El origen de la vida(y 4): La teoría de Cairns-Smith y los organismos de arcilla

Hay una teoría sobre el origen de la vida que a mí me gusta bastante -aunque cuando solo la conocía de oídas la rechazaba por la extrañeza de los protoorganismos que postulaba-, por su coherencia y porque no deja demasiado margen al azar. Fue formulada por el biólogo molecular A. G. Cairns-Smith, que después de exponerla técnicamente a sus colegas la divulgó en un librito titulado Siete pistas sobre el origen de la vida, un librito no exento de rigor pero bastante entretenido.

Cairns-Smith plantea que en esta cuestión debe tenerse en cuenta desde el principio la selección natural, que formula con una serie de condicionales: 1) si hay seres que reproducen su especie, 2) si a veces hay variaciones aleatorias en la descendencia, 3) si tales variaciones pueden ser heredadas, 4) si algunas de esas variaciones pueden proporcionar a veces una ventaja a sus poseedores, 5) si existe competencia entre las unidades reproductoras (si hay superproducción de modo que no todos sean capaces de sobrevivir para producir a su vez descendencia), entonces dichas entidades lograrán reproducir mejor su especie. Esto es la idea de Darwin formulada explícita y formalmente y según Cairns-Smith debería actuar muy tempranamente. De manera complementaria, sería un proceso gradual.

Según este científico, si bien la atmósfera de la Tierra primitiva sería reductora (sin oxígeno) en cualquier caso, no sería una de metano y amoníaco, sino que, según las últimas investigaciones, se considera que estaba compuesta de vapor de agua, dióxido de carbono y nitrógeno. Esto hace difícil que en los primeros pasos del origen de la vida se formaran ciertas moléculas fundamentales para los seres vivos actuales como la ribosa, la desoxirribosa y las bases púricas y pirimidínicas con las que se construyen los nucleótidos que forman el ARN y el ADN. Además, la síntesis de los nucleótidos requiere muchos pasos improbables y concentraciones de reactivos que tal vez jamás se produjeron, resultando de ello que no habría habido tiempo para que por azar se formasen ese tipo de moléculas fundamentales en los seres vivos actuales. Con esto se ponen en cuestión las teorías previas, llamadas de evolución química, que asumen la formación de todo tipo de sillares de las moléculas biológicas en los primeros estadios del origen de la vida.

Para Cairns-Smith, lo nuclear de los organismos, para que haya evolución, es la existencia de mensajes que se pueden transmitir por copia y que tienen los efectos de asegurar el mantenimiento de sus soportes y de ellos mismos, de favorecer su difusión y su supervivencia en competencia con otros semejantes. Es decir, considera que desde muy pronto, tuvo que haber genes. Pero nada obliga a pensar que los genes solo puedan ser cadenas de ADN o ARN, de síntesis altamente improbable y cuyos monómeros son de muy difícil y compleja obtención. Los soportes de los genes podrían también ser otros materiales más sencillos y de más fácil formación en nuestro planeta.

Afirma que debió de haber algo como “genes libres” de “baja tecnología” y organismos basados en ellos, pero que han desaparecido sustituidos por genes y organismos de “alta tecnología” más eficientes, pero cuyos materiales no podían formarse “espontáneamente” en la Tierra primitiva (ni, por cierto, en la Tierra actual).

Propone la imagen de una cuerda para entender la existencia primigenia de organismos de “baja tecnología” y su sustitución por los organismos basados en proteínas, lípidos y ácidos nucleicos que conocemos. Una cuerda se fabrica entretejiendo numerosas hebras de cáñamo o de otro material. Si la cuerda es larga, no habrá ninguna hebra que llegue de cabo a cabo de la cuerda. Diferentes hebras empezarán y terminarán en diferentes puntos de la cuerda, la cuestión es que los extremos de esas hebras se entrelacen con otras hebras. Las hebras del final serán indefectiblemente distintas de las del principio de la cuerda. Esta imagen la usa para presentar la idea de la sustitución progresiva de los organismos y de sus materiales primitivos por los actuales. Y para indicar que estos últimos no tienen por qué llevar indicios de los primitivos. Otra imagen que utiliza es la de los arcos de las iglesias antiguas: no queda en ellos rastro de los armazones de madera que sirvieron para construirlos.

En cuanto a las moléculas y átomos que debió de producir la Tierra primigenia aptos para construir genes libres, siempre se han producido y se siguen produciendo arcillas. Esta producción está garantizada por el ciclo del agua, que produce la erosión de rocas duras y por la acción del calor producido por la desintegración de los materiales radiactivos del interior, responsable del movimmiento de las placas tectónicas y de la emergencia de sedimentos antiguos compactados y alterados por la presión de la masa de sedimentos que los cubrió. Estos dos fenómenos conllevan la aparición de numerosos sistemas abiertos en los que entran soluciones sobresaturadas de los materiales procedentes de las rocas duras y de los que salen soluciones subsaturadas después de procesos de cristalización. Las diferentes clases de arcillas se formaron y se forman así, estando formadas por láminas flexibles de cristales, aunque eso solo sea visible mediante difracción de rayos X o con microscopía electrónica. En esos sistemas, los cristales se forman y se disuelven continuamente y, dependiendo de su solubilidad y de su velocidad de cristalización, crecen o desaparecen.

Esos cristales, en la medida en que presentan impurezas, son soportes de información que, además, se copia y que puede determinar cómo se romperán llegado el caso, extendiendo copias de esa información. Parece, además, que esa información puede servir a los cristales para mantenerse en vez de disolverse o, en función de su crecimiento y del lugar en el que se encuentren, para modificar o impedir el contacto con el disolvente. En resumen, lo que propugna Cairns-Smith es que muy pronto se formaron seres vivos capaces de evolucionar, como genes libres en soporte de arcillas cristalinas.

Las arcillas son minerales con una gran capacidad de adsorción (atracción y retención) de materia orgánica y en sus láminas se pueden producir, por la corta distancia entre esas moléculas orgánicas sencillas y por su fijación a una superficie, reacciones de síntesis de moléculas orgánicas más complicadas. Esos procesos en las superficies de arcillas pudieron ser los que permitieron la síntesis de las moléculas biológicas que conocemos, entre ellas el ARN que hoy sabemos que, además de soporte de genes, tiene capacidad catalítica, el ADN que es en la mayor parte de los casos el soporte de los genes actuales o las proteínas y los lípidos. Esto llevaría a la aparición de organismos básicamente distintos, los que conocemos.

Una cierta objeción a esta teoría es que no hay rastro en los seres vivos actuales de esos seres vivos primigenios. Sin embargo, varios científicos estudian seriamente las arcillas en su búsqueda del origen de la vida, estudiando la adsorción y las reacciones que pueden tener lugar en sus láminas.

Después de dar por terminado este artículo, me ha venido a la cabeza que esta teoría podría guiar la búsqueda de vida fuera de la Tierra, en planetas con agua en los tres estados y un tamaño idóneo para y suficiente calor interno para que se produjera una tectónica de placas. En teoría, en ellos podrían haberse formado esos “genes de baja tecnología” que podrían ser algunos cristales de arcilla.

Julio de 2020

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