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¿Cuál es el origen de la vida?
Hace más de cien años, Luis Pasteur y
otros demostraron la insensatez de la abiogénesis, o sea la
transformación de materia no viviente en organismos vivos. Los biólogos
dicen ahora sencillamente: “La vida sólo proviene de la vida”. Sin
embargo, los científicos generalmente aceptan el concepto de que la
vida se desarrolló en forma abiológica en una Tierra primordial. Al
hacer esto, afirman convenientemente que las condiciones en un “mundo
primordial” eran favorables para la generación espontánea de la vida.
Otros teorizan que tal vez la vida fue
importada a la tierra desde el espacio exterior. Pero mientras la
tierra está poblada por millones de especies diferentes de organismos,
no hay evidencias de vida en ninguna parte del sistema solar. Y más
allá de él, hay tres y medio años luz de espacio vacío hasta la estrella
más cercana, Alfa de Centauro.
La última opción lógica para el origen
de la vida es la creación por un Creador sobrenatural. Pero la ciencia,
en su intento de explicarlo todo por medio de leyes naturales, rechaza
el concepto de la creación alegando que está fuera del ámbito
científico.
La vida no es una entidad tangible
La vida no es una entidad tangible; no
la podemos poner en una probeta o manipularla. Sólo vemos la “vida” en
asociación con clases singulares de materia que tienen la capacidad de
crecer y dividirse en réplicas y son capaces de responder a diversos
estímulos externos y de utilizar la luz o la energía química para
realizar todas estas cosas.2
El término vida tiene
significados diferentes, según se trate de un organismo, un órgano o una
célula. Los órganos humanos pueden seguir viviendo después de la
muerte de una persona si, dentro de cierto tiempo, son transplantados
en otra persona viviente. La supervivencia de un hígado, un riñón o un
corazón transplantado significa algo muy diferente de la “vida” humana.
Además, la vida de cada órgano depende de la vitalidad de sus células.
Todas las manifestaciones de la vida dependen de las células vivas, la
unidad más fundamental de la materia viviente. Cuando se diseca una
célula, queda una colección de estructuras sub-celulares muy complejas,
pero sin vida: membranas, núcleos, mitocondrios, ribosomas, etc.
¿Existe un continuo no interrumpido
entre la materia viviente y la no viviente, como pareciera que algunos
afirman? Si fuera así, el tema del origen de la vida sería discutible.
El pasar de un estado al otro sería muy similar a otras transformaciones
químicas. Entre los ejemplos de organismos que supuestamente hacen de
puente sobre el abismo entre lo viviente y lo no viviente están los
virus, los priones, los micoplasmas, las ricketsias y las clamidias.
En realidad, los virus y los priones son
entidades biológicamente activas pero no vivientes. El término “virus
vivo” es un nombre equivocado, aun cuando un virus es un agente
biológicamente activo que infecta las células vivas. Los priones son
proteínas singulares que tienen la capacidad de alterar la estructura de
otras proteínas.3 Las proteínas así cambiadas a su vez adquieren una
actividad similar a la de los priones, creando un efecto de alteración
de proteínas semejante al del dominó. Esta propiedad de los priones los
transforma en infecciosos. Para su reproducción, los priones, al igual
que los virus, necesitan células vivas.
Por otro lado, entre los organismos
vivos más pequeños se hallan las ricketsias, clamidias y micoplasmas
Los dos primeros tienen serias deficiencias metabólicas y sólo pueden
existir como parásitos intracelulares. Existe una gran brecha entre la
materia viva y la no viviente, lo cual se refleja mejor en nuestra incapacidad de producir vida en el laboratorio a partir de la materia no viviente.
La composición de la materia viviente
Estructuralmente, la materia viviente está compuesta por una combinación de agua y de moléculas sin vida
grandes y frágiles, proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos y
lípidos. La Tabla 1 enumera la composición química grosera de una célula
bacterial típica, Escherichia coli.
