El origen de la vida

A fuego lento y casi 1.000 millones de años después de su formación, la Tierra ya albergaba seres vivos. Las condiciones de vida en esa época eran muy diferentes de las actuales. La actividad volcánica era intensa y los gases liberados por las erupciones eran la fuente de la atmósfera primitiva, compuesta sobre todo de vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, amoniaco, sulfuro de hidrógeno y metano y carente de oxígeno. Ninguno de los organismos que actualmente vive en nuestra atmósfera hubiera podido sobrevivir en esas circunstancias. El enfriamiento paulatino determinó la condensación del vapor y la formación de un océano primitivo que recubría gran parte del planeta.

Un océano primitivo que ya contenía los “ladrillos” de sus primeros seres vivos. ¿Pero cómo la química de la materia inerte dio lugar a la materia viva?

El primer y más importante paso hacia la vida es el protoplasma, el sustrato material de todos los seres vivos. Un sustrato cuya masa básica es líquida.

El protoplasma es un coacervado complejo, constituido por gran cantidad de sustancias orgánicas de un peso molecular considerable, entre las que destacan las proteínas y los lipoides. La característica principal del protoplasma es la interacción química que existe entre las diferentes partes que lo conforman, su capacidad para sustituir y recambiar sustancias,… El elemento primordial en la estructura del protoplasma es el orden concreto que siguen los procesos químicos en el tiempo, la forma tan armónica en que se combinan, siempre con tendencia a conservar en su conjunto el sistema vital.

Cualquier organismo (microbio, planta, animal) vive únicamente mientras pasen por él, de forma continuada y constante, nuevas partículas de sustancias, cargadas de energía. Distintos cuerpos químicos pasan del medio ambiente al organismo; y cuando están dentro, sufren determinados y esenciales trastornos, por los cuales acaban convirtiéndose en sustancia del propio organismo y serán iguales que aquellos cuerpos químicos que antes formaban parte del ser vivo. Este proceso se conoce con el nombre de asimilación. Sin embargo, de forma paralela a este proceso se da la desasimilación, que se trata precisamente del proceso contrario. O sea, las distintas sustancias que forman parte del organismo, se desintegran a mayor o menor velocidad, y son sustituidas por los cuerpos asimilados. De esta forma, los productos de la desintegración se echan al medio envolvente.

El proceso de asimilación y desasimilación de sustancias es comúnmente denominado metabolismo (¿os suena de algo?).

Estos procesos del protoplasma siguen una dirección muy concreta, persiguen un objetivo, y este hecho, propio de la vida, es verdaderamente importante, pues supone, una diferencia de principio entre los organismos vivos y aquéllos que forman el mundo inorgánico. Todos los procesos tienden un objetivo común: la autorrenovación, la autoconservación del sistema vivo en su conjunto, en armonía con las condiciones del medio que le rodea.

Aquellos coacervados, surgidos primitivamente en las profundidades de los mares y océanos no tenían vida aún. Pero, ya desde el momento de su creación contaban con la posibilidad de originar sistemas vivos primarios en condiciones concretas de desarrollo.

A medida que las moléculas proteínicas se desarrollaban y se hacían más complejas, tenían que agruparse y aislarse de las soluciones en forma de gotas coacerváticas. En este aislamiento de las gotas en relación con el medio circundante estaba implícita la garantía de su desarrollo posterior. Se podría decir que incluso gotas que surgieron de forma paralela en la solución acuosa se distinguían entre ellas por el tipo de composición y por su estructura interna. Y esas particularidades de la organización físico-química propias de cada gota coacervática controlaban las distintas transmutaciones químicas efectuadas en ella. Así se iba haciendo evidente cierta relación entre la estructura individual u organización de esa gota y los trastornos químicos producidos en ella mediante unas determinadas condiciones del medio circundante.

Algunas de estas reacciones químicas particulares de cada gota de coacervado influyeron de forma positiva, ayudando a hacer más estable el sistema en cuestión y a hacer su existencia más larga, en cambio, otras fueron bastante negativas, pues llevaron a la destrucción, y a la definitiva desaparición del coacervado individual. A partir de este momento, la historia de cualquiera de esos coacervados pudo variar esencialmente, distinguiéndose de cualquier otro sistema individual parecido, próximo a él. Lo que determinará su destino a partir de ahora serán las relaciones entre las condiciones del medio envolvente y la propia estructura específica de la gota que, por los detalles, se vuelve exclusiva de ella, pudiendo variar en las demás pero siempre específica para cada una de ellas.

