La vida en la Tierra 'puede haber venido de Marte'

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Una nueva investigación, presentada en una importante conferencia científica, respalda la opinión de que las condiciones en Marte eran más favorables para impulsar los componentes básicos de la vida que la Tierra, lo que sugiere que la vida comenzó en Marte y llegó a la Tierra en un meteorito.

Los detalles de la teoría fueron esbozados por el profesor Steven Benner en la reunión Goldschmidt en Florencia, Italia. La evidencia se basa en cómo se ensamblaron las primeras moléculas necesarias para la vida. Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo se unieron los átomos para formar los tres componentes moleculares cruciales de los organismos vivos: ARN, ADN y proteínas.

Las moléculas que se combinaron para formar material genético son mucho más complejas que la sopa primordial de sustancias químicas basadas en carbono que se cree que existieron en la Tierra hace más de tres mil millones de años, y se cree que el ARN fue el primero en aparecer.

Los minerales más efectivos para formar ARN, el boro y el molibdeno, no habrían existido en forma o cantidad suficiente en la Tierra primitiva, pero habrían sido más abundantes en Marte, según el profesor Benner. Esto podría sugerir que la vida comenzó en el planeta rojo antes de ser transportada a la Tierra en meteoritos.

"Esta forma de molibdeno no podría haber estado disponible en la Tierra cuando comenzó la vida, porque hace tres mil millones de años, la superficie de la Tierra tenía muy poco oxígeno, pero Marte sí", dijo el profesor Benner. "Es otra pieza más. de evidencia que hace que sea más probable que la vida haya llegado a la Tierra en un meteorito marciano, en lugar de comenzar en este planeta ".

Los meteoritos de Marte han estado llegando a la Tierra a lo largo de la historia de nuestro planeta, por lo que la teoría de Benner ciertamente no es inverosímil.

"Parece que se están acumulando pruebas de que en realidad todos somos marcianos; que la vida comenzó en Marte y llegó a la Tierra en una roca", comentó.


    La búsqueda de vida extraterrestre: una breve historia

    Si (o, como dirían algunos, _ cuando_) los humanos entran en contacto con la inteligencia alienígena, los científicos que dediquen sus carreras a la búsqueda serán nuestro primer punto de contacto. Aquí, analizamos la historia de una de las fascinaciones más persistentes de la humanidad.

    Mientras los seres humanos han mirado al cielo nocturno en busca de un significado divino y un lugar en el universo, hemos dejado que nuestras mentes divaguen en pensamientos de mundos distantes poblados por seres distintos a nosotros. Los antiguos griegos fueron los primeros pensadores occidentales en considerar formalmente la posibilidad de un universo infinito que albergara un número infinito de civilizaciones. Mucho más tarde, en el siglo XVI, el modelo copernicano de un sistema solar heliocéntrico abrió la puerta a todo tipo de reflexiones extraterrestres (una vez que la Tierra ya no estaba en el centro de la creación y era simplemente un cuerpo en una vasta nube de objetos celestes, ¿Quién iba a decir que Dios no había puesto en movimiento otros mundos que sustentan la vida?) Si bien esa línea de pensamiento nunca le sentó bien a la iglesia, la especulación sobre la vida extraterrestre siguió el ritmo de la investigación científica durante la Ilustración y hasta el siglo XX.

    Pero no fue hasta finales de la década de 1950 que nadie propuso una forma creíble de buscar a estos vecinos hipotéticos distantes. La era espacial había amanecido, y la ciencia estaba ansiosa por saber lo que aguardaba más allá de los confines de nuestra delgada y aislante atmósfera. Los rusos, en 1957 y 1958, habían lanzado los tres primeros Sputnik satélites en órbita terrestre que Estados Unidos estaba a punto de lanzar en 1960 el exitoso Pioneer 5 sonda interplanetaria hacia Venus. Estábamos preparando máquinas para viajar más lejos de lo que la mayoría de nosotros podríamos imaginar, pero en el contexto de los vastos alcances del espacio exterior, no nos acercaríamos más a sistemas planetarios desconocidos que si nunca hubiéramos abandonado la Tierra.

    Nuestra única estrategia era esperar que la vida inteligente se hubiera arraigado en otro lugar y evolucionado mucho más allá de nuestras capacidades tecnológicas, hasta el punto en que ellos podría llamar nosotros a través de las llanuras vacías del espacio. Nuestro desafío era averiguar qué teléfono podría estar sonando y cómo descolgarlo exactamente. Y así fue a mediados de septiembre de 1959 cuando dos jóvenes físicos de la Universidad de Cornell escribieron un artículo de dos páginas en Naturaleza revista titulada & # 8220Searching for Interestelar Communications. & # 8221 Con eso, nació la búsqueda moderna de vida extraterrestre, y la vida en la Tierra nunca volvería a ser la misma.

