José Antonio González Oreja
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Origin of Life es el poco original título de un interesante libro de David W. Deamer publicado en 2020. El autor es un reconocido investigador sobre el origen de la vida, que comenzó su carrera académica en 1967, y que desde 1994 ha estado adscrito a la Universidad de California en Santa Cruz, donde ha desarrollado una importante labor sobre biofísica de membranas y química de vesículas.
En relación con el origen de la vida, David Deamer estuvo entre los primeros en demostrar que se pueden formar vesículas membranosas estables a partir de moléculas más sencillas que los fosfolípidos que hoy día dan forma a las membranas celulares de los seres vivos. Después, Deamer extendió sus estudios a ciertos compuestos anfifílicos1 hallados en meteoritos carbonáceos, y mostró que también pueden formar vesículas microscópicas (Luisi 2016). Así pues, la obra que ahora reseño se suma a la ya larga lista de libros publicados sobre el tema, como los que aparecen en el Cuadro 1.1 de Luisi (2016), a los que hay que añadir los títulos editados desde entonces (por ejemplo: Aguilera, 2017 o Chatterjee, 2023).
ESTRUCTURA DE LA OBRA
El libro de Deamer (Figura 1) es una obra corta (124 páginas), bien escrita y ricamente ilustrada con una veintena de figuras en blanco y negro y otras tantas láminas a color, dispersas por todo el libro. El libro presenta una amplia colección de preguntas relacionadas con el origen de la vida en la Tierra, para las cuales el autor ofrece primero una respuesta y después nos explica cómo lo sabemos.
La primera pregunta es todo un desafío: ¿Por qué íbamos a querer saber (más) sobre el origen de la vida? Sin duda, la respuesta más simple es la que ofrece el propio autor: por simple curiosidad. Y se refiere aquí a la conocida obra de Kauffman (1993), At Home in the Universe (es decir, “En Casa en el Universo”), y la profunda satisfacción que nos inunda (al menos, ¡a muchos de nosotros!) cuando empezamos a comprender cómo nuestra vida en la Tierra está conectada con el resto del universo. Una comprensión que está llena de sorpresas y revelaciones. Además, Deamer añade las aplicaciones prácticas que se derivan de algunos descubrimientos científicos relacionados con el origen de la vida.
La historia del pensamiento científico en relación con el origen de la vida se inicia en 1924 con las ideas de Alexander Oparin, y continúa en 1929 con las reflexiones de J. B. S. Haldane. Ambos llegaron, de forma independiente, a la conclusión de que el origen de la vida puede entenderse en términos químicos, y desde entonces esta idea ha guiado la investigación al respecto. Recientemente, la astrobiología ha enriquecido el panorama y ha ampliado nuestras perspectivas más allá de la Tierra y su biosfera. Hoy día, según Deamer, tenemos una idea razonablemente buena de cómo la Tierra se convirtió en un planeta habitable, y de por qué es probable que la vida esté distribuida por toda la Vía Láctea, con sus miles de millones de estrellas y planetas, algunos de los cuales serán seguramente habitables (sic).
Aun así, quedan muchas piezas por encajar en este enorme rompecabezas que es el origen de la vida, y hay muchas maneras de unirlas para que formen una “imagen global” (a big picture). Algunas de estas piezas están sólidamente fundadas en conocimientos científicos propios de la química y la física. Otras son suposiciones más o menos razonables sobre las características de la Tierra primitiva, de hace unos 4 Ga.2 Y quedan aún algunos grandes huecos en el puzzle, justo allí donde los científicos muestran opiniones que a veces resultan radicalmente diferentes. No olvidemos, además, que en relación con el tema que nos ocupa abundan las meras conjeturas (en ocasiones, sin una base científica firme) y escasean los datos robustos (que, en todo caso, son menos abundantes de lo que desearíamos).
Por ejemplo, muchos estarán de acuerdo en que el agua líquida es un requisito esencial para la vida tal y como la conocemos, pero ¿se encontraba inicialmente presente en ambientes ligados a las fumarolas submarinas de los profundos fondos oceánicos, o era más bien una fuente de agua dulce (freshwater), asociada a las masas de rocas volcánicas ya emergidas? Estas y otras preguntas relacionadas, muchas todavía sin respuesta, resultan verdaderamente excitantes para un científico, tanto como para querer dedicar toda una vida a intentar resolverlas. Y aunque nunca vamos a saber con certeza cómo se originó la vida en la Tierra, la investigación al respecto nos ayudará a entender cómo se puede originar la vida en un planeta habitable, como la Tierra primitiva.
