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2.7: Estudios experimentales sobre los orígenes de la vida

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    Una estrategia para entender cómo la vida podría haber surgido naturalmente implica experimentos para generar precursores plausibles de sistemas vivos en el laboratorio. Los estudios experimentales realizados por Stanley Miller (1930-2007) y Harold Urey (1893-1981) fueron un ejemplo temprano e influyente de este enfoque. 40 Estos dos científicos hicieron una conjetura educada, aunque ahora aparentemente incorrecta, en cuanto a la composición de la atmósfera primitiva de la Tierra. Asumieron la presencia de océanos y relámpagos. Instalaron un aparato para imitar estas condiciones y luego pasaron chispas eléctricas a través de su atmósfera experimental. Después de días encontraron que se había formado una compleja mezcla de compuestos; en esta mezcla se incluyeron muchos de los aminoácidos que se encuentran en los organismos modernos, así como muchas otras moléculas orgánicas. Experimentos similares se han repetido con otras combinaciones de compuestos, con mayor probabilidad de representar el ambiente de la Tierra primitiva, con resultados similares: diversas moléculas orgánicas biológicamente importantes se acumulan rápidamente. 41 Se han detectado moléculas orgánicas bastante complejas en las nubes de polvo interestelares, y se ha encontrado que ciertos tipos de meteoritos contienen moléculas orgánicas complejas. Durante el periodo del intenso bombardeo de la Tierra, entre ~4.1 y ~3.9 mil millones de años atrás, los impactos de meteoritos podrían haber suministrado cantidades sustanciales de moléculas orgánicas. 42 Por lo tanto, parece probable que la Tierra primitiva fuera rica en moléculas orgánicas (que son, recuerden, que contienen carbono en lugar de moléculas derivadas de la vida), los bloques de construcción de la vida.

    Dado que los bloques de construcción potenciales para la vida estaban presentes, la pregunta es ¿qué conjunto de condiciones eran necesarias y qué pasos llevaron a la formación de los primeros sistemas vivos? Suponiendo que estos primeros sistemas eran relativamente simples en comparación con los organismos modernos (o el ancestro común de la vida para el caso), planteamos la hipótesis de que los primeros sistemas proto-bióticos eran comunidades moleculares de reacciones químicas aisladas de alguna manera del resto del mundo exterior. Este aislamiento o límite selectivo era necesario para evitar que el sistema se disolviera (disipara). Un posible modelo es que dichos sistemas originalmente estaban estrechamente asociados con la superficie de minerales específicos y que estas superficies minerales sirvieron como catalizadores, acelerando reacciones importantes; volveremos al papel de los catalizadores en los sistemas biológicos más adelante. Con el tiempo, estos sistemas pre-vivos adquirieron estructuras límite (membranas) más sofisticadas y pudieron existir libres de la superficie mineral, tal vez llevándose pequeños trozos del mineral con ellos. 43

    La generación de un sistema aislado pero abierto, al que podríamos llamar protocélula, fue un paso crítico en el origen de la vida. Tal sistema aislado tiene propiedades importantes que probablemente hayan facilitado el desarrollo posterior de la vida. Por ejemplo, debido al límite de membrana, los cambios que ocurren dentro de una de esas estructuras no se compartirán con los sistemas vecinos. Más bien, se acumularon en, y favorecen la supervivencia de, un sistema sobre sus vecinos. Dichos sistemas también pueden reproducirse de manera cruda por fragmentación. Si los cambios dentro de uno de esos sistemas mejoraran su estabilidad, su capacidad de acumular recursos, o su capacidad de sobrevivir y reproducirse, ese sistema, y su progenie, probablemente se volverían más comunes. A medida que estos cambios se acumulan y pasan de padres a hijos, los organismos evolucionarán inevitablemente, como veremos en detalle en el próximo capítulo.

    Preguntas para responder y reflexionar:

    Si asumimos que la generación espontánea ocurrió en el pasado lejano, ¿por qué no ocurre hoy? ¿Cómo podrías saber si lo fue?

    En 1961, Frank Drake, radioastrónomo, propuso una ecuación para estimar el número de civilizaciones tecnológicas que existen dentro del Universo observable (N). 44 La ecuación es

    \[N = R \times f_p \times n_e \times f_l \times f_i \times f_c \times L\]

    donde:

    • R* = La tasa de formación de estrellas adecuadas para el desarrollo de la vida inteligente.
    • f o = La fracción de esas estrellas con sistemas planetarios.
    • n e = El número de planetas, por sistema solar, con un ambiente adecuado para la vida.
    • f l = La fracción de plantas adecuadas sobre las que realmente aparece la vida.
    • f i = La fracción de planetas portadores de vida en los que emerge la vida inteligente.
    • f c = La fracción de civilización que desarrolla una tecnología que libera al espacio signos detectables de su existencia.
    • L = El tiempo que tales civilizaciones liberan señales detectables al espacio. Identifica aquellas partes de la ecuación de Drake que se pueden establecer (en la actualidad) empíricamente y que no pueden, y explica tu razonamiento.

    La ecuación de Drake

    Colaboradores y Atribuciones


    This page titled 2.7: Estudios experimentales sobre los orígenes de la vida is shared under a not declared license and was authored, remixed, and/or curated by Michael W. Klymkowsky and Melanie M. Cooper.