    _Lanza la galería para ver cómo comenzó la búsqueda y hacia dónde nos llevará a continuación._

    El nacimiento de SETI

    Giuseppe Cocconi y Philip Morrison, dos físicos de Cornell, comenzaron su artículo de 1959 en Naturaleza francamente: no podemos estimar de manera confiable la probabilidad de vida inteligente en el universo, pero tampoco podemos descartar la posibilidad de que exista. Evolucionamos y somos inteligentes, así que ¿no sería lógico pensar que pudieran surgir civilizaciones extraterrestres en planetas alrededor de otras estrellas similares al sol? Con toda probabilidad, algunas de esas civilizaciones serían más antiguas y más avanzadas que la nuestra y reconocerían a nuestro Sol como una estrella que podría albergar vida, con quien querrían hacer contacto. La pregunta central del artículo era entonces: ¿cómo enviarían los seres su mensaje? Las ondas electromagnéticas fueron la opción más lógica. Viajan a la velocidad de la luz y no se dispersarían por las tremendas distancias entre las estrellas. ¿Pero a qué frecuencia? El espectro electromagnético es demasiado amplio para escanearlo en su totalidad, por lo que asumieron que ha sido fundamental para la investigación de SETI desde entonces. Escucharían a 1420 MHz, que es la frecuencia de emisión del hidrógeno, el elemento más abundante en el universo. Razonaron que era la única similitud astronómica obvia que compartiríamos con una civilización desconocida y que ellos también la reconocerían.

    La ecuación de Drake

    Solo unos años más tarde, en 1961, las nebulosas suposiciones que Cocconi y Morrison expresaron en su artículo obtuvieron una ecuación matemática auténtica. Frank Drake [con la ecuación, a la izquierda], junto con un puñado de otros astrónomos y científicos (incluido Carl Sagan) se reunieron en Green Bank, West Virginia para discutir la fórmula y las variables necesarias para hacer una suposición fundamentada de cuántas civilizaciones inteligentes podría estar viviendo en nuestra galaxia. Resulta que asignar números a suposiciones nebulosas le da una respuesta con suficiente variación como para que se pregunte si realmente estaba aclarando esas suposiciones en primer lugar. Al grupo se le ocurrió un rango de menos de mil a casi mil millones. Podría pensar que la fórmula se habría perfeccionado a lo largo de los años, pero ese no es el caso. Se ha mantenido sorprendentemente bien (aunque, para una ecuación tan nebulosa, & # 8220 sostenido & # 8221 es una frase relativa). Los datos recopilados desde la década de 1960, que pueden usarse para respaldar las estimaciones originales de cantidades mensurables, como la frecuencia con la que se forman estrellas similares al sol y cuántas de esas estrellas tienen planetas, han demostrado que esas estimaciones han sido relativamente precisas. El resto de las variables nunca se cuantificarán, como qué fracción de la vida evoluciona para volverse inteligente y cuál es la vida media de una civilización inteligente. Aún así, la ecuación ha servido como punto focal para las investigaciones de SETI a lo largo de los años y sigue siendo un marco valioso, aunque controvertido.

    Astrobiología

    Cuando no estamos buscando balizas de formas de vida inteligentes en el espacio profundo, nuestros estudios en el ámbito de la vida extraterrestre se vuelven hacia adentro. ¿Cómo se originó la vida en la Tierra? ¿Cómo se originó la vida inteligente en la Tierra? Estas son dos de las preguntas clave en el corazón del campo interdisciplinario conocido como astrobiología. Si bien gran parte del trabajo de los astrobiólogos puede ser especulativo, extrapolando lo que puede estar en otros lugares de lo que sabemos que está en la Tierra, esa especulación debe provenir primero de una investigación sólida sobre lo que vemos a nuestro alrededor. Por lo que sabemos de la vida, generalmente se asume que los extraterrestres estarán basados ​​en carbono, necesitarán la presencia de agua líquida y existirán en un planeta alrededor de una estrella similar al sol. Los astrobiólogos usan esas pautas como punto de partida para mirar hacia afuera. Por supuesto, la disciplina también incluye la astronomía y la geología tradicionales. Estos son campos necesarios para comprender dónde deberíamos buscar vida fuera de la Tierra y qué propiedades deberíamos buscar al estudiar las estrellas y sus planetas. Mientras que los astrobiólogos están buscando pruebas en el espacio profundo de todas estas cosas, el objeto de estudio más grande se encuentra actualmente en nuestro patio trasero literal: Marte.

