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domingo, 14 de marzo de 2021

RESTOS DE LA EVOLUCIÓN EN NOSOTROS MISMOS

 



La capacidad de juntar todos los elementos de la vida la tenía la arcilla 

Resolver el misterio del origen de la vida en la Tierra marca una serie de retos qué aparentemente son insalvables. Lo único que tienen los expertos para investigar un fenómeno, qué parece ser único en el universo y que ocurrió hace millones de años, son los restos fósiles, impresiones de la forma de un ser vivo antiguo te quedan en la roca.

   Encontrar estos escasos restos, extráelos de la roca y estudiarlos, es una labor difícil. Los fósiles que se han podido encontrar son solo un fragmento de la gran cantidad de seres vivos qué han caminados sobre este planeta, dejando un lienzo muy grande y oscuro solo con unos pequeños matices de colores. Aunque el panorama que muestra nos da una idea de lo que fue la gran abundancia y variedad de seres vivos que poblaron este planeta.

   Afortunadamente, las nuevas tecnologías, están abriendo una posibilidad de estudiar el pasado evolutivo de las especies a través del propio DNA. Las moléculas que contiene nuestra información genética también guardan los pasos sucesivos que han llevado nuestros antepasados para llegar a lo que somos hoy. El avance de nuestra comprensión sobre cómo se originó la vida en una Tierra inicial se trata de entender a través de las primeras moléculas de materia inerte que se fueron uniendo para crear moléculas cada vez más grandes y, por casualidad, han podido desarrollar alguna función útil que favoreció a la vida.

Las primeras formas de vida surgieron en un lugar parecido

 Jack Szostak, premio nóbel, y su equipo llevan más de veinte años experimentando con moléculas que terminaron por desarrollarse en ARN. Buscan obtener nucleótidos en solución para enlazarlos luego en cadenas cortas de ARN. Enhebrarlos en una cadena resulta más sencillo que conseguir que hagan copias de si mismas, una vez constituidos. Para lograrlo hay que uncir al menos una treintena de esos nucleótidos, longitud mínima requerida para que la molécula de ARN adquiera una nueva propiedad: Favorecer reacciones químicas que produzcan moléculas que puedan realizar una labor útil para crear la vida. Esto es: que se convierta en catalizador y, de ese modo, promueva la activación de reacciones químicas; en particular, la reproducción del ARN en dos copias idénticas.

Para forjar, en los primeros momentos, dos hebras de ARN de una treintena de nucleótidos (unidades que forma dichas moléculas) pudo contarse, con seguridad, con la presencia de arcilla para ayudar a que ocurriera el proceso. Un material arcilloso, la montmorillonita, parece el más indicado. En un escenario verosímil, los nucleótidos sueltos, que flotaran en un líquido, serían bombeados hacia la arcilla. Con esta se enlazarían débilmente y allí persistirían. En zonas arcillosas se formarían, pues, cadenas de 30 o más nucleótidos, que en razón de su frágil unión podrían romperse con facilidad. De alcanzarse alguna suerte de concentración de estas cadenas, que luego quedaran englobadas en una burbuja de líquido rica en lípidos, tendríamos los primeros componentes de una protocélula. Adquiriría esta una doble pared de lípidos con pequeñas cantidades de ARN en su interior. Para funcionar, la célula necesitaría energía, lo que implicaba disponer de una maquinaria química apropiada. En el interior de las esferas habría, pues, distintos tipos de moléculas.

Hace más de 4600 millones de años se formó una proto-Tierra a partir de la coalescencia de planetesimales (cuerpos pequeños de rocas y gases congelados que se condensaron en el plano de la eclíptica, la región plana del espacio donde orbitan todos los planetas). El nuevo planeta comenzó una transformación radical. Hace unos 4560 millones de años, la Tierra empezó a dividirse en capas, cuya región más interna era un núcleo compuesto de hierro y níquel, rodeado por una región de menor densidad llamada manto. Estaba envuelta en una atmósfera de vapor y dióxido de carbono. Pese a carecer de agua en la superficie, pudo haber almacenado un gran volumen en su interior y hallarse en la atmósfera en forma de vapor. Los elementos ligeros se transfirieron hacia arriba y los más pesados se asentaron en el suelo.

Las varias hipótesis plausible sobre el origen de la vida en el contexto global de las condiciones de la Tierra temprana pueden explicar cómo ocurrieron estos procesos: primera, hubo múltiples microambientes que contribuyeron a la construcción de bloques componentes de la vida; segunda, hubo catalizadores minerales que pudieron promover algunas reacciones químicas y, así, crear redes de reacciones prebióticas que condujeron a un metabolismo moderno; tercera, se requirieron múltiples procesos de transporte local y global, esenciales para concatenar reacciones que ocurrían en lugares diversos; y cuarta, la diversidad global y la selección local de reactivos y productos aportaron mecanismos para la generación de la mayoría de los distintos bloques de construcción necesarios para la vida.

Uno de los requisitos previos críticos para el origen de la vida sobre la Tierra era que tuviera gases atmosféricos reductores para permitir la formación de moléculas prebióticas. Para la vida en la Tierra, las fuentes primarias de energía proceden de reacciones termonucleares de fusión del Sol. Con mucho, la forma más común en que la vida adquiere energía solar es a través de la fotosíntesis, proceso en el que la luz aporta energía para convertir dióxido de carbono y agua en compuestos de carbono complejos con muchos enlaces químicos que almacenan energía. Con la rotura de estos enlaces se libera energía.

De todas las moléculas que integran la vida en la Tierra, ninguna es más importante que el agua; agua en fase líquida. La vida en nuestro planeta consta de moléculas que sólo pueden subsistir y realizar funciones si están sumergidas en agua. Mientras que el número de moléculas halladas en los organismos es inmenso, se reducen a solo cuatro clases los tipos empleados por la vida: lípidos, hidratos de carbono, ácidos nucleicos y proteínas.

En el verano de 2012 se publicó un artículo en el que se demostraba la presencia de vida hace, por lo menos, 3400 millones de años. Se apoyaba en fósiles microscópicos, del tamaño y forma de un tipo especial de bacteria que vive todavía en la Tierra. La forma más antigua de vida medraba en el mar, necesitaba azufre para subsistir y moría prestamente si quedaba expuesta a moléculas de oxígeno. Hoy la vida es una forma basada en el carbono, pero en su origen tuvo al azufre en el centro.

Los fósiles descubiertos proceden de un entorno con temperaturas elevadísimas. Vivieron en un planeta sin continentes, sin tierra firme, salvo cadenas efímeras de islas volcánicas. En ese mundo apareció la vida y pugnó por conservarse. Descendemos de esa cuna y portamos las cicatrices y genes de un origen de la vida abundante en azufre.

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El artículo siguiente fue publicado en la revista The Scientist el  16 de noviembre de 2015, por Jef Akst. En estos momento, donde ya hemos ...