Oparin, Miller y el origen de la vida


La cuestión del origen de la vida, de su primera aparición en la tierra, ocupa aún la mente humana como lo ha hecho desde la más remota antigüedad. Se puede decir con seguridad que es uno de los problemas más importantes de la historia natural.

— Aleksandr I. Oparin

Desde el apocalíptico 21/12/2012 parece que nuestro guía cuántico diferencial nos ha abandonado, al parecer el cambio de conciencia le ha alcanzado de lleno y se ha retirado a sus cuarteles de invierno para meditar. ¿Será que el apocalipsis predicho era la desaparición de la fundación de fanáticos de la ética?,  ¿existe la posibilidad de que no veamos el fallo de los premios FET?

Me temo que no, que no caerá esa breva. De un modo u otro, Rafa reaparecerá para seguir aprovechándose de los incautos y envenenando las mentes de los que se acercan a su blog con las paparruchadas cuántico-diferenciales. Pero aquí, huérfanos de su magisterio, nos tendremos que dedicar a escribir sobre otras cosas.

Al parecer, uno de los posts sobre diseño inteligente ha encendido a algunos lectores que han comentado profusamente en defensa de esta teoría pseudocientífica. En relación con el diseño inteligente, es mi opinión personal que los creyentes intentan compensar su falta de fe mediante la elaboración de una teoría pseudocientífica que dé soporte a sus ideas, esto es, parten de a dónde quieren llegar y elaboran los argumentos para alcanzar esa meta. Una de las cosas que me llamó la atención, en relación con los comentarios fue la interesada mezcla del experimento de Miller-Urey con la teoría de la evolución.

La teoría de la evolución por selección natural, formulada por Charles Darwin lo que pretende proporcionar es una explicación a la diversidad de especies vivas existentes en la actualidad en razón a su evolución a partir de un antepasado común y mediante el mecanismo de selección natural. Con frecuencia, los defensores del diseño inteligente y los creacionistas pretenden introducir en el saco de la evolución las hipótesis que se plantean sobre el origen de la vida en nuestro planeta. La teoría de la evolución, insisto, no comprende ninguna hipótesis sobre el origen de la vida. En principio, la selección natural aplicaría una vez que apareciera la primera molécula autorreplicante.

Leyendo los comentarios me he dado cuenta que nunca había dedicado un post a las hipótesis científicas que intentan proporcionar una explicación al origen de la vida en la tierra. El origen de la vida es un tema controvertido porque, evidentemente, colisiona con la mayoría de la creencias religiosas que adscriben este origen a una intervención divina y, además, las lagunas en el conocimiento de las condiciones de la tierra primitiva hacen que se trate, en algunos casos de hipótesis con una alta carga de especulación.

Normalmente, el primer problema con el que se encuentra la ciencia, a la hora de formular una hipótesis sobre el origen de la vida, es la falta de una definición consensuada o universalmente acordada de lo que es la vida. Lo cierto es que, con independencia de la existencia o no de un agente intencional, debió existir un momento, en la tierra prebiótica en la que se dieran las condiciones que permitieran el desarrollo de los primeros seres vivos. Esto es, existió un momento en el que, a partir de componentes no vivos, se generaron los primeros organismos vivos (fueran lo que fueran) que, a través de la evolución, han dado lugar a las especies de organismos existentes hoy en día.

Se conoce con el nombre de abiogénesis al proceso por el que la vida surgió de la materia no-viva (inanimada literalmente significa sin alma y es, por lo tanto, sujeto de controversia). La abiogénesis tuvo lugar hace entre 3.900 y 3.500 millones de años y, en este post, vamos a repasar, de forma somera, cuáles son las principales hipótesis científicas que se plantean para la abiogénesis.

La creencia en la generación espontánea, esto es, los procesos por los que la vida podría aparecer a partir de elementos no vivos, es un cuerpo de conocimiento erróneo que fue sintetizado por Aristóteles. Aristóteles consideraba que se podría generar vida a partir de materia no viva cuando ésta contenía un aliento vital (pneuma). Esta teoría de la generación espontánea se mantendría en vigor durante dos milenios hasta que, a mediados del siglo XIX, fuera rebatida experimentalmente por el químico francés Louis Pasteur. Al parecer, Pasteur había cerrado la puerta, de forma concluyente, a la generación de vida a partir de materiales no vivos.