En la gota, paralelamente a los procesos de síntesis (asimilación), también se dan procesos de desintegración y la velocidad de ambos procesos es regida por la correspondencia entre las condiciones del medio exterior (temperatura, presión, concentración,…) y la organización físico-química interna de la gota. Esta correlación entre la velocidad de los procesos de síntesis y de integración determinó el destino posterior de nuestra forma coloidal.

Desde luego, su influencia podía ser positiva o perjudicial para la misma existencia de la gota e incluso para la posibilidad de su creación.

Únicamente los coacervados con cierta estabilidad dinámica sobrevivieron un tiempo considerable, eran aquéllos en los que la velocidad de los procesos de síntesis dominaban a la de los procesos de desintegración, o por lo menos ambas velocidades estaban equilibradas. Todo lo contrario ocurría con aquellas gotas cuyos trastornos químicos tendían fundamentalmente, en determinadas condiciones del medio envolvente, a la desintegración, lo que significa que desaparecían siendo muy jóvenes y algunas no llegaban ni a formarse. Por cualquier motivo que las llevara a ser inestables, estas “desafortunadas” formas orgánicas morían rápidamente.

Como consecuencia, esas gotas de una organización defectuosa, se desintegraban, y las sustancias orgánicas integrantes se dispersaban de nuevo por la solución, integrándose a ese sustento general, como alimento de las gotas coacerváticas mejor organizadas.

Las gotas en las que la síntesis predominaba sobre la desintegración, debieron conservarse, y además tuvieron que crecer. De esta manera hubo un aumento paulatino de las proporciones de esas gotas, que precisamente tenían la organización más adecuada para las condiciones de existencia dadas. Entonces, todas esas gotas, al aumentar de tamaño, sólo debido a causas mecánicas se dividieron en partes, o trozos. Las gotas “hijas”, poseían una organización físico-química muy similar a la del coacervado del que procedían. Pero a partir del momento en que se dividieron, cada gota debería seguir su propio destino, en cada una empezarían a darse transformaciones propias de las que dependería su supervivencia.

Así pues, todo esto pudo suceder únicamente en aquellos coacervados cuya organización individual, en esas condiciones concretas del medio envolvente, les dotaba de estabilidad dinámica. Éstos eran los únicos coacervados que podían subsistir un largo período de tiempo, crecer y dividirse, creando gotas “hijas”. Los distintos trastornos producidos en la organización del coacervado por influencia de las variaciones constantes del medio circundante, sólo eran resistidos por aquél que reuniera las condiciones mencionadas anteriormente, en resumen, sólo si elevaba la estabilidad dinámica del coacervado en aquellas condiciones concretas de existencia.

Por esta razón, mientras aumentaba la cantidad de sustancia organizada, paralelamente al crecimiento de las gotas coacerváticas en la superficie de nuestro planeta, la calidad de su propia organización sufría alteraciones constantes, y estos cambios eran producidos en una dirección concreta, precisamente la que llevaba a un orden de los procesos químicos, los cuales debían asegurar la autoconservación y la autorrenovación constante de todo el sistema en su conjunto.

Paralelamente al aumento de la estabilidad dinámica de nuestras formas coloidales, su desarrollo posterior también tuvo que inclinarse hacia un incremento del propio dinamismo de estos sistemas, acelerando la velocidad de las reacciones producidas en ellos. Se entiende perfectamente que estos coacervados dinámicamente estables tenían grandes ventajas respecto a los que se encontraban flotando en la misma solución de cuerpos orgánicos, gracias a su nueva capacidad de transformar a mayor velocidad las sustancias. Esta capacidad les permitía asimilar más rápidamente esos cuerpos orgánicos, aumentar de tamaño a mayor velocidad y, por eso, en el conjunto general de los coacervados, su significación y la de su descendencia se hacía mayor con el paso del tiempo.

Por otro lado, los coacervados orgánicos más sencillos, con una estructura básica y muy inestable, desaparecieron de la faz de la Tierra, debieron desintegrarse y volver a la solución de la que procedían. De esta manera, sus descendientes más inmediatos, ya de una estabilidad mayor también se retrasarían en su desarrollo por no lograr al mismo tiempo la capacidad de acelerar las reacciones químicas. Solamente continuarían su desarrollo aquellas formas en cuya organización se hubieran dado transformaciones esenciales que aumentaran considerablemente la velocidad de las reacciones químicas y les dotara de cierta coordinación y orden.

El gran número de transmutaciones de las sustancias orgánicas, dadas primero en la solución acuosa y después en las formas coloidales primitivas, se producían de forma lenta. La aceleración de las distintas reacciones únicamente se consiguió gracias a catalizadores inorgánicos como sales de calcio, hierro, cobre, y otros, los cuales se encuentran en las aguas del océano primitivo en grandes cantidades.

