Abiogénesis

Concepciones modernas de la abiogénesis

Las hipótesis modernas de la abiogénesis se basan en gran medida en los mismos principios que la teoría de Oparin-Haldane y el experimento de Miller-Urey. Sin embargo, existen sutiles diferencias entre los diversos modelos que se han planteado para explicar la progresión desde la molécula abiogénica hasta el organismo vivo, y las explicaciones difieren en cuanto a si las moléculas orgánicas complejas se convirtieron primero en entidades autorreplicantes que carecen de funciones metabólicas o se convirtieron primero en protocélulas metabolizadoras que luego desarrollaron la capacidad de autorreplicarse.

El hábitat de la abiogénesis también ha sido objeto de debate. Aunque algunas pruebas sugieren que la vida puede haberse originado a partir de la no-vida en los respiraderos hidrotermales del fondo oceánico, es posible que la abiogénesis se produjera en otros lugares, como en las profundidades de la superficie de la Tierra, donde las protocélulas recién surgidas podrían haber subsistido a base de metano o hidrógeno, o incluso en las costas de los océanos, donde los proteinoides podrían haber surgido de la reacción de los aminoácidos con el calor y luego entrar en el agua en forma de gotas de proteína similares a las células.

Algunos científicos han propuesto que la abiogénesis se produjo más de una vez. En un ejemplo de este escenario hipotético, surgieron diferentes tipos de vida, cada uno con arquitecturas bioquímicas distintas que reflejaban la naturaleza de los materiales abiogénicos a partir de los cuales se desarrollaron. Al final, sin embargo, la vida basada en los fosfatos (la vida «estándar», con una arquitectura bioquímica que requiere fósforo) obtuvo una ventaja evolutiva sobre toda la vida no basada en los fosfatos (la vida «no estándar») y se convirtió así en el tipo de vida más extendido en la Tierra. Esta noción llevó a los científicos a deducir la existencia de una biosfera en la sombra, un sistema de apoyo a la vida consistente en microorganismos de estructura bioquímica única o inusual que puede haber existido alguna vez, o posiblemente todavía existe, en la Tierra.

Como demostró el experimento de Miller-Urey, las moléculas orgánicas pueden formarse a partir de materiales abiogénicos bajo las restricciones de la atmósfera prebiótica de la Tierra. Desde la década de 1950, los investigadores han descubierto que los aminoácidos pueden formar espontáneamente péptidos (pequeñas proteínas) y que los intermediarios clave en la síntesis de los nucleótidos de ARN (compuestos que contienen nitrógeno unidos a grupos de azúcar y fosfato) pueden formarse a partir de materiales prebióticos de partida. Esta última evidencia puede apoyar la hipótesis del mundo del ARN, la idea de que en la Tierra primitiva existía una abundancia de vida de ARN producida a través de reacciones químicas prebióticas. De hecho, además de transportar y traducir la información genética, el ARN es un catalizador, una molécula que aumenta la velocidad de una reacción sin consumirse, lo que significa que un solo catalizador de ARN podría haber producido múltiples formas de vida, lo que habría sido ventajoso durante el surgimiento de la vida en la Tierra. La hipótesis del mundo del ARN es una de las principales concepciones de la abiogénesis basadas en la autorreplicación.

Algunos modelos modernos de abiogénesis basados en el metabolismo incorporan los coacervados que contienen enzimas de Oparin, pero sugieren una progresión constante desde las moléculas orgánicas simples hasta los coacervados, específicamente los protobiontes, agregados de moléculas orgánicas que muestran algunas características de la vida. Es de suponer que los protobiontes dieron lugar a los procariotas, organismos unicelulares que carecen de un núcleo distinto y de otros orgánulos debido a la ausencia de membranas internas, pero que son capaces de metabolismo y autorreplicación y susceptibles de selección natural. Entre los ejemplos de procariotas primitivos que aún se encuentran en la Tierra se encuentran las arqueas, que suelen habitar en entornos extremos con condiciones similares a las que pudieron existir hace miles de millones de años, y las cianobacterias (algas azul-verdes), que también florecen en entornos inhóspitos y son de especial interés para comprender el origen de la vida, dada su capacidad fotosintética. Los estromatolitos, depósitos formados por el crecimiento de las algas verde-azules, son los fósiles más antiguos del mundo, que datan de hace 3.500 millones de años.

Siguen existiendo muchas preguntas sin respuesta sobre la abiogénesis. Los experimentos todavía tienen que demostrar la transición completa de los materiales inorgánicos a estructuras como los protobiontes y las protocélulas y, en el caso del mundo del ARN propuesto, todavía tienen que reconciliar las importantes diferencias en los mecanismos de síntesis de las bases de purina y pirimidina necesarias para formar nucleótidos de ARN completos. Además, algunos científicos sostienen que la abiogénesis fue innecesaria, sugiriendo en su lugar que la vida se introdujo en la Tierra a través de la colisión con un objeto extraterrestre que albergara organismos vivos, como un meteorito portador de organismos unicelulares; la hipotética migración de la vida a la Tierra se conoce como panspermia.

La investigación sobre la abiogénesis se ha beneficiado significativamente de la astrobiología, el campo de estudio que se ocupa de la búsqueda de la vida extraterrestre (la vida más allá de la Tierra) y de la comprensión de las condiciones necesarias para la formación de la vida. Las investigaciones astrobiológicas de la luna Titán, por ejemplo, cuya atmósfera carece de oxígeno libre, han revelado la presencia de moléculas orgánicas complejas, lo que ofrece a los científicos una visión de la formación de materiales biológicos en un hábitat prebiótico parecido al de la Tierra primitiva.

Kara Rogers