El agua sirve como medio en el cual
ocurren todos los cambios químicos. Las proteínas y los lípidos son los
principales componentes estructurales de las células. Las proteínas
también controlan todos los cambios químicos. No puede existir vida sin
cambios químicos. Es básico saber la manera en que las proteínas
interactúan con los cambios químicos para comprender la base química de
la vida.
La estructura de las proteínas:
Una analogía del lenguaje
Las proteínas se dan en miles de formas,
cada una con propiedades químicas y físicas singulares. Esta
diversidad se debe a su tamaño, pues cada proteína puede contener
centenares de aminoácidos, y existen 20 aminoácidos diferentes. Lo que
cada proteína es capaz de hacer depende del orden en el cual están
ligados sus aminoácidos. Para comprender esta característica de la
biología, consideremos la analogía con el lenguaje escrito.
En cualquier idioma, el significado de
las palabras depende de la secuencia de las letras. En castellano,
tenemos 29 letras. Con ellas se forman las palabras. Se estima que
alrededor de 500.000 combinaciones de letras se reconocen como palabras
significativas. Con un poco de esfuerzo, se podrían producir otras
500.000 o más combinaciones sin sentido. En forma similar, los millones
de proteínas diferentes representan una pequeña fracción de todas las
combinaciones posibles de los aminoácidos.4
Cuando se cometen errores de ortografía,
el significado de las palabras es confuso o se pierde. De la misma
manera, para que las proteínas actúen adecuadamente, sus aminoácidos
deben seguir uno tras otro en el orden correcto. Los resultados de las
alteraciones en la secuencia de los aminoácidos pueden ser drásticos. La
proteína que lleva el oxígeno a la sangre, la hemoglobina, está
constituida por cuatro cadenas de más de 140 aminoácidos cada una. En
la anemia de células falciformes, una enfermedad hereditaria, aparece
un aminoácido alterado en la sexta posición de una secuencia específica
de 146. Este cambio produce distorsiones de los glóbulos rojos de la
sangre, que resultan en anemia y muchos otros problemas.
La información genética
y las secuencias de aminoácidos
¿Cómo sabe el aparato que fabrica
proteínas las secuencias correctas de los aminoácidos para cada una de
los miles de proteínas? Los cromosomas de cada célula son bibliotecas
llenas de precisamente tal información. Cada tomo de esta biblioteca es
un gen. Cuando las células necesitan una determinada proteína, se
activa el gen de la proteína y comienza la síntesis. Los detalles de
este proceso se pueden encontrar en cualquier texto actual de biología o
bioquímica. Aquí es suficiente notar que tienen que ocurrir más de
cien eventos químicos separados para que ocurra la síntesis de la
proteína.
Todas las manifestaciones de la vida
dependen de cambios químicos. Estos cambios ocurren cuando los racimos
atómicos (moléculas) ganan, pierden, o reacomodan los átomos. Una clase
de proteínas, las enzimas, ligan moléculas específicas y facilitan sus
transformaciones químicas. En E. coli, hay unos 3.000 diferentes tipos de enzimas, que facilitan 3.000 diferentes cambios químicos.
Las enzimas aceleran las reacciones
enormemente. Esto podría ser un problema inmenso, porque una vez que se
completó la reacción, alcanza su punto final —conocido como
equilibrio— y no siguen ocurriendo cambios químicos. Como la vida
depende de cambios químicos, cuando todas las reacciones alcanzan sus
puntos finales, la célula muere.
Sorprendentemente, en la materia viva ninguna de estas reacciones llega alguna vez a su punto de equilibrio.
Esto es así, porque las transformaciones químicas están interligadas,
de modo que el producto de un cambio químico forma la sustancia de
partida para el siguiente. Si las moléculas biológicas estuvieran
representadas por letras mayúsculas del alfabeto, una secuencia de
conversiones químicas se vería como en la Figura 1 a continuación.