Estos catalizadores inorgánicos, en las formaciones coloidales individuales, empezaron a crear miles de combinaciones con diferentes cuerpos orgánicos. De las cuales, algunas eran positivas y acertadas, ya que incrementaban el efecto catalizador de sus componentes de forma individual; en cambio otras no eran tan afortunadas, pues reducían ese efecto, lo que significaba que aminoraban el dinamismo general de todo el sistema. Por esto, sólo las que cumplían sus funciones más rápida y racionalmente, permanecían para el posterior desarrollo.

A consecuencia de esta evolución, los catalizadores inorgánicos más sencillos, aquéllos que aceleraban en conjunto grupos enteros de reacciones similares en la solución de sustancias orgánicas primitivas, cuando llegaban a nuestras formas coloidales, con el tiempo fueron sustituidos por fermentos más complejos, y también más perfectos, dotados de gran actividad, y además, de un efecto muy concreto y específico, mediante el que únicamente podían actuar sobre determinadas reacciones. Es fácilmente comprensible que la aparición de dichas combinaciones químicas ofrecía grandes ventajas para la organización general de los procesos producidos en esas formas coloidales.

En los coacervados más primitivos, la coordinación entre las diferentes reacciones químicas aún era muy débil. Las sustancias orgánicas procedentes del medio exterior y los productos intermediarios de la desintegración, aún eran muy sensibles a transmutaciones químicas en sentidos muy opuestos.

En las primeras etapas de desarrollo de los coacervados, estas síntesis desorganizadas también podían servir de ayuda para aumentar la cantidad de sustancia organizada. Lo que sucede en estos casos, es que la organización de los sectores coloidales que se encontraban en proceso de formación, cambiaba constantemente, encontrándose así en continuo peligro de desintegración o autodestrucción. Así es como nuestros sistemas coloidales alcanzaron, por fin, una estabilidad dinámica permanente, únicamente cuando los procesos de síntesis producidos en ellos llegaron a coordinarse entre sí, logrando en dichos procesos cierta repetición regular y cierto ritmo.

Durante el desarrollo de los sistemas coloidales individuales, lo más interesante era la repetición constante de una misma combinación, la concordancia entre las reacciones, asegurando la síntesis regular de esa combinación mientras la sustancia organizada incrementaba su cantidad.

Basándose en esto se originó cierta estabilidad en la composición de nuestros sistemas coloidales. Sobre todo, ese ritmo de la síntesis repetido regularmente, que a la vez, se dio también en la estructura de las sustancias proteínicas. La concordancia de las infinitas reacciones de síntesis, que formando un todo dieron origen a la molécula proteínica, excluía toda posibilidad de combinación en cualquier orden entre los diferentes eslabones de la cadena polipeptídica.

Esta estabilidad de la composición química en las formas coloidales individuales dio también cierta estabilidad estructural a las mismas. Las proteínas que poseen una estructura concreta, característica de cada sistema coloidal, ahora, en lugar de combinarse de forma accidental, lo hacen con una regularidad muy precisa. Por eso, en el proceso evolutivo de los coacervados, su estructura inestable y tan sensible a las influencias accidentales del medio ambiente, se transforma en otra, espacial y dinámicamente estable que asegure el predominio de las reacciones fermentativas de síntesis sobre las de desintegración.

Así fue como se logró esa concordancia entre los distintos fenómenos, esa adaptación, tan propia de la organización de los seres vivos, de la estructura interna al cumplimiento de ciertas funciones vitales en las condiciones concretas de existencia.

Finalmente ese proceso provocó la aparición de una forma cualitativamente nueva de existencia de la materia. Fue así como se dio ese “salto” dialéctico que llevó al surgimiento de los seres vivos primitivos más sencillos en la superficie de nuestro planeta, cuya estructura ya estaba mucho más perfeccionada que la de los coacervados, sin embargo, en comparación con la de los más sencillos seres vivos de la actualidad, eran estructuras muy simples.

Esos organismos todavía no estaban dotados de estructura celular, cosa que surgió mucho más tarde durante el desarrollo de la vida.

