Orígenes químicoscómo aparecieron las materias primas de la vida

Las materias primas de la vida se fueron formando paso a paso mediante reacciones químicas entre hace 4000 y 3800 millones de años. Primero aparecieron los aminoácidos, los ladrillos de las proteínas. Luego los nucleótidos, y las letras de la herencia empezaron a deletrearse. Las membranas lipídicas marcaron un «dentro» y un «fuera». Después llegó el mundo de ARN, donde una misma molécula guarda información y cataliza reacciones. Por último, las moléculas aprendieron a copiarse a sí mismas, y una membrana encerró el sistema de copia para formar una protocélula.

Cómo empezó la vida sigue siendo una pregunta científica abierta. Cada paso de abajo es una explicación candidata propuesta por investigadores mediante experimentos y razonamiento, no una historia plenamente establecida.

Seis pasos

• Aminoácidos (Miller–Urey): Aparecen los ladrillos de las proteínas.
• Hace 4000 millones de años · Nucleótidos: Las letras de la herencia empiezan a deletrearse.
• Hace 3900 millones de años · Membranas lipídicas: Gotas de aceite marcan un «dentro» y un «fuera».
• Hace 3900 millones de años · Mundo de ARN: Una misma molécula guarda información y cataliza reacciones.
• Hace 3850 millones de años · Autorreplicación: Las moléculas aprenden a copiarse a sí mismas.
• Hace 3800 millones de años · Protocélulas: Una membrana encierra el sistema de replicación.

Piensa en los seis pasos como construir una casa. Primero consigues los ladrillos (aminoácidos), luego los trazos para escribir (nucleótidos), luego levantas paredes (membranas lipídicas). Después, algo dentro de la casa sirve a la vez de manual y de herramienta (ARN), aprende a fotocopiarse a sí mismo y, al final, las paredes encierran todo el sistema.

¿Pueden formarse solas las materias primas?

Un estudiante de posgrado selló agua, metano, amoníaco e hidrógeno en un matraz y hizo pasar chispas eléctricas de forma continua. Obtuvo los aminoácidos que forman las proteínas (Miller, Science, 1953). Las materias primas también pueden venir del espacio: en el meteorito de Murchison se hallaron aminoácidos de origen no terrestre, así que los ladrillos de la vida podrían ser comunes en el universo (Kvenvolden et al., Nature, 1970).

Antes se creía que los nucleótidos eran muy difíciles de producir en condiciones primitivas. Más tarde se encontró una ruta química más «natural» que sintetiza directamente los componentes del ARN en condiciones primitivas (Powner, Gerland y Sutherland, Nature, 2009).

Por qué el ARN es a la vez información y herramienta

El ARN puede catalizar reacciones como una enzima, así que el ARN es a la vez información y herramienta. Este descubrimiento ganó el Nobel de 1989 (Kruger, Cech et al., Cell, 1982). Otro equipo halló por su cuenta que la parte de una enzima que realmente hace la catálisis es ARN, no proteína (Guerrier-Takada, Altman et al., Cell, 1983). A partir de estos hallazgos se propuso que la vida más temprana pudo estar hecha enteramente de ARN, y que el ADN y las proteínas se añadieron después (Gilbert, Nature, 1986).

Pruebas posteriores añadieron más. El núcleo del ribosoma, que fabrica las proteínas, es ARN, una prueba directa que queda del mundo de ARN, y el trabajo ganó el Nobel de 2009 (Nissen et al., Science, 2000). Dos enzimas de ARN se copiaron mutuamente y su número siguió creciendo de forma exponencial, un paso más hacia la «vida molecular» (Lincoln y Joyce, Science, 2009).

Dónde ocurrió

Existen ecosistemas que no dependen de la luz solar alrededor de las fuentes hidrotermales submarinas, lo que dio al origen de la vida un nuevo lugar candidato (Corliss et al., Science, 1979). El artículo trata de las fuentes termales submarinas de la dorsal de las Galápagos. La palabra clave aquí es «candidato»: ofrece una posibilidad, no la única respuesta.

¿Quieres leer los originales? Busca estos títulos

• Miller (1953): A production of amino acids under possible primitive earth conditions
• Kvenvolden et al. (1970): Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite
• Powner et al. (2009): Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions
• Kruger, Cech et al. (1982): Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena
• Guerrier-Takada, Altman et al. (1983): The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme
• Gilbert (1986): Origin of life: The RNA world
• Nissen et al. (2000): The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis
• Lincoln y Joyce (2009): Self-sustained replication of an RNA enzyme
• Corliss et al. (1979): Submarine thermal springs on the Galápagos Rift

Cómo lo muestra el juego

En el juego, la era Orígenes químicos tiene el recurso moléculas orgánicas, y sus generadores son Fuentes hidrotermales, Síntesis por rayos, Entrega de meteoritos y Catálisis de arcilla. Las pistas sobre las fuentes hidrotermales y la entrega de meteoritos se pueden encontrar en la investigación de arriba. Cuál fue la fuente principal en la realidad sigue debatiéndose en la comunidad científica.