    Vida en Marte

    Podemos asumir con seguridad que no vamos a encontrar ningún hombrecito verde en Marte. También es probable que no encontremos seres humanoides grises con ojos de ónix negro en forma de almendra y cráneos alargados. Pero hay muchas posibilidades de que encontremos vida extraterrestre en forma de bacterias o extremófilos, que son organismos similares a las bacterias que pueden vivir en entornos aparentemente inhóspitos. Hemos enviado una variedad de sondas, módulos de aterrizaje y orbitadores a Marte, desde el Mariner 4 en 1965 hasta la misión Phoenix, que aterrizó en la región polar del planeta # 8217 en mayo pasado y continúa enviando una enorme cantidad de datos. Lo que buscamos ante todo es agua, ya sea líquida o helada, una de las tres claves de la vida extraterrestre. & # 8220 Creo que & # 8217 es probablemente la mejor apuesta para la vida cercana & # 8221, dice el Dr. Seth Shostak, astrónomo sénior del Instituto SETI. & # 8220 Se podría argumentar que algunas de las lunas jovianas (Europa, Ganímedes, Calisto) o Titán y Encelado, estas lunas de Saturno, podrían tener vida. Incluso Venus podría tener vida en la atmósfera superior. Todos esos son posibles porque todos esos son mundos que pueden tener agua líquida. En Marte puedes ver cosas en el suelo, puedes cavar en la tierra, así que tenemos mucha gente que se preocupa por Marte. Ellos & # 8217 están buscando vida y esperamos que & # 8217 sea uno de los lugares correctos & # 8221. Incluso sin visitar el planeta rojo, los científicos han estado estudiando minuciosamente los meteoritos de Marte, trazando líneas finas en las rocas que han teorizado fueron dejadas por bacterias. Sin embargo, los rastros no contienen ADN, por lo que la teoría sigue sin ser probada.

    Proyecto Cyclops

    El artículo de 1959 de Cocconi y Morrison sobre una búsqueda sistemática de vida inteligente tardó más de una década en filtrarse a través de las diversas arterias de los florecientes programas exploratorios de la NASA antes de que tomara la forma de un equipo de investigación formalizado. Conocido como Proyecto Cyclops, el equipo y su documento de informe resultante fueron la primera investigación a gran escala sobre SETI práctico. Esbozó muchas de las mismas conclusiones a las que llegaron Cocconi y Morrison: que SETI era una empresa científica legítima y que debería realizarse en el extremo de baja frecuencia del espectro de microondas. Lo que no fue ventajoso para el esfuerzo fue el alcance del costo, la escala y el cronograma del informe. Solicitó un presupuesto de 6 a 10 mil millones de dólares para construir y mantener un gran conjunto de radiotelescopios durante 10 a 15 años. También tomó nota del hecho de que la búsqueda probablemente tardaría décadas en tener éxito, lo que requeriría & # 8220 un compromiso de financiación a largo plazo. & # 8221 Ciertamente ese fue el golpe de gracia del proyecto & # 8217 y, de hecho, la financiación para el Proyecto Cyclops se terminó en breve. después de que se emitió el informe. Pasarían 21 años antes de que la NASA finalmente implementara un programa SETI en funcionamiento, llamado Búsqueda dirigida por encuestas de microondas de alta resolución (HRMS). Pero, al igual que su predecesor, sería excepcionalmente efímero, perdiendo financiación operativa casi un año después, en octubre de 1993.

    Placas pioneras (Pioneros 10 y 11)

    A medida que la búsqueda de señales de vida inteligente ganaba credibilidad a finales de los sesenta y principios de los setenta, al mismo tiempo estaban en marcha planes para enviar nuestros propios mensajes. La misión del Pionero 10 y 11 Las naves espaciales en 1973 fueron para explorar el cinturón de asteroides, Júpiter y Saturno después de ese punto, continuarían sus trayectorias más allá de Plutón y hacia el medio interestelar. Con ese rumbo lejano en mente, se le acercó a Carl Sagan para que diseñara un mensaje que una raza alienígena podría descifrar si alguna de las naves fuera interceptada algún día. Junto con Frank Drake, Sagan diseñó una placa [izquierda] que muestra las figuras de un hombre y una mujer a escala con una imagen de la nave espacial, un diagrama de la longitud de onda y frecuencia del hidrógeno y una serie de mapas que detallan la ubicación de nuestro El sol, el sistema solar y el camino del Pionero tomó su salida. Era un pictograma diseñado para meter la mayor cantidad de información posible en el espacio más pequeño sin dejar de ser legible, pero fue criticado por ser demasiado difícil de decodificar. Mientras que la Pionero 10 se convirtió en el primer objeto hecho por el hombre en abandonar el sistema solar en 1983, pasarán al menos dos millones de años antes de que cualquiera de ellos alcance otra estrella.