Esta secuencia, o “sendero bioquímico”
se asemeja a una línea de montaje industrial. El producto final de este
sendero específico, la sustancia F, la utiliza la célula, por lo tanto
no se acumula. En la materia viviente, se sigue con atención el rastro
de cada una de las millones de moléculas (ver Tabla 1). Cualquier
escasez o exceso resulta en un ajuste inmediato de la proporción de las
transformaciones químicas.
Una célula viva la materia está
organizada en jerarquías sucesivamente más complejas, como sería el
caso de las letras que componen palabras, y las palabras conforman
oraciones, y las oraciones arman capítulos, y los capítulos forman un
libro. La interdependencia entre los componentes celulares en la
dirección ascendente es paralela a las relaciones lógicas del lenguaje
escrito entre letras, palabras y oraciones, hasta llegar al nivel de
libro.
Sin embargo, en biología el grado de
tolerancia de los errores es mucho menor. Las palabras mal escritas,
las oraciones confusas o párrafos faltantes pueden no ser suficientes
para que un documento sea inútil. Pero dada la estrecha
interdependencia funcional de sus componentes, las células estarían con
dificultades muy grandes si no tuvieran todas sus partes integrantes.
También hay una complementación
horizontal entre los componentes de las células. Por ejemplo, las
proteínas no se pueden fabricar sin la asistencia de los ácidos
nucleicos, y los ácidos nucleicos no se pueden hacer sin proteínas.
Desde una perspectiva de evolución química, este problema se parece al
clásico problema del “huevo o la gallina”.
Cada sendero biosintético alimenta
sucesivos niveles más complejos de organización de la materia. Cada
sendero está regulado de modo que sus productos sean adecuados para las
necesidades de la célula. La vida de la célula depende de la operación
armoniosa y casi simultánea de sus muchos componentes. Durante un
crecimiento equilibrado, existe un estado estable: es decir, hay sólo
perturbaciones mínimas en el flujo de la materia a lo largo de los
senderos. Como a ninguna de las reacciones se le permite llegar a su
punto final, cada una de las miles de reacciones químicas interligadas está en un estado estable no equilibrado.
Esfuerzos de la química evolucionista
Si hay fuerzas de la naturaleza que
producen la vida, deberíamos buscar con diligencia hasta descubrirlas y
enjaezarlas. Si la abiogénesis es posible, debería poder ser utilizada
para restaurar células, órganos y aun organismos muertos a la vida.
¿Quién discutiría que crear materia viva, o revertir la muerte, no sería
el logro científico más importante de la humanidad?
Sin embargo, la historia de la
bioquímica sugiere que esto es poco probable. En la década de 1920,
cuando Oparin y Haldane propusieron por primera vez que la vida se
originó espontáneamente sobre una tierra primordial, la bioquímica
estaba en su infancia. El concepto mismo era una elaboración de la idea
de Darwin de que la vida surgió en alguna laguna tibia.5 El primer
sendero metabólico fue descrito recién en la década de 1930. La
estructura y las funciones del material genético comenzó a comprenderse
en la década de 1950. La primera secuencia de aminoácidos para formar
una proteína, la insulina, fue trazada en 1955 y la primera secuencia
nucleótida del cromosoma de un organismo vivo se publicó en 1995.
A medida que se comenzó a comprender
mejor la base química de la vida, resultó ser mucho más compleja de lo
que originalmente se imaginó, y la sugerencia previa de la abiogénesis
debió haber sido reconsiderada. En cambio, la ciencia se embarcó en un
viaje de medio siglo para demostrar experimentalmente la plausibilidad
de la abiogénesis espontánea.
El primer experimento que sugería la
plausibilidad de la evolución química fue hecho por Stanley Miller,
quien en 1953 informó acerca de la síntesis de aminoácidos y otras
sustancias orgánicas bajo condiciones primordiales simuladas.6
Posteriormente, surgió una sub-disciplina, que proveyó evidencia de
laboratorio para la producción de 19 de los 20 aminoácidos y cuatro o
cinco bases nitrogenadas necesarias para la síntesis de los ácidos
nucleicos, los monosacáridos y los ácidos grasos, todos bajo diversas
condiciones primordiales hipotéticas.7 Todas estas sustancias son los
componentes con los cuales se forman los grandes biopolímeros,
proyectando la posibilidad de la producción primordial de biopolímeros.