La estructura de los seres vivos se fue perfeccionando con el paso de siglos y milenios; poco a poco se iban adaptando a las condiciones en que se desarrollaba la vida. Los seres vivos cada vez tenían una mayor organización. Al principio, se alimentaban solamente de sustancias orgánicas; pero cada vez, esas sustancias eran más escasas, así que estos organismos primitivos se encontraron ante un importante dilema: morir o desarrollarse, durante la evolución, la capacidad para poder formar sustancias orgánicas a partir de materiales de la naturaleza inorgánica, a base del anhídrido carbónico y del agua. Una parte de estos seres vivos lo consiguieron. Durante el proceso de evolución consiguieron desarrollar la facultad de absorber energía de los rayos solares; descomponían el anhídrido carbónico con ayuda de esa energía y aprovechaban el carbono logrado de esta manera para posteriormente, crear sustancias orgánicas en su cuerpo. Así aparecieron las plantas primitivas, las algas cianoficeas, de las cuales aún podemos encontrar restos en sedimentos muy antiguos de la corteza terrestre.

Otros seres vivos no cambiaron su sistema alimenticio primitivo, pero ahora se alimentaban de esas mismas algas cuyas sustancias orgánicas eran aprovechadas por ellos. Así apareció el primitivo mundo de los animales.

En los albores de la vida, a comienzos de la era eozoica, animales y plantas ya estaban representados por diminutos seres vivos unicelulares, semejantes a las bacterias, a las algas cianoficeas y a las amebas actuales. El surgimiento de organismos pluricelulares, es decir, formados por muchas células formando un solo organismo, representó el mayor acontecimiento de toda la historia del gradual desarrollo de la naturaleza viva. Cada vez los organismos vivos eran más perfectos, complejos y variados. Durante la era eozoica que duró muchísimos millones de años, el océano primitivo llegó a estar formado por gran variedad de seres nuevos, sufriendo transformaciones. Los mares y océanos se poblaron de enormes algas, entre cuya maleza surgieron gran cantidad de medusas, moluscos, equinodermos y gusanos de mar. La era paleozoica supuso una etapa nueva para la vida. El desarrollo de la vida durante este período puede estudiarse a partir de los restos fósiles de aquellos seres vivos que habitaron nuestro planeta hace muchos millones de años.

Durante el período cámbrico, hace más de quinientos millones de años, toda la vida aún se hallaba concentrada en mares y océanos. Todavía no existían los vertebrados que conocemos actualmente como los peces, los anfibios, los reptiles, las aves, etc.

Las flores, las hierbas y los árboles, tampoco existían aún. Las únicas plantas existentes eran las algas, y de animales sólo medusas, esponjas, gusanos, anélidos, algunos equinodermos, etc.

Durante el período siguiente, el silúrico, brotaron las primitivas plantas terrestres y, en el mar, los primeros vertebrados, parecidos a las lampreas de hoy en día, que aún tenían mandíbulas, y muchos, una coraza ósea, a diferencia de los peces actuales.

Durante el período devoniano, hace trescientos cincuenta millones de años, surgieron por primera vez, peces auténticos en los ríos y en las lagunas marinas, que se parecían a los tiburones actuales, pues son sus remotos predecesores; sin embargo aún estaban por aparecer los actuales peces teleósteos, como la perca o el lucio.

Pasan otros cien millones de años y llega el período carbonífero, que supone la aparición en nuestro planeta, de espesos bosques con enormes helechos, la cola de caballo y el licopodio. A lo largo de las riberas de los lagos y de los ríos viven gran cantidad y variedad de anfibios.

Al igual que los peces, estos animales ponían sus huevos en el agua. Su piel húmeda y viscosa se secaba al aire con rapidez, hecho que les obligaba a estar siempre cerca de los depósitos de agua. Pero a finales de este período surgen por primera vez los reptiles. Su piel córnea impedía que se desecaran, así ya podían alejarse de dichos depósitos de agua y andar tranquilamente por tierra firme. Los reptiles ya no desovan en el agua, ahora ya ponen huevos.

Durante el período pérmico, hace doscientos veinticinco millones de años, empieza una nueva etapa, en la cual las filicíneas poco a poco son sustituidas por los predecesores de las coníferas que nosotros conocemos; surgen las palmeras del sagú. Los reptiles sustituyen a los anfibios primitivos, pues están mejor adaptados al clima seco. También surgen los primeros antepasados de los dinosaurios, reptiles de dimensiones gigantescas que dominarán sobre la Tierra más tarde. Sin embargo, no existían aún ni aves ni fieras.

Durante los períodos jurásico y cretáceo, gran variedad de reptiles se expanden por la Tierra. Paralelamente aparecen los árboles, las flores y las hierbas como las que nosotros conocemos. Los reptiles serán los dueños de todo, tierra, agua y aire. Los terribles y gigantescos dinosaurios andarán por la superficie de la tierra; los pteranodontes dominarán en el aire; y en los mares habitarán animales carniceros, como las serpientes de mar, los ictiosaurios y los plesiosaurios.

