Cuaderno de Ciencias

Científicos creen haber encontrado la receta de la vida

Desde hace años, los biólogos dibujaban un escenario como este para la aparición de la vida en la Tierra. Rocas, agua y un fluido alcalino caliente rico en gas hidrógeno que fluía hacia el mar desde fumarolas hidrotermales en el fondo del océano.

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Esos eran los ingredientes para el éxito y, sin embargo, la receta para cocinar la vida no quedaba del todo claro. ¿Cómo surgieron las primeras células en estos afloramientos hidrotermales? ¿Y cómo pudieron luego abandonar la seguridad de ese ambiente en las profundidades para colonizar el mar?

Dos científicos europeos acaban de detallar cómo pudo ser este proceso en un artículo publicado en la revista Cell. Los autores (Nick Lane, de la University College de Londres, y Bill Martin, de la Universidad de Düsseldorf en Alemania) creen que la respuesta se encuentra en el origen de las bombas celulares de iones.

Estas bombas (ver bomba sodio-potasio) son las proteínas que se encargan de regular el flujo de iones a través de la membrana celular, que como sabréis es la barrera que separa a la célula del mundo exterior.

Cuando la vida surgió en forma de protocélulas, estas debieron necesitar vastas cantidades de energía para construir su metabolismo y lograr su replicación, ya que las enzimas que catalizan estas reacciones específicas en las células de todos los seres vivos aún no habían aparecido. Pero entonces, ¿de dónde vino toda esa energía? ¿Y cómo lograron esas protocélulas aprovecharla para crear la química orgánica necesaria para la aparición de la vida?

Ambos autores explican en el trabajo ambas cuestiones. No solo de dónde surgió la energía, sino también por qué toda la vida que conocemos la conserva de una forma peculiar, en forma de gradientes de iones que pasan a través de las membranas celulares. Gracias a estos gradientes electroquímicos, las sustancias pueden pasar desde y hacia ambos lados de las membranas celulares, produciendo energía aprovechable en el proceso gracias a la enzima ATP.

Lane y Martin sostienen que el encuentro en los alforamientos subacuáticos, de agua alcalina saturada en hidrógeno por un lado, y agua oceánica ácida por otro, produciría un gradiente natural de protones a través de las finas "paredes" minerales de algunas rocas ricas en elementos catalíticos como el hierro y el azufre.

Esta combinación podría crear las condiciones adecuadas para convertir el dióxido de carbono y el hidrógeno en moléculas orgánicas que contuvieran carbono, las cuales posteriormente podrían reaccionar entre sí formando bloques de construcción básicos para la vida como los nucleótidos y los aminoácidos.

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Las rocas presentes en los afloramientos hidrotermales de las profundidades marinas contienen auténticos laberintos de poros, de paredes diminutas y delgadas, que podrían haber actuado como protocélulas tanto produciendo el gradiente de protones como concentrando las moléculas orgánicas simples creadas en aquel ambiente. De este modo, las rocas habrían tenido un papel fundamental en la creación de proteínas complejas como los aminoácidos y en la del ácido nucleico ARN.

Estas protocélulas rocosas habrían estado inicialmente bordeadas por membranas orgánicas porosas. Pero para escapar a los océanos liberándose de las rocas, estas membranas tendrían que estar selladas, lo cual a su vez cortaría el gradiente natural de protones, con lo que llegamos al clásico problema del huevo y la gallina.

Ambos autores solucionan este dilema con el desarrollo por parte de la protocélulas de una proteína simple (llamada antiportero) que emplearía el flujo de protones hacia el interior de la célula para bombear los iones de sodio hacia el exterior. Esto les permitió prescindir de los poros y hacerse paulatinamente impermeables a los grandes iones de sodio, antes que a los protones que eran más pequeños.

De este modo, las células que desarrollaron la proteína de bombeo de sodio eran capaces al mismo tiempo de beneficiarse del gradiente natural de protones de los afloramientos para generar energía. Los antiporteros crearon a su vez gradientes de sodio, y para cuando la membrana se cerró completamente, las células podían operar sus gradientes de sodio y ser libres para abandonar los afloramientos.

Lane y Marin encontraron la inspiración para esta completa teoría en las bacterias y arqueas que viven a día de hoy en estos ambientes extremos, cuya bioquímica parece emerger sin problemas a partir de las condiciones de aquel ambiente. Estos microbios usan proteínas que contienen hierro y azufre para convertir el hidrógeno y el dióxido de carbono en moléculas orgánicas.

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Esto hace que, por primera vez, una hipótesis sobre el modo en que la vida apareció en nuestro planeta se sustente en datos empíricos.

Me enteré leyendo Sciencedaily y Nature.

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