Sin embargo, no se pudo demostrar
realmente el enlace de los bloques constructivos en cadenas de
polímeros. Cada eslabón entre las sustancias del tipo de bloques
constructivos requiere la eliminación de agua. Esto es casi imposible en
el ambiente acuático de los hipotéticos océanos primordiales. Además,
las secuencias en que se encadenan para formar las proteínas, o los
nucleótidos en los ácidos nucleicos, son lo que determinan la función
de estos biopolímeros. Fuera de la materia viviente, no hay mecanismos
conocidos para asegurar secuencias significativas y reproducibles de
proteínas o ácidos nucleicos.
Bajo condiciones primordiales simuladas
se produjeron sustancias similares a las proteínas calentando polvos de
aminoácidos a altas temperaturas. Sin embargo, estos “proteinoides”
eran aminoácidos enlazados al azar por ligaciones no naturales8 y
tenían muy poco parecido a las proteínas reales.
Los nucleótidos —bloques de construcción
de los ácidos nucleicos— no se han sintetizado todavía bajo
condiciones primordiales simuladas. Esta es una tarea formidable, que
requiere agregar una base de purina o de una pirimidina a un azúcar y
eso a un fosfato. El desafío aquí no es sólo eliminar el agua, sino que
estos tres componentes se enlacen en docenas de maneras diferentes.
Todas las combinaciones menos una son biológicamente irrelevantes.
Demás está decir que los ácidos nucleicos no han sido sintetizados.
Pero esto no ha impedido a que muchos
científicos postulen que las células vivas más tempranas contenían
principalmente ácidos ribonucleicos. Esta hipótesis de un “mundo de
ARN” ganó popularidad después que se descubrió que ciertas moléculas de
ARN estaban dotadas de ciertas virtudes catalizadoras. Hasta entonces,
se creía que la catálisis era el campo exclusivo de las proteínas.
Aunque no es posible producir
biológicamente biopolímeros utilizables bajo condiciones primordiales
simuladas, podemos obtenerlos de las células que una vez vivieron.
Mezclando estos biopolímeros aislados se produjo un atajo a la evolución
química, haciendo posible que se pruebe si la vida puede comenzar a
partir de una mezcla tal. Pero en estos preparativos todo está en
equilibrio. Como la vida ocurre sólo cuando todos los eventos químicos
dentro de una célula están en un estado de no equilibrio, lo mejor que
se puede lograr por este método es reunir células muertas.
Cómo crear materia viviente
Tú puedes saber exactamente cómo crear
materia viviente: Primero, diseña y sintetiza unos pocos miles de
máquinas moleculares diferentes que sean capaces de convertir
sustancias sencillas, disponibles comúnmente en el ambiente, en
biopolímeros complejos. Segundo, asegúrate que tales dispositivos sean
capaces de una auto–reproducción precisa. Tercero, asegúrate que estas
unidades puedan sentir su ambiente y ajustarse a los cambios en él.
Entonces, sólo es cuestión de comenzar centenares de senderos
bioquímicos simultáneamente, manteniendo un estado de no equilibrio en
cada conversión química, asegurando la continua disponibilidad del
suministro de materia prima inicial y proveyendo una eliminación
eficiente de las sustancias de deshecho.
Un requisito mínimo para crear tales
dispositivos biológicos complejos es una familiaridad absoluta con los
niveles atómico y molecular. También necesitarás tener grandes ideas
con respecto a los usos que se harán de estas máquinas vivientes
complejas (esperamos que esté en proporción con el esfuerzo invertido en
crearlas).
El formar células vivas requiere un control absoluto
sobre cada molécula, grande o pequeña. Y la ciencia carece de esta
capacidad. Los químicos pueden manipular grandes números de moléculas
de una forma a otra, pero no pueden transportar moléculas selectas a
través de las membranas para invertir las condiciones de equilibrio.