El reino de las aves y de las fieras existe desde hace treinta y cinco millones de años. A mitad del período terciario, la mayor parte de los gigantescos reptiles ya se habían extinguido, momento en que aparecieron infinitas especies de aves y de mamíferos, ocupando una posición superior respecto al resto de los animales. Pero debemos tener en cuenta que los primitivos mamíferos no eran en nada parecidos a los de nuestros días. Aún no habían aparecido monos, ni caballos, ni toros, ni renos ni elefantes como los de ahora.

Durante la segunda mitad del período terciario, los mamíferos se van pareciendo cada vez más a los actuales; también se da la aparición de los monos: primero los denominados cinocéfalos o monos inferiores, y más tarde, los antropoides o monos superiores. A finales de este mismo período ya podemos observar verdaderos renos, toros, caballos, rinocerontes, y elefantes, entre otros.

En el límite del período terciario y cuaternario (último período, que dura hasta hoy día), hace un millón de años, surgieron en nuestro planeta los pitecántropos, monos hombres, eslabón intermedio entre el mono y el hombre. Éstos ya usaban instrumentos de trabajo, aunque muy rudimentarios. Estos monos hombres se extinguieron, y en su lugar aparecieron nuestros antepasados. En el período cuaternario, durante los duros tiempos del último período glacial, cuando existía el mamut y el reno boreal, ya había hombres auténticos en nuestro planeta, con una constitución corporal muy parecida a la nuestra.

Hemos recorrido el mismo camino que hizo desde el principio el desarrollo de la materia y que llevó, finalmente, al surgimiento de la vida en nuestro planeta. Al principio, pudimos ver al carbono disperso en átomos sueltos por la atmósfera incandescente de las estrellas. Más tarde, formando parte de los hidrocarburos, los que surgieron en la superficie de nuestro planeta. Con el tiempo, estos mismos hidrocarburos generarán derivados oxigenados y nitrogenados, transformándose en las más sencillas sustancias orgánicas, que en el primitivo océano, éstas constituirán cuerpos más complejos y perfectos. Aparecerán las proteínas y otras sustancias análogas. De esta forma se crea el material con el que se forman los animales y los vegetales. En un primer momento, este material se encuentra disuelto, más tarde se separará, dando origen a los coacervados primitivos. Estos cuerpos, al principio tienen una estructura bastante sencilla, pero de forma gradual se irán dando en ellos trastornos esenciales; que los volverá cada vez más complejos y su forma, más perfecta, hasta quedar convertidos, finalmente, en seres primitivos responsables de la aparición de todo aquello que esté vivo en nuestro planeta.

Pocas veces tomamos conciencia de que estamos completamente sujetos a las leyes de la Química, y que cada momento de nuestras existencias depende absolutamente del complejo y altamente ordenado conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en nuestros organismos y en todo lo que nos rodea.

Todo nuestro organismo es en sí mismo un cúmulo de procesos químicos. Nuestros procesos corporales son químicos en su mayoría. Una persona es un reactor químico ambulante. Respiramos, nos alimentamos, crecemos, envejecemos e incluso pensamos gracias a reacciones químicas. En cada una de las células de nuestro cuerpo se dan decenas de miles de reacciones químicas acopladas entre sí. El modelado matemático de una sola de ellas es insuficiente para entender los fenómenos que emergen cuando interaccionan todas en conjunto.

Sin la Química nosotros simplemente no existiríamos… ¿¿por que?? Por que estamos hechos de Química!! Todo ser vivo está formado de elementos esenciales, algo que llamamos C,H,O,N (¡¡No, no es lo que piensas!!). Todo lo que nos rodea es química…  Al alimentarnos, la comida nos proporciona energía que se produce mediante diferentes reacciones químicas dentro de nuestras células. Esta energía la usamos para correr, jugar, estudiar y trabajar, entre otras actividades. En este momento puedes leer sin problemas gracias a que en tu cuerpo se está liberando energía proveniente de las reacciones químicas que, sin darte cuenta, se están generando en tu organismo. Esto y muchas otras cosas son las que dieron paso al mundo como lo conocemos. Un Principio… ¿¿Todo tiene un principio no?? Pues la química comienza con la palabra MATERIA… y no es una clase de escuela, si no lo que forma todas las cosas (¡Todas!). ¡¡Si!! Así es. Nosotros somos Materia, pues también estamos formados por ÁTOMOS (¿¿Que es eso??).

Porque en definitiva, átomos y moléculas somos y en átomos y moléculas nos convertiremos.

A fuego lento.

Referencia: El origen de la vida – Aleksandr Ivanovich Oparín

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