    Mensaje de Arecibo

    Desde el advenimiento de las poderosas antenas de transmisión de radio y televisión, la Tierra ha sido un lugar relativamente ruidoso. Las señales de noticias y entretenimiento durante décadas han rebotado en los tramos superiores de nuestra atmósfera, y muchas se filtran por todas partes hacia el espacio. Aquellos que no sean atraídos por nuestros televisores algún día podrían llegar a estrellas lejanas, en una especie de boletín disperso anunciando nuestra presencia a través de Amo a Lucy y Seinfeld. (Una consecuencia involuntaria de las transmisiones por satélite y cable es el final gradual de las señales de radio de alta potencia, lo que hace que la Tierra sea un lugar mucho más difícil de & # 8220 escuchar & # 8221 para cualquiera que esté escuchando). En 1974, sin embargo, se transmitió un mensaje formalizado. desde el recientemente renovado telescopio de Arecibo en Puerto Rico. Nuevamente diseñada por Drake y Sagan, la señal de radio binaria [izquierda] contenía información sobre la composición de nuestro ADN y pictografías de un hombre, el sistema solar y el telescopio de Arecibo. En última instancia, la transmisión fue más una demostración simbólica del poder del nuevo equipo de Arecibo que un intento sistemático de establecer contacto con ET. El cúmulo de estrellas al que se envió la señal se eligió en gran parte porque estaría en el cielo durante la ceremonia de remodelación en la que se realizaría la transmisión. Además, el cúmulo se habrá movido fuera del alcance del rayo durante los 25.000 años que tardará el mensaje en llegar allí. Era una indicación de que probablemente no estaríamos en el negocio de enviar mensajes, ya que era mucho más barato y más fácil usar radiotelescopios para escuchar que para hablar. Pero Sagan y Drake tendrían una oportunidad más en las comunicaciones del espacio profundo en 1977 con el lanzamiento del Viajero sondas.

    Voyager Golden Records (Voyager 1 y 2)

    Si bien las placas de los pioneros se diseñaron durante una línea de tiempo comprimida de tres semanas y el mensaje de Arecibo se envió de acuerdo con el calendario de un cóctel, los registros dorados de la Voyager estaban destinados a ser un breve compendio de la experiencia humana en la Tierra y, por lo tanto, se les dio el tiempo y recursos del comité de la NASA para que sean excepcionales. Los discos de oro contienen 115 imágenes de video, saludos hablados en 55 idiomas, 90 minutos de música de todo el mundo, así como una selección de sonidos naturales como cantos de pájaros, olas y truenos. Una vez más, el hidrógeno es la clave para desbloquear los mensajes, el mismo diagrama de estados más bajos que apareció en las placas pioneras describe aquí el mapa que ubica al sol en la Vía Láctea. Le informa al descubridor cómo reproducir el disco, a qué velocidad y qué esperar al buscar las imágenes de video. Incluso se galvanizó con una muestra de uranio para que pudiera tener una vida media fechada en un futuro lejano. Desde el Viajero las sondas se mueven mucho más lentamente que las ondas de radio, les tomará casi el doble de tiempo que el Mensaje de Arecibo para llegar a sus estrellas objetivo. Incluso entonces, después de 40.000 años, sólo llegarán dentro de un año luz y medio de distancia. Eso es equivalente a unas 130 veces la distancia entre Plutón y nuestro sol. Es un eufemismo decir que cualquiera de estas balizas que hemos enviado tiene una posibilidad muy larga de llegar a una civilización inteligente, si es que existe y existe en la dirección general en la que están viajando. Es un recordatorio de cuán inhumanas se vuelven las escalas cuando medimos las distancias en el espacio exterior y tratamos de encontrar formas de mejorarlas en nuestra búsqueda de otros como nosotros.

