Hablemos del origen de la vida y de la evolución. Ester Lázaro Lázaro, investigadora del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), esboza parte de lo que se sabe actualmente sobre uno de los temas más apasionantes de la ciencia: el origen de la vida. Porque todos sabemos que la vida siempre procede de la vida, excepto aquella vez que tuvo que surgir de la materia inerte. Se sabe que ese “momento” se produjo hace unos 3.800 millones de años. El resto, como explica Lázaro, surgió de la convergencia de dos caminos, el de la química y el de la biología. Por otra parte, un artículo donde un conocido escritor niega la evolución biológica, ignorando la evidencia científica, ha motivado el segundo escrito que aquí publicamos. La evolución es un hecho indiscutible. La vida que existe en la Tierra está en continuo cambio. Como señalan los autores del texto: negarlo por falta de conocimiento no puede sino alimentar teorías que dificultan el avance científico y el progreso de la sociedad.
¿Sabemos cómo comenzó la vida en la Tierra?
Ester Lázaro Lázaro
Reconozcámoslo: a la mayoría de nosotros nos gustaría disponer de un árbol genealógico que se remontara muchas generaciones atrás, a los abuelos de nuestros tatarabuelos, tal vez. Pero ¿no sería aún más maravilloso poder prolongar ese árbol hasta nuestros ancestros más remotos, es decir, hasta el propio origen de la vida?
En este artículo esbozaremos parte de lo que se conoce actualmente sobre uno de los temas más apasionantes de la ciencia.
¿Qué es lo que define a la vida?
La primera dificultad en la investigación sobre el origen de la vida es la definición de las propiedades que ineludiblemente debe presentar la materia para ser catalogada como viva. Esta cuestión puede parecer simple cuando se compara una piedra con un conejo, por poner un ejemplo trivial. Pero no lo es tanto cuando nos desplazamos a aquellos remotos tiempos en los que la vida estaba arrancando.
Actualmente, la vida siempre procede de la vida. Sin embargo, al menos una vez en su historia tuvo que surgir de la materia inerte. Eso implica que no sería nada extraño que las primeras formas de vida se parecieran mucho a la materia no viva de la que proceden, lo que dificultaría su distinción.
Definir las propiedades esenciales de la vida también resulta crucial si queremos embarcarnos en la búsqueda de vida en otros mundos. Sobre todo porque podría presentarse en formas que la hicieran irreconocible a nuestros ojos, acostumbrados a las manifestaciones de la vida terrestre.
¿Qué hace la vida?
La vida produce copias imperfectas de sí misma, para lo cual intercambia energía y materia con el medio externo mediante las reacciones químicas que constituyen el metabolismo. Para su funcionamiento correcto se requieren unas instrucciones, una información que tiene que mantenerse en el tiempo y, por tanto, debe ser transmitida a la descendencia. Además, es necesario un compartimento que diferencie el sistema vivo del entorno y permita la correcta interacción entre sus componentes.
En el único ejemplo de vida que conocemos, el terrestre, la información se almacena en la molécula de ADN siguiendo unas reglas basadas en un alfabeto de 4 letras (los cuatro nucleótidos: A, T, C, G). Según el orden en que se dispongan, van a dar lugar a un repertorio de proteínas diferentes. Estas proteínas facilitan que las reacciones químicas propias de la vida tengan lugar. Pero no cabe duda de que las cosas podrían haber sido diferentes. ¡Y puede incluso que lo sean en otros lugares del Universo!
¿Cuándo surgió la vida en la Tierra?
La edad de nuestro planeta se estima en unos 4.570 millones de años (Ma). Inicialmente, sus temperaturas eran altísimas e incompatibles con la estabilidad de las moléculas biológicas. No fue hasta hace 3.850 Ma aproximadamente cuando las condiciones comenzaron a ser estables y favorables para la vida.
