El origen de la vida (entrevista a Robert Shapiro)

El origen de la vida es uno de esos grandes misterios que la inquisitiva mente humana trata de resolver. Forma parte de nuestras inquietudes fundamentales, como demuestra que haya sido objeto de especulaciones tanto religiosas como científicas. El Génesis resuelve la cuestión con la creación en 6 días (el séptimo de descanso) de todas las criaturas completas, armadas y listas para desenvolverse en el mundo, por Dios. La teoría evolutiva, que trata de retrotraernos por sucesivas aproximaciones inversas al origen de las especies, y, como es natural, al origen de la vida misma, nos habla de miles de millones de años de cambios, ora graduales, ora abruptos, que llevaron desde la materia inorgánica a la biosfera en todo su diverso esplendor. Los biólogos evolucionistas no han dudado en señalar al primer replicante como primer paso ascendente en la escalera de la creación (no divina, sino del relojero ciego). Este primer replicante no sería el ADN cuya estructura y función Francis Crick y James Watson desentrañaron, sino, presumiblemente, la molécula hermana melliza del mismo, el ARN. Esto lo propuso el propio Crick, en vista de la capacidad de dicha molécula para autoreplicarse. Pero también Crick, junto con otro científico, Leslie Orgel, propuso a principios de los 80 la controvertida idea de que la vida hubiera venido de fuera, pero no de cualquier forma, sino enviada por alguna civilización extraterrestre. Dicha idea recibió el nombre de Panspermia dirigida, y no surgió de otra evidencia que la ausencia de evidencia: no hay rastro alguno de procesos químicos que hubieran precedido al ARN, y dicha molécula no se autoensambla sola ni aunque le dejen mil millones de mundos y mil millones de años en cada mundo para formarse. No fueron nucleótidos lo que encontró Stanley Miller en su caldo primordial de laboratorio, cuando sacudió una solución inorgánica con descargas eléctricas, sino aminoácidos. Y además, una vez autoensamblada ¿qué?, ¿cómo evolucionaría hasta una simple –nada simple- célula bacteriana?

Las células son auténticas industrias en las que el dinamismo surge de la interacción constante de miles de moléculas entre sí. Es por ello que muchos bioquímicos empiezan a creer que la vida no se originó por la aparición súbita y casi milagrosa de una gran molécula de ARN –o de cualquier otro tipo- sino por la imbricación de reacciones químicas favorables energéticamente en un entorno relativamente seguro. A falta de paredes celulares bien podría valer un lugar debidamente acotado por la madre geología, tal como una charca. Entre dichos bioquímicos Robert Shapiro representa un papel destacado. Recientemente publicó un trabajo en Scientific American que supone la constatación de una importante revisión del paradigma hasta hace poco vigente. La vida pudo evolucionar a partir de reacciones químicas, de la interacción antes que de la construcción, o más bien generación espontánea “de primera generación”. Es más fácil imaginar una célula creada a partir de la unión de diversos procesos bioquímicos previos que termina por “crear” sus replicantes que un replicante que termine por “crear” su célula.

Robert Shapiro ha tenido la gentileza de respondernos unas preguntas. Gracias a Mary por ponerlas en un correcto inglés.

En inglés:

1.-First of all…what is life?

This question can be asked in three words (four in Spanish) but requires an essay for an answer.Carol Cleland and Christopher Chyba have explained (see Origins of Life and Evolution of the BIosphere, Vol. 32, p 387-393, 2002) that no real definition is possible until we encounter a kind of life that is different than our own. All known life on Earth shares the same biochemistry. Yet Carl Sagan has attempted (in editions of the Encyclopedia Brittanica earlier than the present one, under the title "Life") to classify attempted definitions. He explained Physiological, Metabolic , Biochemical, Genetic and Thermodynamic definitions. I most favor the last one, which emphasizes that life uses energy to produce order from disorder. But we will need to find (or build!) a second example of life to get a satisfactory answer

2.-Do you think life is a miracle (something very improbable) or rather something inevitable (and then, very probable)?

I believe that life is probable if a certain set of environmental conditions is met: energy, chemicals that can absorb the energy to form cycles of reactions, and a suitable solvent to permit reactions. Hopefully, there are many worlds that can meet these requirements.

3.-Could life had come from outside our world? Do you think that there is life as we know on other planets?

It is possible that our life came here from another world (this is called panspermia), but it is simpler and more likely to assume that it started here. If Earth life traveled to a nearby world such as Mars by panspermia, and it survived, then it would be similar to our own.

4.-Our life is based on carbon and uses oxygen for its reactions. Do you think that a life based on other fundamental elements is possible?

