Según una hipótesis, la vida precelular primitiva surgió hace más de cuatro mil millones de años en tierra entre volcanes y fumarolas, lo que proporcionó toda la química necesaria para su conservación y nutrición. Esto podría haber sucedido tanto en la Tierra como en Marte.
Una célula viva es un organismo muy complejo que combina muchos elementos, mecanismos y procesos. Se desconoce cómo se formó. Algunos científicos intentan sintetizar una célula como un todo, otros pasan de lo simple a lo complejo, averiguando cómo sus partes constituyentes se formaron por separado y luego evolucionaron durante miles de millones de años.
Durante mucho tiempo se creyó que la vida se originaba en los océanos, pero recientemente este punto de vista ha sido criticado. Aunque el agua forma parte de la célula, es perjudicial para la síntesis espontánea de biomoléculas. Además, no hay evidencia de que los mares y océanos existieran en la superficie del planeta hace más de cuatro mil millones de años, cuando, presumiblemente, comenzó el proceso del origen de la vida.
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Química del mundo del ARN
El papel de la proto-vida lo reivindican las moléculas de ácido ribonucleico, ARN. Son capaces de almacenar información, reproducirse, sintetizar proteínas y realizar de forma independiente muchas funciones diferentes, que en una célula moderna han sido adoptadas por el ADN, enzimas y otras moléculas biológicas.
Las moléculas de ARN están formadas por nucleótidos alternos unidos por puentes de oxígeno. Los científicos han intentado durante mucho tiempo recrear los eslabones de la cadena polimérica de esta molécula compleja, pero el avance se produjo solo en 2009, cuando los investigadores británicos Matthew Powner y John Sutherland publicaron los resultados de experimentos sobre la síntesis de dos nucleótidos de ARN: citosina y uracilo. Se obtuvieron en condiciones de laboratorio a partir de materia orgánica simple y fosfato tras irradiación ultravioleta.
“Sintetizaron dos nucleótidos naturales por completo. Fue un gran avance , dice RIA Novosti Armen Mulkidzhanyan, Doctor en Ciencias Biológicas, empleado del Instituto de Investigación de Biología Física y Química A. N. Belozersky, Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, empleado del Departamento de Física de la Universidad de Osnabruck (Alemania).
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El nucleótido consta de una base nitrogenada, azúcar (ribosa) y grupos fosfato, cuando se unen a los cuales se almacena energía. Alexander Butlerov mostró cómo obtener mezclas de azúcares complejos a partir de materia orgánica en 1859. Un siglo y medio después, el químico estadounidense Steven Benner descubrió que para que esta reacción forme selectivamente ribosa, se necesita óxido de molibdeno como catalizador. Además, para estabilizar los azúcares resultantes, se necesitan muchos boratos: se necesitan sales de ácido bórico. Benner teorizó que tales condiciones químicas podrían existir en algún lugar de los desiertos, como las alturas secas y basálticas de Marte.
“De hecho, los primeros Marte y la Tierra eran muy similares. Marte puede haber tenido una atmósfera incluso más oxidada que la Tierra antigua, y se han encontrado depósitos de borato allí, lo que sugiere una actividad geotérmica de larga data. La mitad del territorio de Marte está compuesto por rocas de más de cuatro mil millones de años, por lo que tiene sentido buscar rastros de vida allí. Debido a la tectónica de placas, las rocas de esta edad no han sobrevivido en la Tierra”, explica Mulkidzhanyan.
Volcán Solfatara, Phlegraean Fields, Italia / CC BY 2.0 / NH53 / Solfatara, Phlegraean Fields.
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No hay vida sin luz
El especialista en energía celular Armen Mulkidzhanyan se ha ocupado durante mucho tiempo del problema del origen de la vida, que tiene venerables tradiciones en la ciencia soviética y rusa. Baste decir que el académico Alexander Oparin es considerado el padre fundador de esta dirección científica en todo el mundo.
Mulkidzhanyan y sus colegas sugirieron que la luz ultravioleta podría ser un factor clave en la selección de las primeras biomoléculas. La atmósfera antigua no contenía oxígeno ni ozono. Conservaba esas biomoléculas que, al principio, podían simplemente calentarse con los rayos del sol sin descomponerse. Esto se evidencia por el hecho de que todas las bases nitrogenadas naturales del ARN tienen esta propiedad. Pero los protoorganismos vivos difícilmente habrían resistido la fuerte radiación cósmica, cree el biólogo. Esto significa que no se puede cuestionar su envío por meteoritos desde Marte a la Tierra.
Los campos geotérmicos que se forman alrededor de los volcanes son adecuados para el origen de la vida. En lugar de agua, como en los géiseres, de las fuentes termales se escapa vapor, saturado de todos los componentes necesarios. Contiene dióxido de carbono, hidrógeno, amoníaco, sulfuros, fosfatos, molibdeno, boratos, potasio, y hay más que sodio. El potasio también predomina en las células de todos los organismos, porque de lo contrario es imposible la biosíntesis de proteínas. Como han demostrado Mulkidzhanyan y sus colegas, el potasio es esencial para el funcionamiento de las proteínas más antiguas. La bioinformática Evgeny Kunin logró calcularlos en 2000 durante la reconstrucción del antepasado común de todos los organismos celulares: LUCA (Último antepasado celular universal).
Las proteínas que codifican los genes LUCA también utilizan iones de zinc como catalizadores o bloques de construcción.
“Los sulfuros de zinc pueden formar todas las bacterias. Curiosamente, los cristales de sulfuro de zinc y un sulfuro de cadmio similar son capaces de reducir el dióxido de carbono bajo luz ultravioleta a moléculas orgánicas potencialmente "comestibles". Por tanto, los primeros organismos vivos pudieron cubrirse con cristales de estos minerales para protegerse de la radiación ultravioleta y conseguir alimento”, explica el científico.
El zinc es volátil, cristaliza lentamente y se precipita, a diferencia del hierro y el cobre, en la periferia de los campos geotérmicos, donde no hace calor.
“En la fría periferia de tales campos, se podrían haber formado 'anillos de vida' alrededor de las fuentes termales”, concluye el investigador.
Los campos geotérmicos todavía existen en la Tierra, a diferencia de Marte, cuyas entrañas se han enfriado. Armen Mulkidzhanyan, junto con el geoquímico Andrey Bychkov de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, estudiaron las condiciones químicas de las fumarolas cerca del volcán Mutnovsky en Kamchatka. Se observan condiciones similares en el Parque Nacional Yellowstone en los Estados Unidos, en los campos geotermales de Lardarello en Italia y Matsukawa en Japón.
Recientemente, se descubrieron rastros de un campo geotérmico de 3.500 millones de años en la región de Pilbara de Australia, el mismo lugar donde se encontraron los rastros más antiguos de comunidades vivas en la Tierra.
Tatiana Pichugina