A continuación, pasaré revista a algunos de los temas cubiertos en las tres secciones en las que se estructura el libro.
CÓMO ENSAMBLAR UN PLANETA HABITABLE
La primera parte del libro, que presenta conocimientos astrofísicos y astrobiológicos relacionados con la formación de los primeros elementos químicos, el origen de la Tierra y el de los elementos utilizados por la vida, comienza de forma impactante, pues el autor nos ofrece la siguiente definición del elemento químico más sencillo: “El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro que, cuando se le da un tiempo suficiente, se transforma en personas. ¿Cuánto tiempo? ¡13.8 mil millones de años!”
En efecto, los átomos de hidrógeno que encontramos en nuestros cuerpos (donde suponen ca. 70 % del número total de átomos, y que como dice Deamer forman parte de nosotros solo porque no han sido atrapados en una estrella) tienen la misma edad que el propio universo, pues se formaron hace unos 13.8 Ga en el big bang, el origen del espacio, el tiempo, la materia y la energía. Por su parte, los átomos más pesados que el hidrógeno, como los de carbono, oxígeno o nitrógeno, pero también azufre, fósforo y otros que encontramos en las proteínas, los ácidos nucleicos o las membranas celulares de los seres vivos, también tienen miles de millones de años de antigüedad… pero menos. Pues no se formaron en el big bang, sino que fueron sintetizados después a partir del hidrógeno, en un proceso complejo conocido como nucleosíntesis estelar. En esencia, si una estrella que está agotando su combustible estelar tiene una masa menor a unas 10 veces la del sol, termina por convertirse en una enana blanca, que se enfría lentamente. Pero, si la estrella moribunda tiene una masa mayor a unas 10 veces la del sol, entonces se expande primero en una gigante roja y colapsa después, explotando de forma masiva como una supernova y liberando finalmente la mayor parte de su masa en forma de partículas microscópicas que dan lugar al polvo interestelar (véase, por ejemplo, Franknoi y colaboradores, 2022). Estas cenizas de estrellas que murieron tiempo atrás son ricas en diversos compuestos químicos, incluyendo los elementos que forman la Tierra y la vida. Y es que, como dijo Carl Sagan, el reconocido científico y popularizador de la ciencia, estamos hechos de polvo de estrellas. Este polvo interestelar es el origen de los átomos y las moléculas de la vida en el Sistema Solar, y presumiblemente en otros sistemas planetarios.
En el polvo interestelar se han detectado desde moléculas tan simples como el agua (H2O) hasta otras tan complejas como la glicina (CH2NH2COOH), pasando por dióxido de carbono (CO2), amoníaco (NH3), formaldehído (HCHO), ácido fórmico (HCOOH), ácido acético (CH3COOH), y así a través de una larga lista con más de 100 compuestos. Estos compuestos, y otros todavía más complejos, fueron transportados a través del espacio y se encontraron finalmente en la Tierra en formación, hace unos 4.57 Ga, mientras que otros se sintetizaron después en nuestro planeta por medio de reacciones químicas muy diversas que tuvieron lugar en la atmósfera primitiva, en los océanos y en las masas de tierra emergidas. El lector interesado en saber más sobre nuestras raíces químicas en el cosmos puede consultar el trabajo de Bachiller (2019).
Deamer defiende firmemente que la vida en la Tierra no pudo haberse formado antes de que existiesen grandes océanos de agua líquida; y lo sorprendente es que tales océanos pudieron existir tan pronto como hace 4.4-4.3 Ga, tal y como se deduce de la datación geoquímica con zircones. Nuestro planeta, entonces, presentaba un océano rico en sales, con masas emergidas (islas) de rocas volcánicas, y una atmósfera compuesta principalmente de nitrógeno y pequeñas cantidades de CO2. A partir de un estado fundido anterior, la Tierra aún estaba enfriándose; pero, en cuanto el ciclo del agua fue posible, la precipitación (lluvia) generó pozas de agua dulce en la superficie de aquellas islas volcánicas, pozas que estuvieron sujetas a un ciclo de evaporación (por calor geotérmico) y precipitación (por enfriamiento a temperatura ambiente). Es razonable pensar que la vida, dice Deamer, emergió por primera vez en nuestro planeta en un ambiente similar a este, hace entre 4.2 y 3.8 Ga.
