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La teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vidaEl origen de la vida en este planeta sigue escapando de nuestro entendimiento. ¿Cómo pudo formarse algo vivo a partir de sustancia inerte? ¿Cuál fue la “feliz coincidencia” que cambió para siempre el curso de la historia de la Tierra? ¿Dónde ocurrió? Y otra importante: ¿seremos capaces de reproducir ese proceso alguna vez?

En antroporama ya hemos hablado someramente de una de las teorías que tratan de dar respuesta a estas preguntas. Concretamente, nos asomamos al posible aspecto de la sopa primitiva, la “receta de caldo” donde un sector de científicos sitúa el origen de la vida en la Tierra. Un líquido, se supone, “rico en compuestos básicos para la vida como el carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno y que estuvo expuesto al peculiar “fogón” de rayos ultravioletas y energía eléctrica”.

Pero otro sector de científicos no está conforme con la teoría de la sopa primitiva. Otras van tomando fuerza para tratar de explicar el origen de la vida en nuestro planeta. De una de ellas nos ocupamos hoy: la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida.

Este nombre sugerente que parece indicar que la vida se originó en una suerte de spa natural en realidad esconde sucesos más interesantes.

Buscando a LUCA

La teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida

LUCA es la primera forma de vida que se postula que dio origen a todas las formas de vida que han existido.

LUCA es el acrónimo de Last Universal Common Ancestor y se emplea para referirnos al ancestro común de todos los seres vivos de este planeta (aunque el calificativo de “Universal” parece no delimitar las barreras de la vida a este planeta). A este ancestro común a duras penas se le podría denominar “ser vivo”, pues como primera forma de vida esta debió de ser una especie de término medio entre ser vivo y ser inerte. Podemos imaginarlo como una “casi” bacteria.

Se postula que LUCA “nació” hace 4.000 millones de años. Fijándonos en todas las formas de vida que existen en este planeta, podemos deducir ciertas “necesidades básicas” para la vida y gracias a ello señalar qué cosas debía poder hacer LUCA para empezar a ser un ser vivo: LUCA al menos debía disponer de ADN como “libro de recetas” para formar proteínas indispensables para la vida (proteínas que encontramos en todas las células atuales) y debía emplear moléculas de Adenosín Trifosfato (molécula que conociste en “Adenosín Trifosfato: la fuente de la vida“) para disponer de energía para fabricar ese tipo de proteínas. LUCA debió de disponer de una membrana que le permitiera establecer una diferencia química entre su interior y su exterior, diferencia en la que reside un potencial energético. Por así decirlo, LUCA debió de tener una “piel” que lo separase y lo contuviese como ser.

En este punto encontramos la primera proeza que tuvo que enfrentar LUCA: si, como dijimos, nosotros comemos para que nuestras células puedan formar ATP y a su vez alimentar sus procesos, ¿cómo diablos pudo formar LUCA sus moléculas de ATP? ¿Cómo se las apañó para obtener su “gasolina”para formar su primera gasolina? Por así decirlo: ¿de dónde sacó la energía para poder fabricar su propia energía? Como nosotros necesitamos comer para poder seguir comiendo, ¿cómo se las apañó LUCA para formar su propio “sistema energético”?

La teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida: una turbina para LUCA

La teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida

Una fuente hidrotermal.

Para empezar a explicarlo, debemos fijarnos en uno de los elementos de LUCA: su membrana.

Bajo la luz de la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida, la membrana que “encerraba” el interior de LUCA debió ser permeable, a diferencia de las que encontramos en nuestras células (entre ellas, las neuronas). La pared de nuestras células está preparada para ser selectivamente permeable a los elementos que sirven para la vida de la célula, es decir, impermeable a la inutilidad o a lo peligroso). La pared de aquella primera célula, LUCA, debió de ser  todo lo contrario: en lenguaje llano, un coladero. 

¿Cómo pudo servir una membrana así al origen de la vida? Parece ser que LUCA estuvo en el lugar exacto en el momento justo.

Las fuentes hidrotermales son “chimeneas submarinas” que se suelen encontrar cerca de los lugares de actividad volcánica oceánica y que son ricas en elementos químicos que pueden “dar pie” a complejas reacciones químicas orgánicas. Podemos decir que son un concepto similar a la “sopa primitiva” pero en ellas, además, se añade algo que según la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida es clave: la diferencia de compuestos y temperatura entre lo que expulsa la fuente hidrotermal y el agua marina.

