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El origen de la vida(2): El experimento de Miller

Por la época en que Oparin, en los años veinte, publicó la primera versión de su hipótesis sobre el origen de la vida, un genetista británico que había contribuido a fundar la genética de poblaciones, John B. S. Haldane enunció una hipótesis muy parecida. Generalmente, se admite que lo hizo independientemente de Oparin, pero se puede dudar de ello. Aunque la comunicación entre los biólogos occidentales y los soviéticos era muy difícil, por la política “científica” (que se había cargado la otrora avanzada genética rusa) y por el aislamiento creciente favorecido por el estalinismo, puede pensarse que Haldane había tenido noticia temprana del trabajo de Oparin, puesto que eran “camaradas”. Haldane era comunista, e incluso participó en la guerra civil española en las Brigadas Internacionales. De modo que es posible que tuviese buena información del trabajo del científico soviético. Sea como fuere, le reconoció la prioridad.

En los años cincuenta, un estudiante de la Universidad de California, Stanley L. Miller, seguramente vía trabajo de Haldane y sin conocimiento de Oparin, había tenido noticia de sus teorías, que le parecieron plausibles, y decidió buscar la manera de ponerlas a prueba experimentalmente. Su director, Harold Urey, no confiaba demasiado en que la puesta a prueba resultara concluyente, pero accedió a asesorarle en el experimento. Lo que Miller quería poner a prueba no era la formación abiogénica de compuestos orgánicos sencillos, que ya se daba por un hecho en gran parte del Universo, sino la de compuestos de una cierta complejidad a partir de los anteriores.

El experimento resultó muy elegante. Diseñaron un circuito cerrado donde pusieron agua y una atmósfera de metano, amoníaco e hidrógeno, basándose en la idea de la época de que la atmósfera primitiva del planeta estaba constituida principalmente por esos gases. El agua era constantemente calentada para que produjera vapor y había unos electrodos que producían descargas continuamente. Estos electrodos tenían la función de aportar la energía que en la Tierra primitiva se suponía que se manifestaba, entre otras, en forma de tormentas, lluvias de meteoritos o erupciones volcánicas. El vapor de agua circulaba por el circuito, se condensaba y volvía al matraz, que tenía un dispositivo que permitía extraer periódicamente muestras del agua y de lo que contuviera como resultado de su paso por la “atmósfera”. Al cabo de un cierto número de ciclos, el agua tomó un color rojizo y los análisis revelaron que contenía algunos aminoácidos y algunos azúcares, todos ellos moléculas un poco complejas que forman parte de los seres vivos.

El experimento de Miller dirigió la atención a la teoría de Oparin, ya que probaba que el primer paso que este había concebido podía haberse producido realmente.

Este experimento se ha repetido muchas veces por muchos otros investigadores y con “atmósferas” distintas según la concepción vigente en cada momento y siempre se han producido moléculas orgánicas componentes de los organismos. No solo aminoácidos y azúcares, sino también componentes de los ácidos nucleicos. En 2008, diversos investigadores encontraron el dispositivo de Miller y analizaron con métodos más sensibles los restos de la suspensión acuosa, encontrando los veinte aminoácidos que constituyen las proteínas y seis componentes de los ácidos nucleicos.

Después de Miller se consideró que el primer paso del origen de la vida había sido la formación de una “sopa” de moléculas básicas de los organismos. La concentración de esa “sopa” aumentaría progresivamente mientras los procesos de formación se iban repitiendo y, por ejemplo, en charcos esto sería más rápido, por su desecación y llenado recurrentes. Con concentraciones elevadas, aumentaría la probabilidad de que los distintos compuestos reaccionaran entre sí para dar compuestos más complejos, como las proteínas. Actualmente, hay científicos que creen más probable que esas condiciones se dieran en la cercanía de surgencias hidrotermales o de volcanes, que proporcionarían el calor necesario.

Pero esto era solo el primer paso. Los aminoácidos son constituyentes de las proteínas, pero no son proteínas y los nucleótidos son constituyentes de los ácidos nucleicos, pero no son ácidos nucleicos. Y proteínas y ácidos nucleicos son los compuestos más importantes de todos los organismos que conocemos. Había que demostrar que esos constituyentes se podían formar sin intervención de seres vivos. El bióquímico Sidney W. Fox cogió el toro por los cuernos dedicándose a la obtención de proteínas a partir de aminoácidos. Básicamente, tomaba diversos aminoácidos, los mezclaba y los sometía a una temperatura de 160-170º durante una hora, con lo que consiguó varios polipéptidos (las proteínas son polipéptidos, pero se reserva el término proteína para los polipéptidos que se forman siguiendo el programa de un gen) de distintas longitudes. Nadie en aquellos años cincuenta se preocupó por los ácidos nucleicos, cuyo papel en los organismos aún estaba poco claro. Fox llamó a esos polipéptidos proteinoides y dio un paso más y consiguió que algunos de esos proteinoides realizaran funciones catalíticas que en los organismos realizan las proteínas llamadas enzimas.

Poniendo en el frigorífico los proteinoides, observó que al enfriarse formaban unos agregados, realmente unas macromoléculas especiales, a las que llamó microesferas proteinoides. Su tamaño es de 1-3 milésimas de milímetro, del orden del de las bacterias, que oscila entre 0,5 y 5, muestran una cierta estabilidad, aparecen limitadas por una doble membrana que recuerda la de las células, tienen capacidad de intercambio osmótico (el que se produce a través de una membrana semipermeable contra la diferencia de concentración a cada lado de ella), son selectivas en cuanto al intercambio de moléculas y son excitadas por ciertos estímulos eléctricos. Además, pueden crecer “ingiriendo” otras moléculas y al llegar a cierto tamaño, dividirse. Y según su composición, pueden presentar ciertas características que recuerdan el metabolismo. Para Fox, los primeros protoorganismos serían como sus microesferas, aunque les faltaba un mecanismo que asegurase su reproducción fiel, repartiéndose al azar las moléculas al dividirse. Eso se dejaba a la selección natural, aunque de una forma nada concreta.

Solo hay una cosa que no me acabo de explicar. Las microesferas presentaban una doble membrana análoga a la de las células. Igual soy un ignorante, pero me parece difícil que esa doble membrana estuviese constituida por polipéptidos y sin fosfolípidos. Los fosfolípidos son moléculas con un polo hidrófobo y otro hidrófilo, de modo que en medio acuoso llegan a formar gotitas rodeadas por una doble membrana, con las partes hidrófilas en las capas externa e interna y las hidrófobas en la intermedia. Aunque en las membranas celulares hay fosfolípidos y proteínas, los responsables de la estructura en doble capa, por su doble carácter hidrófilo e hidrófobo, son los fosfolípidos. Tal vez Fox incluyó estas moléculas en sus experimentos y no consideró necesario mencionarlo. De hecho, los fosfolípidos son moléculas que no forman polímeros, es decir, son, aunque largas, moléculas bastante sencillas y también se pudieron formar al principio de todo.

Junio de 2020

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