    Meteoritos

    A medida que los astrobiólogos contemplan el origen de la vida en nuestro planeta, a menudo buscan los ingredientes en fuentes externas. Los asteroides, cometas y meteoritos son las antiguas reliquias del nacimiento de nuestro sistema solar. Son pedazos helados y rocosos dando vueltas, chocando entre sí y contra lunas y planetas, entregando minerales, agua y, como resultado, aminoácidos. Son los aminoácidos, veinte en particular, los que son la base para la formación de proteínas, que a su vez son la base de la vida. Hasta ahora, solo hemos descubierto ocho de esos veinte en meteoritos. El lugar donde se formaron los otros puede ser uno de los secretos de la vida en la Tierra y posiblemente la vida en otros planetas. En el histórico experimento Miller-Urey de 1953, se mezclaron y electrificaron una mezcla de agua y los elementos de una atmósfera primordial para simular la sopa de la Tierra primitiva. Al cabo de una semana, se habían formado los aminoácidos. Por supuesto, hay muchos otros procesos desconocidos que deben ocurrir para llevarnos de los aminoácidos a la vida. Como lo expresó el Dr. Seth Shostak del Instituto SETI, & # 8220 solo porque usted tiene una fábrica de ladrillos en su patio trasero no & # 8217t significa que & # 8217 verá aparecer un rascacielos algún día & # 8221.

    Extremófilos

    Estudiar extremófilos puede ser lo más parecido a estudiar a los extraterrestres antes de encontrar vida extraterrestre. Los extremófilos son organismos que viven en entornos inhóspitos para todas las demás formas de vida que conocemos. Algunos incluso pueden requerir físicamente estos extremos de temperatura, presión y acidez para sobrevivir. Se han encontrado millas bajo la superficie del océano y en la parte superior del Himalaya, desde los polos hasta el ecuador, en temperaturas que van desde casi el cero absoluto hasta más de 300 grados Fahrenheit. La mayoría de los extremófilos son microorganismos unicelulares, como el dominio Archea, cuyos miembros pueden representar el 20 por ciento de la biomasa de la Tierra. Este es el tipo de criaturas que esperaríamos encontrar en Marte. Pero quizás los extremófilos más extraterrestres conocidos por el hombre son los tardígrados de un milímetro de largo, u osos de agua [izquierda], llamados así porque tienen la capacidad de sufrir criptobiosis. Es una forma extrema de hibernación durante la cual toda la actividad metabólica se detiene casi por completo y permite que los animales sobrevivan a todo, desde dosis masivamente fatales de radiación (para los humanos) hasta el vacío del espacio.Algunos argumentan que este estado suspendido no califica técnicamente a los tardígrados como extremófilos porque no prosperan en estos entornos, simplemente se protegen de la muerte. Sin embargo, cuanto más entendamos acerca de estos organismos y su capacidad para resistir entornos que se consideran inhóspitos para la vida, más cerca estaremos de descubrirlos fuera de nuestro planeta.

    ¡El World of Warcraft! Señal

    Aunque la NASA mató al Proyecto Cyclops antes de que comenzara, eso no significaba que nadie estuviera escuchando el cosmos durante la década de 1970. Existían varios proyectos SETI a pequeña escala en todo el país y en todo el mundo, muchos de ellos operando con equipos universitarios. Uno de los trabajos de SETI más destacados, y de mayor duración, fue el radiotelescopio Big Ear operado por la Universidad Estatal de Ohio. El Big Ear era del tamaño de tres campos de fútbol y parecía un estacionamiento plateado gigante con andamios para enormes pantallas de cine en cada extremo. El 15 de agosto de 1977, Big Ear recibió una señal durante 72 segundos que se salió tanto de las cartas que el astrónomo que supervisaba las impresiones de la señal marcó la secuencia alfanumérica con un círculo y escribió & # 8220Wow! & # 8221 en el margen. El patrón de señal subía y bajaba perfectamente en sincronía con la forma en que el telescopio se movía a través de su haz de enfoque. A medida que apareció a la vista, se hizo progresivamente más fuerte. Si la señal hubiera sido terrestre, habría llegado con toda su fuerza. Era lo mejor que nadie había visto hasta ahora. Desafortunadamente, otros dos atributos del Wow! La señal funcionó en contra de que fuera una baliza ET legítima. El primero tenía que ver con la forma en que Big Ear recogía ondas de radio. Usó dos colectores, separados por tres minutos, uno al lado del otro. Cualquier señal captada por el primero tendría que ser captada por el segundo tres minutos más tarde, pero ese no era el caso con el Wow! señal. Solo el primer cuerno lo atrapó. Aún más desalentador, no se ha visto desde entonces. Muchas operaciones lo han intentado, utilizando equipos más sensibles y centrándose durante mucho más tiempo en la supuesta fuente en vano.