Lugares como las fuentes hidrotermales parecen indicados para la formación de moléculas vitales como el ARN o el ADN y, a la vez, parecen indicados para que estas protocélulas “aprendan” a obtener su propia energía. ¿Cómo? La clave está en la mencionada diferencia entre la chimenea de la fuente hidrotermal y el agua marina.

Ambos tipos de sustancias (la hidrotermal y el agua de mar) “contienen” diferente nivel de protones e iones. En esta diferencia hay energía simple. Escasa pero suficiente para alimentar a una célula.Si situamos entre la corriente hidrotermal y el agua marina una célula con membrana “aún sin terminar” como LUCA, estos protones e iones la atravesarán sin problema.

Podemos imaginarnos aquí a LUCA como un molino de viento que está empezándose a construir. Hasta este momento, tendríamos una estructura muy básica, una base y un poste, en mitad de una poderosa corriente de viento.

En esa situación, la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida postula que LUCA “se las arregló” para formar una primera proteína capaz de obtener energía de esa corriente, tal y como funciona una turbina pero a nivel micro, y a partir de esa energía forjar las a su vez energéticas moléculas de ATP. Esta proteína comenzó a ser capaz de convertir en útil la energía de la corriente hidrotermal de protones e iones: le permitió a LUCA fabricar su propia energía para así poder fabricar ATP y seguir disponiendo de energía.

La teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida

Esquema evolutivo de LUCA según la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida. Primero necesitó generar una proteína turbina para obtener energía y fabricar ATP, luego necesitó canales en su membrana que permitieran selectivamente el paso de iones y protones y por último necesitó una bomba de protones alimentada con energía ATP para formar sus propias corrientes y mantener activa su turbina debido a diferencias de gradiente entre el interior y el exterior.

En este punto, podemos decir que nuestro molino LUCA ha creado sus propias aspas y ahora es capaz de obtener energía de esa corriente y alimentar procesos en el interior de su “cuerpo”. Digamos que LUCA es un molino de maíz. Ahora LUCA es capaz de obtener energía del viento (medio enterior) y moler maíz (fabricar moléculas de ATP).

El proceso anterior, aunque parece insignificante, en términos biológicos es una gesta impresionante. Pero, a pesar de impresionante, tenía sus limitaciones: LUCA logró obtener energía pero de haberse quedado así estaba supeditado a quedarse para siempre en esa corriente hidrotermal y bajo el agua marina si quería seguir vivo. Para “salir de ahí” necesitaba dos cosas: una membrana selectivamente permeable (y no un coladero como el que disfrutó hasta entonces) y nuevos elementos en su pequeña maquinaria de célula que le permitiesen generar sus propias corrientes de iones y no tener que estar supeditado a las que ya existían en el mundo, como las proporcionadas en las fuentes hidrotermales.

la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vidaEl camino a la libertad

La evolución siguió su curso. Probablemente pereciesen millones de seres similares a LUCA durante este larguísimo trayecto a los siguientes pasos vitales según la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida: la generación de nuevas y utilísimas proteínas y la formación de esa membrana selectivamente permeable. 

Si las células necesitan una diferencia de sustancias entre su interior y el líquido en que están sumergidas, LUCA necesitó crear primero un interior diferenciado del exterior. Para eso debió impermeabilizar su membrana y volverla sólo selectivamente permeable a sustancias útiles y, a la vez, generar nuevas e ingeniosas proteínas capaces de mantener una diferencia equilibrada entre su interior y el exterior. Una diferencia equilibrada entre interior y exterior significa una diferencia energética.

Volviendo al símil del molino, aquí LUCA fue formando paulatinamente una burbuja en torno a sí, una burbuja que paulatinamente impediría el paso de la corriente que supuso su primera fuente de energía. Pero a su vez fue formando en esa burbuja una serie de canales que le permitieron formar sus propias corrientes y así mantener encendida esa turbina para poder seguir moliendo el maiz con que se alimenta.

la teoría de las fuentes hidrotermales sobre el origen de la vida¿El resultado de esto? LUCA ya no tenía que quedarse en las fuentes hidrotermales para mantenerse vivo porque ya no necesitaba esa energía: empezó a ser capaz de formar la suya propia a partir de gradientes de protones e iones creados y mantenidos con ayuda de sí mismo. LUCA ya era una célula hecha y derecha y disponía de energía para dar origen a todas las formas de vida existentes en este planeta, sin ayuda de las corrientes termales.

El camino evolutivo que le quedaba por recorrer por entonces era largo, pero, eso sí, ¡tremendamente interesante!

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