El Origen de la Vida
Hace cuatro mil millones de años la Tierra era una bola incandescente con la superficie apenas cubierta por una leve costra continuamente destrozada por la frecuente caída de los meteoritos que en aquella época aún poblaban el sistema solar.
Ninguna forma de vida actual hubiera sido capaz de sobrevivir en su superficie, pero en aquel caos continuo provocado por constantes erupciones volcánicas, geíseres y bombardeo de meteoritos y rayos cósmicos, se encontraban presentes todos los elementos necesarios para la vida.
En los lugares donde la corteza terrestre había tenido tiempo de solidificarse y enfriarse algo se podían llegar a producir precipitaciones de lluvia formando charcas y lagos de un líquido que no era agua precisamente, sino una mezcla de agua, amoníaco, metano, ácidos y sales en suspensión. Más adelante se unieron a esta atmósfera gases como monóxido y dióxido de carbono y nitrógeno.
Todo ello, con el continuo aporte de energía por parte del sol y la temperatura interna del planeta, producía reacciones químicas que generaban moléculas de un cierto grado de complejidad como formaldehido, ácido prúsico, glicinas y alcoholes. También se formaban otras muchas substancias complejas pero en mucha menor proporción, y con el tiempo la atmósfera primitiva contuvo ingentes cantidades de moléculas complejas.
Poco después ya no teníamos un caldo de átomos, sino un caldo de moléculas de bastante complejidad. Los sucesivos hervores, las erupciones volcánicas, las descargas eléctricas de los rayos bombardeando ese caldo de moléculas hizo que de vez en cuando muchas de estas moléculas fueran destruidas pero también hizo que se formaran, por azar, algunas moléculas más complejas.
El aporte energético era tan grande que las sustancias simples tendían a reagruparse con tanta o más rapidez que las complejas en destruirse, por eso a lo largo de millones de años el caldo fue conteniendo cada vez una mayor proporción de sustancias complejas.
El azar producía nuevas moléculas, millones de combinaciones cada día en todo el planeta, las moléculas más inestables eran destruidas con rapidez, las más estables perduraban por más tiempo, las más simples eran usadas en nuevos experimentos, uno tras otro, día tras día, año tras año, milenio tras milenio.
Pero por muy complejas que fueran esas moléculas seguían siendo moléculas inertes, hubieron de pasar cientos de millones de años de experimentos para que por azar surgiera una molécula capaz de autoreplicarse.
Durante casi mil millones de años se había preparado un complejo caldo de cultivo y en ese caldo aquella primera molécula autoreplicante tuvo alimento y energía suficientes para reproducirse durante cientos de generaciones, hasta cubrir la totalidad de la extensión de los mares.
Ahora teníamos una molécula capaz de tomar otras moléculas más pequeñas de su entorno para autoreplicarse. Apenas necesitó unos cientos de generaciones, quizás menos de un mes, para extenderse por todas las zonas del planeta donde pudiera encontrar alimento y energía. Fue la primera explosión demográfica del planeta y continuó hasta que fueron tantas moléculas que se hizo difícil encontrar alimento para todas ellas.Cuando esto ocurrió ya eran trillones las moléculas idénticas que se habían formado.
Pero la autoreplicación no siempre se producía en condiciones adecuadas. A veces faltaba algún alimento, alguna sustancia necesaria para la replicación y eso hacía que fallara. Los componentes de aquel fracaso servían de alimento para otras replicaciones, al fin y al cabo eran trillones. Algunas veces el error que se producía no suponía la destrucción de la molécula, ésta era capaz de reproducirse en las mismas condiciones que su progenitora aunque una sutil diferencia podía representar una ligera ventaja o desventaja con respecto a las demás moléculas de su entorno.
Eran trillones de moléculas en todo el mundo intentando reproducirse dos o tres veces al día. Casi todas esas replicaciones eran correctas, pero había fallos, quizás una de cada mil replicaciones. De esos fallos la mayor parte eran inviables pero unos pocos, quizás uno cada cien millones de errores, provocaban una molécula que también era capaz de autoreplicarse. Pero era una molécula distinta, no mejor ni peor, pero en determinadas condiciones podía ser más fuerte, más estable, o más capaz de replicarse sin errores.
Cuando una molécula tenía una cierta ventaja tendía a reproducirse más, por eso las moléculas que aprovechaban mejor alguna característica de su entorno, que eran más fuertes o estables, o que se reproducían con más eficiencia acababan sustituyendo a las más simples y frágiles. Así fue como comenzó la evolución de las especies, aunque sólo había una única molécula (aún no ser vivo) evolucionando.