    Proyecto Phoenix y el Instituto SETI

    La búsqueda dirigida de la encuesta de microondas de alta resolución de la NASA realmente nunca tuvo una oportunidad. Tan pronto como se puso en marcha en 1992, los miembros del Congreso comenzaron a considerarlo como un desperdicio del dinero de los contribuyentes y se burlaron de él como frívolo (a pesar de que representaba menos del 0.1 por ciento del presupuesto operativo anual de la NASA). Cuando fue cancelado en el otoño de 1993, el Instituto SETI se mudó para salvar al equipo central de ciencia e ingeniería y continuar el trabajo bajo sus auspicios. Se le cambió el nombre a Phoenix Project y funcionó durante una década de 1994 a 2004 con fondos de donaciones privadas. El proyecto utilizó una variedad de grandes telescopios de todo el mundo para realizar su investigación, observando casi 800 estrellas en el vecindario de hasta 240 años luz de distancia. Después de recorrer mil millones de canales de frecuencia para cada una de las 800 estrellas en el transcurso de 11.000 horas de observación, el programa terminó sin haber detectado una señal ET viable.

    SETI @ home en UC Berkeley

    Si sabe algo sobre SETI y tiene cierta edad, es probable que lo sepa gracias al proyecto SETI @ home de la Universidad de California, Berkeley. SETI @ home fue uno de los primeros proyectos exitosos de computación distribuida. El concepto detrás de estos proyectos funciona así: los investigadores que tienen enormes cantidades de datos en bruto y no tienen forma posible de procesarlos por sí mismos, los dividen en pequeños trozos y los subcontratan. Cuando te registras en un proyecto distribuido, tu computadora obtiene uno de estos fragmentos y trabaja en él cuando no está ocupado, por ejemplo, cuando dejas tu escritorio para tomar un café o almorzar. Cuando su computadora termina, envía ese fragmento y solicita otro. Tomados en su conjunto, los proyectos de computación distribuida pueden aprovechar una cantidad de potencia de procesamiento que de otro modo sería imposible. El proyecto SETI @ home actualmente obtiene todos sus datos del radiotelescopio de Arecibo. Se aprovecha de otras investigaciones astronómicas al recopilar señales desde cualquier lugar al que apunte el telescopio durante los breves momentos en que no se está utilizando. Si bien el proyecto aún no ha detectado una señal ET, ha sido tremendamente beneficioso para demostrar que las soluciones de computación distribuida funcionan y funcionan bien, habiendo registrado más de dos millones de años de tiempo de computación agregado.

    Observatorio del Vaticano

    Galileo no fue el único astrónomo acusado por la Iglesia Católica de herejía por sus creencias en un universo heliocéntrico. Giordano Bruno fue quemado en la hoguera en el siglo XVI por argumentar que cada estrella tenía su propio sistema planetario. Cuán lejos ha llegado la Iglesia, entonces, con el anuncio a principios de este año del Observatorio Vaticano de que se puede creer en Dios y en los extraterrestres y no es una contradicción en la fe. El reverendo Joes Gabriel Funes, director del Observatorio, dice que el gran tamaño del universo apunta a la posibilidad de vida extraterrestre. Debido a que un extraterrestre sería parte de la creación, serían considerados criaturas de Dios.

    Planetas extrasolares

    Si pudiera decirse que un solo descubrimiento puso en marcha la búsqueda de planetas extrasolares, sería el de 51 Pegasi b [izquierda], en 1995. Fue el primer planeta extrasolar que se encontró orbitando una estrella normal y se descubrió utilizando el mismo efecto Doppler que experimentamos todos los días cuando pasa una sirena a gran velocidad. Era una noticia popular en ese momento; finalmente tuvimos la confirmación de que quizás nuestro sistema solar no era único. Desde ese día, hemos aprendido cuán común, de hecho, puede ser nuestro sistema. A principios de junio de 2008, el número de planetas extrasolares confirmados es de casi 300 y aumenta exponencialmente cada año a medida que nuestras tecnologías de detección se vuelven más sofisticadas. Sin duda, la gran mayoría de estos planetas son gigantes gaseosos en órbitas cortas y cercanas alrededor de sus estrellas, no el tipo de cuerpos celestes en los que esperamos encontrar vida. Eso no quiere decir que los planetas terrestres similares a la Tierra no estén ahí fuera también. Es solo que los gigantes gaseosos son mucho más fáciles de ver cuando buscamos porque tienden a deslizarse alrededor de sus estrellas madres en cuestión de días. Observamos esas estrellas en busca de variaciones en la forma en que emiten luz, pero en realidad no detectamos los planetas porque son muchas magnitudes más tenues que sus estrellas madres. Los gigantes gaseosos son lo suficientemente grandes y se mueven lo suficientemente rápido como para producir un efecto notable en sus estrellas desde aquí en la Tierra, pero para un planeta similar al tamaño de la Tierra, ese no es el caso. Para encontrar un planeta del tamaño de la Tierra, necesitaríamos observar una estrella sin parar durante años y ser capaces de detectar el más mínimo cambio de brillo cuando el planeta pasa frente a él (lo que se conoce como tránsito). Afortunadamente para los entusiastas de SETI, la NASA tiene esa misión en su programa para su lanzamiento el próximo año.