Por eso no podemos revertir la muerte.
Así que, ¿de qué modo se originó la vida
sobre la Tierra? Este artículo ha revelado la gran discrepancia entre
la bioquímica de la materia viviente y las afirmaciones de los que
quieren explicar sus orígenes por abiogénesis espontánea. Cincuenta
años de investigación bioquímica han demostrado inequívocamente que bajo
cualquier condición, la abiogénesis espontánea es una imposibilidad.
Es sólo cuestión de tiempo antes que el edificio llamado “evolución
química” colapse bajo el peso de los hechos.
Para el creyente en el informe de la
creación registrado en la Biblia, la afirmación de que sólo el Creador
puede producir vida, no es un argumento del “Dios de las brechas”.
Tenemos una idea bastante clara de lo que hace falta para crear la vida,
sólo que no podemos hacerlo. Es una afirmación de que la vida no puede
existir aparte de Dios. En realidad, la vida misma llega a ser una
evidencia de un Creador omnisapiente que escogió crear la vida y
compartirla con nosotros.
__________
George T. Javor (Ph. D., Columbia
University) enseña bioquímica en la Universidad Loma Linda, Loma Linda,
California, EE. UU. El Dr. Taylor puede ser contactado, en Inglés, via
email a gjavor@llu.edu.
Notas y referencias
1. S. Lander y otros 253, “Initial sequencing and analysis of the human genome”, Nature 409 ( 2001):2001. Ver también J. C. Vent y otros 267, “ The sequence of the human genome”, Science: 291(2001):1304.
2. Este análisis de la vida puede parecer demasiado
materialista para quienes perciben que la Biblia enseña un punto de
vista diferente de estilo de vida: uno que no insiste que debe estar
asociado con la materia. Aunque bien pueden existir realidades más
grandes que la vida que son inaccesibles para nosotros, en lo que se
refiere a la ciencia, nosotros experimentamos la vida sobre la Tierra
sólo en asociación con la materia. La Biblia apoya la idea de que la
vida como la conocemos sobre la Tierra está asociada con la materia.
Dice Génesis 2:7: “Entonces Jehová Dios formó al hombre del polvo de la
tierra, y sopló en su nariz aliento de vida, y fue el hombre un ser
viviente”. La combinación del aliento de vida con el polvo de la tierra
dio origen a la persona humana. En forma similar, una persona muere
cuando “sale su aliento, y vuelve a la tierra; en ese mismo día perecen
sus pensamientos” (Salmo 146:4). El “volver a la tierra” señala el
punto final de la existencia humana. Aunque “sale su aliento”, la vida
de la persona no sigue. Aunque se puede especular sobre el significado
del “aliento de vida” y del “aliento” de la persona, es claro que la
vida no continúa después de la muerte. La Biblia no menciona nada acerca
de formas de vida fuera del cuerpo. Por lo tanto, el aceptar la base
material de la vida sobre la Tierra no hace que seamos materialistas.
3. S. B. Prusiner, “Prion Diseases and the BSF Crisis”, Science 278 (1997): 245.
4. El número posible de secuencias diferentes para una
proteína con 100 aminoácidos es 1,2 x 100130, o ¡12 seguido de 129
ceros!
5. F. Darwin, The Life and Letters of Charles Darwin (New York: D. Appleton, 1887), II: 202. Carta escrita en 1871.
6. S. L. Miller, “A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions”, Science 117 (1953): 528.
7. C. B. Thaxton, W. L. Bradley y R. L. Olsen, The Mystery of Life’s Origins (New York: Philosophical Library, 1984), p. 38.
8. S. W. Fox y K. Dose, Molecular Evolution and the Origins of Life (New York: Marcel Dekker Publishing Co., 1977), segunda edición
![Tanto las Sagradas Escrituras como la naturaleza proceden de la divina palabra [...,] dos verdades no pueden contradecirse mutuamente.](http://files.biblicamente.webnode.com/system_preview_small_200000345-13a2f149e9/galileo.jpg)