Millones, billones, trillones de experimentos más tarde, surgió una molécula capaz de rodearse de una membrana dando lugar a la primera célula procariota.Anteriormente ya habían surgido por azar moléculas que se rodeaban de una membrana. Pero la composición de esa membrana era demasiado fuerte, demasiado impermeable, demasiado frágil o demasiado lo que sea para que resultara útil. Aquellos experimentos fracasaron.Cuando uno de aquellos trillones de experimentos tuvo éxito apareció la primera célula procariota de la historia, más parecida a una bacteria que a una célula de las que componen nuestros cuerpos, pero ya un ser vivo capaz de reaccionar a su entorno, protegerse de condiciones adversas, alimentarse y reproducirse.
Mucho más capaz que las moléculas autoreplicantes que poblaban el planeta, la primera célula procariota se reprodujo una y otra vez produciendo la segunda explosión demográfica de la historia.La expansión de la vida no eliminó a las moléculas autoreplicantes, aún hoy en día siguen existiendo como virus y otras formas prebióticas, pero el planeta ya no era de las moléculas, sino de las células.
Seguían siendo células procariotas, es decir, simple material genético envuelto en una membrana, tal como lo que hoy en día es el núcleo de una célula. Pero su grado de complejidad produjo dos efectos contrapuestos. Por un lado la célula era tan compleja que distintas partes de la molécula actuaban en condiciones diferentes lo que hacía que fuera más adaptable a su entorno. Por otro su complejidad producía errores de replicación con más frecuencia que en el caso de las moléculas. La mayor parte de estos fallos provocaban la destrucción de la célula, pero otros fallos suponían pequeños cambios en su diseño. A veces ese cambio suponía una ventaja, otras veces era un cambio perjudicial y en ocasiones era totalmente neutro. Con el tiempo llegó a haber muchas versiones diferentes de la célula original, cada una con diferentes probabilidades de supervivencia en diferentes entornos.
En aquella época había millones de hábitats posibles, algunas células eran más capaces de sobrevivir en unos que en otros lo cual llevó a la primera especialización de la vida, distintos hábitats y distintas células pintando los colores del primer cuadro de la vida en la Tierra.
Había células capaces de tomar determinados compuestos y convertirlos en aminoácidos. Otras podían usar la energía del sol para fabricar azúcares. Otras células, en fin, podían ensamblar los aminoácidos para fabricar proteínas.La actividad de cada célula era inconsciente y caótica, pero lo que hacía cada una era dirigirse a los lugares donde podía sobrevivir mejor. Los desechos de unas podían servir de alimento a las otras, era inevitable que al cabo de poco tiempo surgieran agrupaciones de dos o más células procariotas para formar una colonia con mayores posibilidad de supervivencia que las que tenían cada una por separado.
Se formaron miles, millones de colonias, billones de experimentos condenados a fracasar.Pero entre todos aquellos fracasos algunas de esas colonias llegaron a encerrarse en una nueva membrana dando lugar a las primeras células eucariotas.
De toda aquella producción de células extrañas e inviables, las que no tenían posibilidades de supervivencia eran destruidas de inmediato, pero de vez en cuando surgía una combinación que tenía más posibilidades de supervivencia que sus congéneres. Estas células competían con ventaja contra sus antecesoras más simples y en pocas generaciones eran capaces de acabar con su anterior supremacía.
La reproducción de aquellas primeras células seguía siendo delicada y se producían errores con bastante frecuencia. A veces unos componentes de la célula empezaban a replicarse antes que otros, lo que llevaba a la destrucción de la misma. Otras veces la célula mezclaba los cromosomas de distintos componentes de la célula y de ello salía algo totalmente distinto, una mutación. Casi siempre las mutacioes llevaban a la destrucción de las células pero algunas mutaciones eran capaces de seguir sobreviviendo y hasta de reproducirse generando una variedad diferente de la célula original. A veces se producían mutaciones beneficiosas, y eso hizo que las células descendientes fueran más capaces de sobrevivir que sus antecesoras.
Con el tiempo se formaron células muy complejas, algunas de tamaños inusitados para nuestra experiencia, se han encontrado células fosilizadas que podían medirse ¡en centímetros!.
La vida había estallado.
¿Qué probabilidades hay de que ocurra ésto?
Se ha dicho que la probabilidad de que del caldo primigenio surgiera una célula es algo tan remoto que resultaría absurdo siquiera imaginarlo.