No obstante, se han encontrados signos de vida bacteriana en rocas de hace 3.500 Ma, lo que plantea el problema de que solamente existe un periodo de unos 350 Ma en el que tuvo que suceder todo lo que facilitó la aparición de las primeras células. Un tiempo que parece demasiado corto para que surja algo tan complejo y maravilloso…
Para intentar explicar la aparición tan temprana de la vida se propuso la teoría de la panspermia, que sostiene que la vida se generó en el espacio exterior, desde donde viaja entre planetas. Aunque este paseo de microorganismos por el cosmos parece poco probable, la detección de materia orgánica en meteoritos, cometas y las nubes de polvo interestelar muestra que, si esa materia cae en el lugar adecuado, se podría acelerar enormemente el florecimiento de la vida.
Los primeros pasos
Ya en la década de 1920, las hipótesis de Oparin y Haldane plantearon que el primer paso en el origen de la vida fue la síntesis de moléculas orgánicas en la atmósfera primitiva, utilizando como energía la luz ultravioleta del sol. Esas moléculas se acumularían en lagos o mares poco profundos. Allí se combinarían para dar lugar a la llamada sopa primordial, la base para sintetizar moléculas más complejas que facilitarían la aparición de la vida celular.
Esta teoría se vio enormemente reforzada en 1953, cuando Stanley Miller realizó su famoso experimento. Consistió ni más ni menos que en introducir en una cámara una mezcla de gases similar a la que se creía que componía la atmósfera primitiva. Tras suministrar energía por medio de descargas eléctricas, los gases reaccionaron y dieron lugar a varios de los componentes básicos de la materia viva, demostrándose así que su síntesis en condiciones abióticas era posible.
Ni el experimento de Miller ni los otros muchos posteriores demuestran que las cosas tuvieran que ocurrir así necesariamente. Lo que sí indican es que hay caminos posibles para la transición entre la química y la biología. Y que uno de ellos es el que tuvo lugar en nuestro planeta hace unos 3.800 Ma.
El mundo del ARN
En el mundo actual, las proteínas funcionales se originan gracias a que la información para su síntesis está codificada en el ADN. Pero pasar de la secuencia del ADN a la de una proteína es un proceso complejo, que a su vez requiere la intervención de otras proteínas.
Separar información y función en dos moléculas diferentes plantea una paradoja que se puede resolver si admitimos que en el mundo primitivo la información y la función residían en la misma molécula. Actualmente existen muchas evidencias de que esa molécula pudo ser el ARN, otro ácido nucleico similar al ADN, pero de cadena sencilla.
Los viroides y los virus de ARN nos muestran que puede ser utilizada para almacenar la información hereditaria. Las posibilidades funcionales del ARN derivan de su capacidad para plegarse, dando lugar a estructuras tridimensionales, similares a las que forman las proteínas, que facilitarían la catálisis de las reacciones de la vida.
El llamado “mundo del ARN” estaría constituido por conjuntos de moléculas capaces de almacenar y transmitir información a través de su copia. Las propiedades catalíticas de esas mismas moléculas facilitarían que surgiera un metabolismo simple, que una vez individualizado en un compartimento habría sido la base para la aparición de las primeras células.
Las células primitivas
En un medio acuoso, las moléculas de ácidos grasos pueden formar vesículas, parecidas en su forma a lo que podría ser una célula primitiva. Lo extraordinario es que hay vesículas que pueden incluir moléculas de ARN con capacidad para catalizar algunas redes metabólicas simples. ¡Incluso llegan a dividirse! Esto todavía no es vida, pero comienza a parecerse.
Faltaría el acoplamiento de la replicación del ARN a la división de las vesículas. Y, algo muy importante, que alguna de ellas adquiriera una ventaja sobre el resto. En ese momento la selección natural podría comenzar a actuar, y con ella todos los procesos que han conducido al aumento de la complejidad y diversidad biológicas.
¿Cuántos intentos infructuosos han tenido lugar hasta llegar a esas primeras células? Lo desconocemos. Lo que hemos descrito no tendría por qué haber sido un evento único. Pero lo que está claro es que la fortaleza de la selección natural, combinada con sucesos ambientales azarosos, ha conducido a la persistencia de un único linaje, el de ese ancestro universal que hermana a todos los seres vivos de la Tierra.