    La misión de Kepler

    Buscar planetas es necesariamente un trabajo duro. En el esquema astronómico de las cosas, la mayoría de los planetas son muy pequeños y los planetas similares a la Tierra son tremendamente, incluso imperceptiblemente pequeños. Ya es bastante difícil para los astrónomos detectar planetas en la escala de un Júpiter casi imposible encontrar una Tierra, unas 1.000 veces más pequeña. La misión Kepler de la NASA es la solución a ese problema. Es un telescopio espacial [izquierda] diseñado para apuntar a un campo de estrellas en nuestra galaxia durante casi cuatro años, sin vacilar nunca desde ese único punto de enfoque, monitoreando continuamente el brillo de más de 100,000 estrellas. La idea detrás de la misión es utilizar el método de descubrimiento de tránsito para encontrar planetas extrasolares como la Tierra. Un tránsito ocurre cuando un planeta pasa entre su estrella y el observador (el telescopio Kepler) durante el cual la estrella parece atenuarse momentáneamente, con una duración de entre 2 y 16 horas. Por supuesto, la órbita del planeta debe estar alineada con nuestro plano de visión, cuyas posibilidades son del 0,5 por ciento para cualquier estrella similar al Sol. Pero con el seguimiento de 100.000 estrellas, la NASA espera al menos detectar 50 planetas del tamaño de la Tierra para cuando la misión se complete más si los planetas observables resultan ser hasta dos veces más grandes que la Tierra.

    La vida puede haber surgido no una vez, sino muchas veces en la Tierra.

    EN 4.500 millones de años de historia terrestre, la vida tal como la conocemos surgió una sola vez. Todos los seres vivos de nuestro planeta comparten la misma química y se remonta a & # 8220LUCA & # 8221, el último ancestro común universal. Por lo tanto, asumimos que la vida debe haber sido muy difícil de poner en marcha, solo surgió cuando se combinan un conjunto de circunstancias casi imposibles.

    ¿O fue? Los experimentos simples de biólogos que tienen como objetivo recrear la vida y los primeros momentos están desafiando esa suposición. La vida, al parecer, es una cuestión de química básica: no se requiere magia, no hay ingredientes raros, no hay un rayo de la nada.

    Y eso sugiere una posibilidad aún más intrigante. En lugar de surgir una sola vez en algún estanque primordial bendecido químicamente, la vida puede haber tenido muchos orígenes. Podría haber ido una y otra vez en muchas formas diferentes durante cientos de miles de años, convirtiéndose solo en lo que vemos hoy cuando todo lo demás fue aniquilado en la Tierra y la primera extinción masiva de la historia. En sus primeros días en el planeta, la vida tal como la conocemos podría no haber estado sola.

    ¿Y la vida en otros planetas? Lea sobre la búsqueda de vida en el sistema solar y otros mares # 8217

    Para que quede claro, de lo que estamos hablando surgió mucho antes que los animales o las plantas o incluso los microbios. Volvemos al principio, cuando lo único que encajaba con la descripción de & # 8220life & # 8221 eran poco más que máquinas moleculares. Incluso entonces, habiendo despojado de los cuerpos, órganos y células y reducido todo a las reacciones esenciales, las cosas parecen endiabladamente complejas. Como mínimo, la vida necesita algún tipo de código, it & hellip

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    La vida en la Tierra 'puede haber venido de Marte' - Historia

    Viking 1 - EE. UU. Mars Orbiter / Lander - 3527 kg, incluido el combustible - (20 de agosto de 1975 - 7 de agosto de 1980)