Y es cierto, lo que ocurre es que del caldo primigenio no surgió ninguna célula sino que se produjo una evolución paso a paso, escalón a escalón desde el cieno primordial hasta la célula pero pasando por diversos pasos intermedios.
Estos pasos eran claros, de un primer caldo primigenio surgió un segundo caldo más complejo. Y eso era inevitable, ahí no contaba para nada el azar.
En aquel segundo caldo se formaron moléculas cada vez más complejas. También esto era inevitable.
Apareció la primera molécula autoreplicante. Aquí nos encontramos por primera vez con el azar. Puesto que no queda ningún registro fósil no sabemos cómo sería aquella primera molécula. Sí sabemos que sería sumamente compleja pero mucho menos que un virus. La probabilidad de que esta molécula surgiera del caldo primigenio original era muy escasa. Hubiera sido más probable que surgiera del caldo primigenio que existió unos doscientos millones de años más tarde, pero muy poco más.Pero mientras más complejas eran las moléculas que albergaban los mares la aparición de dicha molécula era cada vez más probable. Podría haber tardado más o menos cientos de millones de años de experimentos químicos pero tarde o temprano la complejidad del caldo primigenio haría que la aparición de una molécula autoreplicante fuera un suceso casi seguro.
Una vez aparecida la primera molécula autoreplicante, y alimentada por el complejo caldo primigenio, era inevitable que se reprodujese hasta habitar en todos los rincones de la Tierra. También que se encontrase con diversas condiciones medioambientales y que se produjesen errores en la replicación, dando lugar a una casi infinita variedad de moléculas, cada una con ciertas ventajas en determinados ambientes, cada una intentando encontrar una parcela que invadir.
Los siguientes pasos resultan tan inevitables como los anteriores, aunque la probabilidad de producir la primera célula eucariota desde ese punto era muy baja, la evolución se produjo paso a paso, haciendo que cada millón de años hubiese algas y bacterias cada vez más complejas. Mientras más tiempo pasaba, más aumentaba la probabilidad de que aparecieran las células, hasta que llegó un momento en que la aparición de la primera célula era casi inevitable.
En ocasiones se ha dicho que la aparición de la vida en la Tierra es algo tan improbable como que un mono al teclado de una máquina de escribir y pulsando las teclas al azar pudiera escribir las obras completas de Chakespeare.
Intentemos algo más simple: intentemos que un mono escriba la frase: "el hombre desciende del mono".
Si tuviera que hacerlo al azar nos encontraríamos con una imposibilidad manifiesta: la frase citada tiene veinticuatro letras, para cada una de ellas existen veintiseis posibilidades lo que dará 26^24 combinaciones distintas, más o menos nueve mil quintillones. Si el mono escribiese una tecla por segundo necesitaría trillones de veces la edad del universo para escribir todas las combinaciones.
Ahora bien, un mono puede aprender y si la máquina de escribir tiene un dispositivo que enciende una luz verde cuando el mono pulsa las letras correctas y una roja cuando pulsa letras que no forman parte de la frase, el mono puede aprender a evitar la 'a', la 'u' y las demás consonantes que no forman parte de la frase. Quedan pues las letras 'elhombrdscin', doce letras. Si el mono aprende a evitar las demás teclas, cosa que a nuestro mono le podría llevar unas cuantas horas, las combinaciones posibles serán 12^24, unos ochenta cuatrillones de combinaciones.Hemos avanzado algo, pero aún no lo suficiente.
Dividamos ahora la frase en sílabas de dos o tres letras: "el hom-bre des-ci-en-de del mo-no". Cada vez que el mono escriba una de esas sílabas pulsaremos la luz verde, si escribe cualquier otra, una roja.Hay 12^3 (menos de dos mil) combinaciones posibles, en aproximadamente unas dos o tres horas el mono las habrá probado todas y ya sabrá cuáles son las diez sílabas correctas.
La probabilidad de que el mono, escribiendo únicamente estas sílabas, llegue a escribir la frase completa es de una entre diez mil millones. Conseguir que el mono escriba esa única combinación al azar requeriría unos pocos siglos, pero no vamos a esperar tanto. Lo que tenemos que hacer ahora es dividir la frase en cuatro partes: "el hombre-desci-ende-del mono". Tras probar las mil combinaciones posibles de tres sílabas, le habremos indicado al mono cuáles son las correctas. Y teniendo cuatro fragmentos de la frase, la probabilidad de teclearlas en el orden exacto es de una entre 256.
Si el mono es bastante aplicado, el proceso podría haberle ocupado durante dos o tres días.
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