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La evolución es un hecho tan indiscutible como que la Tierra no es plana
Ester Lázaro Lázaro / Andrés Barbosa / Borja Milá / Emilio Rolán Álvarez / Isabel Almudi / Jordi Garcia-Fernàndez / Juan Arroyo Marín / Pau Carazo Ferrandis / Ricarda Riina / Toni Gabaldón
Nos ha sorprendido leer un artículo donde un conocido escritor niega la evolución biológica, ignorando la evidencia científica. No es nuestra intención antagonizar con dicho autor ni discutir uno por uno los muchos errores que contiene su texto.
La estrategia es siempre la misma: ignorar los últimos 150 años de investigación para atacar ideas decimonónicas de la teoría de la evolución, en un intento por arrastrar al lector a la errónea conclusión de que reglas sencillas no pueden explicar hechos complejos, de que un sistema con errores no puede nunca crear algo que nos maraville y que, por tanto, debe existir un Creador.
¿Qué puede llevar a personas cultas a negar un hecho (la evolución) tan científicamente probado como que la tierra no es plana? En este artículo exploramos brevemente algunos de los malentendidos más comunes sobre la evolución, a la luz de la ciencia.
La vida es extraordinariamente compleja y diversa
Basta echar un vistazo a nuestro alrededor para maravillarnos ante la diversidad y complejidad de la vida.
La diversidad se manifiesta en la extraordinaria variedad de formas, colores y comportamientos, de tipos de metabolismo o formas de relación entre los seres vivos. La complejidad deriva de las intrincadas interacciones que tienen lugar entre los componentes de la vida a todos sus niveles de organización. Pero también de la emergencia de propiedades que van más allá de las unidades individuales que componen el sistema.
Otro hecho fascinante es que, a pesar de las diferencias mencionadas, a nivel molecular todos los seres vivos mostramos asombrosas coincidencias. A saber: estamos formados por las mismas moléculas, transformamos la energía externa mediante reacciones químicas catalizadas por proteínas y almacenamos y procesamos información siguiendo unas reglas universales.
Las observaciones anteriores apuntan a que toda la vida que existe en la Tierra tiene el mismo origen, un antepasado común al que suele denominarse LUCA, por las siglas en inglés de Last Universal Common Ancestor. Ante esta tatarabuela común a todas las especies, es lógico que nos preguntemos ¿cómo es posible que la vida haya podido diversificarse tanto y dar lugar a organismos de tal complejidad?
¿Cómo se originan las especies?
En primer lugar hay que tener en cuenta que la generación de complejidad y diversidad no es un proceso perfecto y necesita mucho tiempo. En el largo recorrido hasta llegar a la biosfera actual han pasado varios miles de millones de años y varias extinciones masivas. Alguna de esas extinciones con una pérdida del 96% de los organismos vivos. No parece que todo sea perfecto ni que haya mucha inteligencia detrás, ¿verdad?
Las primeras evidencias fósiles de vida tienen una antigüedad de unos 3500 millones de años (Ma) y corresponden a estromatolitos y estructuras con morfologías compatibles con células bacterianas que han sido encontradas en rocas. Sin embargo, las primeras células eucarióticas aparecieron aproximadamente hace 1500-2100 Ma, los organismos multicelulares hace unos 1700 Ma y los primeros animales hace 650 Ma.
Es decir, no toda la vida fue creada a la vez tal y como defienden las tesis creacionistas. Por tanto, en ausencia de procesos evolutivos que favorezcan la diversificación de la vida, se necesitarían múltiples eventos de creación.
La respuesta científica es que las especies se transforman gradualmente gracias a la acción combinada de los cambios que surgen en el material genético de los organismos y la actuación de la selección natural sobre dicha variabilidad. De este modo se produce una adaptación a las condiciones locales que contribuye a que los organismos sobrevivan y se reproduzcan exitosamente en un ambiente concreto.
Si dos poblaciones de la misma especie se desarrollan en ambientes distintos durante generaciones, formarán linajes evolutivos diferentes. Es más, al cabo de un tiempo diferirán tanto entre sí que sus individuos ya no podrán cruzarse entre ellos.
Habrá ocurrido un evento de especiación. Este proceso, reiterado a lo largo de miles de millones de años, es lo que ha permitido que hoy podamos contemplar una biosfera tan rica, diversa y compleja.
