hooker en 1871:

Podríamos imaginar que en una pequeña charca caliente, con toda clase de amoníaco y sales fosfóricas, luz, calor, electricidad, etc., se formara químicamente un compuesto proteínico preparado para sufrir todavía más cambios complejos.