Sin embargo, a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX y, sobre todo, después de la publicación en 1859 del “Origen de las Especies” de Charles Darwin, los científicos comenzaron a especular con que si la vida era, al fin y al cabo una serie de reacciones químicas y las especies evolucionaban desde formas “más simples” debería haber un punto donde la vida hubiera surgido de la no-vida. El propio Charles Darwin escribía, en 1871 una carta a Hooker  en la que, en relación con el origen de la vida, afirmaba que ésta comenzó en:

warm little pond, with all sorts of ammonia and phosphoric salts, lights, heat, electricity, etc. present, that a protein compound was chemically formed ready to undergo still more complex changes, at the present day such matter would be instantly devoured or absorbed, which would not have been the case before living creatures were formed.

que en castellano es:

pequeño y cálido estanque conteniendo todo tipo de sales amónicas y fosfóricas, luz, calor, electricidad, etc. teniendo en cuenta que se formó químicamente un compuesto proteico preparado para sufrir cambios aún más complejos. En el momento actual esa materia sería instantáneamente devorada o absorbida lo que no hubiera sido el caso antes de que las criaturas vivas se hubieran formado.

El concepto moderno de abiogénesis no tiene nada que ver con la generación espontánea anterior a Pasteur sino que es bastante parecido al expresado por Darwin. Sin embargo, durante los años finales del siglo XIX y los primeros del XX, el conocimiento del origen de la vida era  altamente especulativo. El impulso a una teoría de abiogénesis realmente científica tendría que esperar a los años 20 del siglo pasado cuando el bioquímico ruso, Aleksandr I. Oparin formula los siguientes postulados:

  1. Inexistencia de una diferencia fundamental, en el nivel químico, entre un organismo vivo y la materia no viva. La compleja combinación de manifestaciones y propiedades características de la vida deberían haber surgido, por lo tanto, en el proceso de evolución de la materia.
  2. Existencia de metano, amoníaco y otros compuestos químicos en las atmósferas de Júpiter y de otros cuerpos celestes. Oparin postula que la tierra primitiva tenía una atmósfera fuertemente reductora conteniendo metano, amoníaco, hidrógeno y vapor de agua y que estos eran los materiales de partida para el origen y evolución de la vida.
  3. En un principio sólo había disoluciones simples de substancias orgánicas cuyo comportamiento estaba determinado por las propiedades de los átomos componentes y la disposición de estos en la estructura molecular (esencialmente, un comportamiento puramente químico). Gradualmente, como resultado del crecimiento y la complejidad creciente de las moléculas aparecen nuevas propiedades y se impone un nuevo orden derivado de la química de los coloides sobre las más simples reacciones químicas orgánicas. Estas propiedades estaban determinadas por la disposición espacial y las relaciones mutuas de las moléculas.
  4. En este proceso, aparece la selección natural, competencia, velocidad de crecimiento de células, supervivencia del mejor adaptado. Es la selección natural la que finalmente determina la organización material característica de los organismos vivos.
  5. Los organismos vivos son sistemas abiertos y, por lo tanto, deben recibir energía y materiales desde el exterior de si mismos y, por lo tanto, no están limitados por la Segunda Ley de la Termodinámica (que sólo es aplicable a sistemas cerrados en los que no hay un suministro externo de energía).

El genio de Oparin derivaba de una capacidad de asociar los descubrimientos realizados, a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX y primeros años del XX, en las distintas disciplinas científicas. Su capacidad de observación le llevó a tejer hipótesis partiendo de los datos relativos a las atmósferas planetarias, a la química de la corteza terrestre, a la química de coloides, a la incipiente biología evolutiva, en definitiva, a todo el cuerpo de conocimiento existente en su época.

Oparin mostró cómo determinados compuestos químicos orgánicos pueden formar, en agua, capas y gotas y planteó hipótesis sobre la forma en la que compuestos químicos orgánicos podrían formar sistemas localizados microscópicos (posibles proto-células) a partir de las que las formas primitivas de vida podrían haberse desarrollado. Oparin sugirió que distintos tipos de coacervados podrían haberse formado en los océanos primitivos de la tierra y, a través de un proceso de selección, dar lugar a la vida.