Oxygen is not essential for Earth life. Some simple organisms use other chemicals in place of it. In theory, elements other than canbon could be used as a basis for life. Glasgow chemist Graham Cairns-Smith has proposed life based on clay minerals. A report from the U.S. National Research Council "The Limits of Organic Life in Planetary Systems" (National Academies Press, Washington, 2007) discusses other possibilities.

5.-If life emerge from linked chemical carbon-reactions, do you think that a life on earth based on a complete different architecture is possible?

Yes. See my answer #4 about clay life. Paul Davies and others are also searching for alternative life forms on Earth.

6.- If replication was not the first step of life ¿When, how and why do you think life started to replicate itself?

There is a difference between replication and reproduction. Reproduction began when the first simple cell split. Replication requires a long, information-bearing molecule which can be copied.. A considerable amount of evolution was necessary before life learned how to prepare such molecules and store information in them.

7.- How do you imagine the beginning of evolution?

Many of us think that chemical evolution came before Darwinian evolution. Chemical evolution began when the first energy-driven cycles were formed. Darwinian evolution presumably began when simple organisms started to compete with one another. This is not my area of expertise.

En español:

1.-En primer lugar...¿Qué es la vida?

Esta pregunta puede ser formulada en tres palabras (cuatro, en español), pero requeriría un ensayo para su respuesta. Carol Cleland y Christopher Chyba han explicado (véase Orígenes de la Vida Humana y Evolución de la Biosfera, vol. 32, p 387-393, 2002) que ninguna definición es posible hasta que no encontremos un tipo de vida diferente al nuestro. Toda vida conocida en la Tierra comparte la misma bioquímica. Sin embargo, Carl Sagan intentó (en las ediciones de la Enciclopedia Británica anteriores a la actual, bajo el título "La vida") clasificar las tentativas de definición. Explicó las definiciones fisiológicas, metabólicas, bioquímicas, genéticas y termodinámicas. Yo estoy más a favor de la última, que hace hincapié en que la vida utiliza la energía para producir orden a partir del desorden. Pero tendremos que encontrar (o crear) un segundo ejemplo de vida para obtener una respuesta satisfactoria.

2.-¿Cree usted que la vida es un milagro (algo muy improbable) o más bien algo inevitable (y entonces, muy probable)?

Creo que la vida es probable si un cierto conjunto de condiciones ambientales se cumple: energía, productos químicos que pueden absorber la energía para formar ciclos de reacciones, y un disolvente adecuado para permitir dichas reacciones. Con un poco de suerte, habrá muchos mundos que puedan cumplir estos requisitos.

3.-¿Podría la vida haber llegado de fuera de nuestro mundo? ¿Cree usted que hay vida tal como la conocemos en otros planetas?

Es posible que nuestra vida viniera de otro mundo (a esto se le llama panspermia), pero es más simple y más probable suponer que empezó aquí. Si la vida de la tierra viajara a un mundo cercano tal como Marte por panspermia, y sobreviviera, entonces sería similar a la nuestra.

4.-Nuestra vida se basa en el carbono y utiliza oxígeno para sus reacciones. ¿Cree que una vida basada en otros elementos fundamentales es posible?

El oxígeno no es esencial para la vida terrestre. Algunos organismos simples utilizan otros productos químicos en su lugar. En teoría, se podrían utilizar como base para la vida elementos distintos del carbono. El químico de Glasgow Graham Cairns-Smith ha propuesto una vida basada en minerales arcillosos. Un informe del Consejo Nacional de Investigación de EEUU "Los límites de la vida orgánica en los sistemas planetarios" (National Academies Press, Washington, 2007) analiza otras posibilidades.

5.-Si la vida emerge de reacciones químicas enlazadas del carbono, ¿Cree que es posible una vida en la tierra sobre la base de una arquitectura diferente?

Sí. Vea mi respuesta a la pregunta 4 sobre la vida basada en la arcilla. Paul Davies y otros están investigando formas alternativas de vida en la tierra.

6 .- Si la replicación no fue el primer paso de la vida ¿Cuándo, cómo y por qué piensa que la vida comenzó a replicarse a sí misma?

Hay una diferencia entre la replicación y la reproducción. La reproducción empieza cuando la primera célula simple se divide. La replicación requiere una larga molécula portadora de información que pueda ser copiada... Una cantidad considerable de evolución fue necesaria antes de que la vida aprendiera a preparar esas moléculas y a almacenar información en ellas.

7.- ¿Cómo se imagina el comienzo de la evolución?

Muchos de nosotros pensamos que la evolución química precedió a la evolución darwiniana. La evolución química comenzó cuando los primeros ciclos impulsados por la energía se formaron. La evolución darwiniana presumiblemente comenzó cuando los organismos simples comenzaron a competir unos con otros. Esta no es mi área de especialización.