Existe aunque no lo veamos
Debido a los largos periodos de tiempo implicados, la aparición de nuevas especies usualmente no es accesible a la percepción humana (a excepción de especies con tiempos de generación muy cortos, como las bacterias, o algunas en que procesos de reordenación cromosómica provocan cambios bruscos). Esta es una de las razones que esgrime el creacionismo para negar la evolución biológica. Pero ese argumento es algo equivalente a negar la existencia de los átomos simplemente porque no los vemos.
Lo que sí es más fácil percibir es cómo la acumulación de cambios genéticos pequeños conduce a la aparición de nuevas propiedades y de poblaciones claramente diferenciadas. La proliferación de bacterias resistentes a los antibióticos y la selección de variantes virales con mayor capacidad de transmisión o resistentes a la respuesta inmune no son sino ejemplos de la evolución.
¿Tiene la evolución algún objetivo?
Otra razón que puede llevar a la negación de la evolución es pensar que ésta no tiene un objetivo predeterminado.
Todas las especies que pueblan ahora la Tierra son el resultado del azar y de las circunstancias por las que ha pasado nuestro planeta. Si el azar o las circunstancias hubieran sido distintos, tal vez la especie humana no hubiera surgido. Esto puede representar un problema para quienes defienden que somos una especie privilegiada, con derecho a reinar sobre el resto.
El hecho de que la evolución ofrezca explicaciones a cuestiones como de dónde venimos o cómo somos y funcionamos parece muy perturbador, pero es cierto que somos una especie biológica sometida a las mismas fuerzas que las demás.
¿Cómo puede aumentar la complejidad?
Por último, entre los argumentos que se esgrimen en contra de la evolución, uno de los más destacados se refiere a la aparente dificultad para explicar aumentos en la complejidad a través de cambios pequeños y graduales.
Es cierto que hay grandes transiciones en la evolución de la complejidad que nos parecen difíciles de explicar de ese modo. La aparición de la célula eucariótica, la reproducción sexual y la multicelularidad son algunos ejemplos.
No obstante, hoy sabemos que muchos de los cambios evolutivos son el resultado de procesos bruscos que implican grandes reorganizaciones en el contenido genético o en la forma en que este se expresa. Procesos como la simbiosis, la duplicación de genes o genomas, el intercambio de material genético entre organismos o las modificaciones epigenéticas heredables nos plantean un escenario de generación de diversidad que, junto con el inexorable poder de los cambios graduales acumulados durante millones de generaciones, da cuenta de las grandes innovaciones que han tenido lugar a lo largo de la historia de la vida.
En este contexto, las interacciones entre especies adquieren una relevancia mucho mayor que las que podrían derivarse de la interdependencia que existe entre los organismos que componen los ecosistemas.
Un ejemplo ilustrativo es nuestro propio genoma, en el que un 8% corresponde a material genético de origen viral que ha quedado como testigo de infecciones pasadas que afectaron a nuestra especie. Ese material no es “ADN basura” como se denominó en un principio, sino que, a lo largo de la historia, ha sido utilizado en múltiples ocasiones en beneficio celular.
La conclusión es que la evolución es un hecho. La vida que existe en la Tierra está en continuo cambio. Negarlo por falta de conocimiento no puede sino alimentar teorías que dificultan el avance científico y el progreso de la sociedad.
Como científicos, estamos empeñados en conocer la verdad sobre la vida mediante métodos demostrables y repetibles y, a diferencia de visiones acientíficas, cambiaremos nuestras convicciones cuando los hechos lo demuestren. Lo hemos hecho numerosas veces, pues las ideas evolucionistas también evolucionan.
Ester Lázaro Lázaro, Centro de Astrobiología (INTA-CSIC); Andrés Barbosa, Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC); Borja Milá, Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC); Emilio Rolán Álvarez, Universidade de Vigo; Isabel Almudi, Universitat de Barcelona; Jordi Garcia-Fernàndez, Universitat de Barcelona; Juan Arroyo Marín, Universidad de Sevilla; Pau Carazo Ferrandis, Universitat de València; Ricarda Riina, Real Jardín Botánico (RJB – CSIC); Toni Gabaldón, Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS).
Fuente: The Conversation.