Sin embargo, el entorno sociopolítico en el que estudió y vivió, la Unión Soviética postrevolucionaria, hizo que en occidente su figura fuera menospreciada y a ello contribuyó, sin duda, el apoyo implícito que Oparin proporcionó a uno de los más grandes seudocientíficos de la historia, el ínclito Trofim Lysenko. Sin embargo, su obra “El Origen de la Vida” fue una fuente seminal de inspiración para el desarrollo de experimentos científicos que pudieran demostrar que los bloques químicos que conforman la vida podían ser sintetizados en las condiciones existentes en la tierra hace unos 4.000 millones de años. Nunca agradeceré lo bastante a mí padre que, con motivo de mí 18 cumpleaños me regalara la traducción al castellano de la obra de Oparin editada por la editorial MIR.

La prueba experimental de las hipótesis de Oparin la realizaron los químicos norteamericanos Stanley Miller y su director de tesis, Harold Urey  en lo que se conoce como experimento de Miller-Urey en 1953. El experimento consistió en introducir una mezcla de agua (H2O), metano (CH4), amoniaco (NH3) e hidrógeno (H2) en un conjunto cerrado de vasos de vidrio uno de los cuales contenía un par de electrodos y otro contenía agua líquida. Se calentaba el agua líquida para simular la evaporación y se disparaban chispas eléctricas entre los electrodos para simular los rayos en la atmósfera primitiva. El vapor de agua se enfriaba y condensaba de nuevo sobre el frasco inicial para producir un ciclo continuo. Al cabo de 24 horas se obtenía en el matraz un líquido de color rosáceo y, en dos semanas, Miller y Urey observaron que una proporción de entre el 10 y el 15% del carbono se encontraba en forma de compuestos orgánicos. Entre estos compuestos orgánicos aparecían aminoácidos y azúcares.

El experimento de Miller-Urey parte de la hipótesis de Oparin de la existencia de una atmósfera reductora. Existen, sin embargo distintos aspectos que cuestionan, en parte, los resultados obtenidos:

  • No se generaron ácidos nucleicos en el experimento.
  • Los aminoácidos obtenidos son una mezcla racémica mientras que en la naturaleza sólo se observa un enantiómero (esto lo explicamos aquí).
  • Datos recientes muestran que la composición inicial de la atmósfera podría no ser tan reductora como afirmaba Oparin.

Por otra parte, un cuestionamiento aún mayor procede del campo de los defensores del diseño inteligente. Entre los más beligerantes se encuentra Jonathan Wells. Wells afirma que, dado que hoy se considera que la composición química de la atmósfera primigenia es distinta que la que se suponía cuando se realizó el experimento, el experimento es inválido. Experimentos recientes realizados con una atmósfera corregida muestran la validez de los resultados obtenidos por Miller. Por otra parte, análisis recientes empleando modernas técnicas de análisis químico de los viales obtenidos en los experimentos de Miller muestran que, en realidad, el espectro de compuestos bioquímicos obtenidos era mucho más amplio de lo que las técnicas disponibles en los años 50 del siglo pasado podían detectar.

No me gustaría cerrar este post sin resaltar el papel que en el estudio del origen de la vida ha tenido un investigador español, catalán para más señas, el doctor Joan Oró. Oró, licenciado en Ciencias Químicas por la Universidad de Barcelona y varias veces candidato a Premio Nobel, tuvo que hacer lo que hoy tienen que hacer los científicos españoles gracias a los recortes del inefable Wert que no es otra cosa que emigrar para poder desarrollar su carrera en unas condiciones aceptables.

7 comentarios

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7 Respuestas a “Oparin, Miller y el origen de la vida

  1. Interesante y didáctico, además no conocía a ese paisano.
    Muy buen post

  2. Me molan tus artículos ya lo sabes, genial el párrafo final que le dedicas a Joan Oró, aquí en este país lamentablemente son más conocidos los divulgadores científicos sin formación académica (contra los que no tengo nada en particular) que los propios científicos.

    Entrevista a Joan Oró de 25.11.1993 donde también hacía un guiño a la teoría de la panspermia.

    Información sobre el experimento de Jeffrey Bada reproduciendo el de Miller-Urey con las nuevas condiciones de la atmósfera reductora de la Tierra primitiva.

  3. Pingback: Joan Oró i Florensa (1923–2004) | Stargazer

  4. Jose manuel

    Muy pero muy buen post amigo eso es lo que queria encontrar una persona que no se ve en la molestia de poner ciencia y fe en choque y que nos dice las partes buenas pero tambien las malas de los experimentos sigue asi eres muy bueno (:

  5. Laura Vidrio

    Jose Manuel:
    No temas, que solo dios te mio.

  6. Quimico

    Si Darwin fue el primero en especular sobre la Quimica de la vida creo que los químicos deberíamos también reverenciarlo.

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