El ser humano es un ente complejo, que además de encargarse de satisfacer sus necesidades básicas, también requiere dar explicación a su existencia y orígenes. De ahí surgen diversos postulados, que abarcan desde los campos religiosos y filosóficos, hasta los científicos. Dentro de la corriente científica, fue postulada una teoría de evolución molecular denominada teoría quimiosintética, basada en los estudios de los científicos Alexander Oparin y John Haldane, quienes a pesar de no haber trabajado en conjunto llegaron a la formulación de una misma hipótesis, la cual da continuidad a los fundamentos planteados en la teoría del big bang, haciendo oposición la teoría de la generación espontánea, y a las teorías religiosas sobre el génesis de la vida.
¿Qué establece la teoría quimiosintética?
Esta teoría establece que el hidrógeno (H2) presente en la atmósfera primordial reaccionó con átomos de carbono, de nitrógeno o de oxígeno formando un caldo nutritivo, el cual al entrar en contacto con diversas fuentes de energía primitiva dieron origen a varios aminoácidos, los cuales constituyen los bloques básicos de la vida orgánica.
Condiciones en la atmósfera según los postulados quimiosintéticos
La teoría quimiosintética establece que la atmósfera primitiva debía tener características que propiciaran las reacciones reductoras, ya que de haber existido una atmósfera con tendencias oxidativas, los componentes de la «sopa primogénita» se habrían degradado. Por tal motivo los científicos que han postulado las diversas teorías evolucionistas afirman que en las condiciones iniciales del planeta no pudo haber existido oxígeno, ya que las reacciones de oxidación no habrían fomentado el desarrollo de la vida.
Fundamentos de la teoría quimiosintética
La etapa de la postulación de una serie de teorías que rompían con los precedentes de la teoría de la generación espontánea (ampliamente aceptada en su época) se inició en1864 a raíz de los estudios del científico francés Luis Pasteur, quien demostró en sus experimentos que “lo vivo procede de lo vivo”, dando pie al desarrollo de nuevas teorías. Entre esas teorías se encuentra la quimiosintética, la cual establece que la vida se originó a partir de la reacción de elementos químicos básicos. A continuación se explica a detalle los elementos que conforman este postulado:
Composición de la tierra en sus inicios: esta teoría considera que al principio, el planeta tenía una atmósfera carente de oxígeno libre, siendo, sin embargo rica en otros componentes, principalmente hidrógeno (altas concentraciones), por lo que era reductora, lo que propiciaba la liberación de átomos de hidrógeno en las especies químicas presentes. Adicional a esto contenía otros compuestos químicos básicos como lo son: el ácido cianhídrico (HCN), metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y otros componentes.
- Formación del caldo nutritivo: también conocido como sopa primogénita, consistió en la aglomeración de un líquido nutritivo formado por todos estos componentes de la atmosfera primitiva. Este volumen de líquido dio origen a los primeros mares. ¿Cómo sucedió esto? La teoría quimiosintética establece que como consecuencia del enfriamiento de la atmosfera, se produjo una condensación del vapor de agua proveniente de los volcanes, el cual arrastró consigo todos estos componentes, formando el caldo nutritivo, el cual se acumularía en depresiones (océanos) sonde se quedarían por largos periodos de tiempo sin riesgo de descomposición.
- Aparición de estructuras más complejas: En este proceso fue vital la acción de diversas fuentes de energía, como las tormentas eléctricas, radiaciones solares y erupciones volcánicas. El resultado de estas reacciones, fueron componentes complejos como azúcares, ácidos grasos, glicerina y aminoácidos. Con el paso del tiempo la evolución dio origen a unas estructuras que Oparin llamó coacervados, estructuras biológicas más resistentes y avanzadas que fueron los precursores de ácidos nucleicos actuales.
Formación de coacervados
Oparin estableció que en el proceso de evolución de las especies químicas contenidas en ese caldo primogénito, surgieron los coacervados, los cuales eran especies complejas, que en el momento de la división celular se unieron en una sola estructura, adquiriendo así una membrana que los habría convertido en organismos únicos, con capacidad de autosíntesis (habilidad para producir su propio alimento), que irían evolucionando hacia formas cada vez más estables y complicadas que llegaron a convertirse en verdaderas estructuras vivientes. Según la teoría quimiosintética estos organismos primordiales fueron el origen del mundo vegetal y animal de nuestro planeta.
Inicialmente, no existía una capa de ozono, que protegiera a las células de la radiación directa del sol. Por eso se cree que es posible que las primeras estructuras se creasen y fueran destruidas sin cesar por la incidencia directa de la energía solar. Después de millones de años, tales células pudieron evolucionar a sistemas orgánicos más complejos, lo que les habría permitido multiplicarse. Posteriormente, estas empezaron a sintetizar su alimento a través de la energía solar, realizando el proceso de la fotosíntesis y enviando oxígeno puro a la atmósfera, lo que posteriormente se convertiría en la capa de ozono.
A continuación se define el proceso de formación de un coacervado:
- Todo inicia con la formación de molécula organizada y estable.
- Conforme transcurre el tiempo, se forma una segunda molécula complementaria (macromolécula) y la misma forma parte del coacervado.
- Esta macromolécula se separa del coacervado donde vio su origen.
- La macromolécula comienza a atraer compuestos que puede enlazar a su estructura, recreando el coacervado original.
Experimento de Stanley Miller y Harold Urey (1953)
Si bien los postulados de la teoría quimiosintética fueron sentados en el año 1924 por Oparin y Haldane, tiempo después dos científicos recrearon en un experimento a escala con las condiciones de la atmósfera primitiva, sometiendo la mezcla de hidrógeno, metano y amoniaco a múltiples descargas eléctricas, sintetizando varios ácidos orgánicos. El propósito de esta prueba fue la demostración de que la síntesis de compuestos orgánicos era espontánea, y que había ocurrido a partir de las moléculas sencillas que se encontraban en la primera atmósfera.
Para el diseño de su experimento, ellos tomaron un recipiente de cristal y vertieron cierta cantidad de agua, de manera que quedó lleno en forma parcial, también se colocaron en este una mezcla de los gases arriba mencionados. Este contenido se sometió a descargas eléctricas que simulaban las tormentas prehistóricas sucedidas en los inicios del planeta.
Esta prueba tuvo una duración de una semana, y una vez transcurrida, se procedió al análisis de los resultados. El primer indicador de las reacciones ocurridas, fue que se observó un cambio en el color del agua que al inicio era transparente, y que luego de la semana esta adquirió un tono rosa, que posteriormente pasaría a ser marrón, a medida que fue enriqueciéndose en aminoácidos y moléculas orgánicas esenciales.
Este experimento fue una contribución que sustenta la teoría de que las primeras formas de vida fueron formadas a partir de reacciones químicas llevadas a cabo en forma espontánea.