    • Las naves espaciales Viking 1 y 2 incluían orbitadores (diseñados después de los orbitadores Mariner 8 y 9) y módulos de aterrizaje. El orbitador pesaba 883 kg y el módulo de aterrizaje 572 kg. Viking 1 fue lanzado desde el Centro Espacial Kennedy, el 20 de agosto de 1975, el viaje a Marte y entró en órbita alrededor del planeta el 19 de junio de 1976. El módulo de aterrizaje aterrizó el 20 de julio de 1976 en las laderas occidentales de Chryse Planitia ( Golden Plains). Viking 2 fue lanzado a Marte el 9 de noviembre de 1975 y aterrizó el 3 de septiembre de 1976. Ambos módulos de aterrizaje tenían experimentos para buscar microorganismos marcianos. Los resultados de estos experimentos aún se están debatiendo. Los módulos de aterrizaje proporcionaron vistas panorámicas en color detalladas del terreno marciano. También monitorearon el clima marciano. Los orbitadores mapearon la superficie del planeta, adquiriendo más de 52.000 imágenes. La misión principal del proyecto Viking terminó el 15 de noviembre de 1976, once días antes de la conjunción superior de Marte (su paso detrás del Sol), aunque la nave espacial Viking continuó operando durante seis años después de llegar por primera vez a Marte. El orbitador Viking 1 se desactivó el 7 de agosto de 1980, cuando se quedó sin propulsor de control de altitud. El módulo de aterrizaje Viking 1 se cerró accidentalmente el 13 de noviembre de 1982 y nunca se recuperó la comunicación. Su última transmisión llegó a la Tierra el 11 de noviembre de 1982. Los controladores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA intentaron sin éxito durante otros seis meses y medio recuperar el contacto con el módulo de aterrizaje, pero finalmente cerraron la misión general el 21 de mayo de 1983.
      Haga clic aquí para obtener más información sobre las misiones vikingas.
    • Fobos 1 fue enviado a investigar la luna marciana Fobos. Se perdió en ruta a Marte debido a un error de comando el 2 de septiembre de 1988.
    • Phobos 2 llegó a Marte y se insertó en órbita el 30 de enero de 1989. El orbitador se movió a 800 kilómetros de Phobos y luego falló. El módulo de aterrizaje nunca llegó a Fobos.
    • Se perdió la comunicación con Mars Observer el 21 de agosto de 1993, justo antes de que se insertara en órbita.
    • Iniciada debido a la pérdida de la nave espacial Mars Observer, la misión Mars Global Surveyor (MGS) se lanzó el 7 de noviembre de 1996. MGS ha estado en una órbita marciana, mapeando con éxito la superficie desde marzo de 1998. Haga clic aquí para ver la página de MGS en JPL.
    • Mars '96 consistió en un orbitador, dos módulos de aterrizaje y dos penetradores de suelo que iban a llegar al planeta en septiembre de 1997. El cohete que transportaba a Mars 96 despegó con éxito, pero cuando entró en órbita, la cuarta etapa del cohete se encendió prematuramente y envió la sonda a una caída salvaje. Se estrelló contra el océano en algún lugar entre la costa chilena y la Isla de Pascua. La nave espacial se hundió, llevando consigo 270 gramos de plutonio-238.
    • El Mars Pathfinder entregó un módulo de aterrizaje estacionario y un vehículo de superficie al Planeta Rojo el 4 de julio de 1997. El vehículo de seis ruedas, llamado Sojourner, exploró el área cercana al módulo de aterrizaje. El objetivo principal de la misión era demostrar la viabilidad de aterrizajes de bajo costo en la superficie marciana. Esta fue la segunda misión de la serie Discovery de bajo costo de la NASA. Después de un gran éxito científico e interés público, la misión terminó formalmente el 4 de noviembre de 1997, cuando la NASA terminó las comunicaciones diarias con el módulo de aterrizaje Pathfinder y el rover Sojourner.
    • El Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica de Japón (ISAS) lanzó esta sonda el 4 de julio de 1998 para estudiar el entorno marciano. Esta habría sido la primera nave espacial japonesa en llegar a otro planeta. La sonda debía llegar a Marte en diciembre de 2003. Después de revisar el plan de vuelo debido a problemas anteriores con la sonda, la misión fue abandonada el 9 de diciembre de 2003 cuando ISAS no pudo comunicarse con la sonda para prepararla para inserción orbital.
    • Este orbitador era la nave espacial compañera del Mars Surveyor '98 Lander, pero la misión falló. Haga clic aquí para leer el informe de la Junta de Investigación de Desastres de Mars Climate Orbiter.
    • El Polar Lander estaba programado para aterrizar en Marte el 3 de diciembre de 1999. Montadas en la etapa de crucero del Mars Polar Lander había dos sondas de impacto Deep Space 2, llamadas Amundsen y Scott. Las sondas tenían una masa de 3.572 kg cada una. La etapa de crucero debía separarse del Mars Polar Lander y, posteriormente, las dos sondas debían separarse de la etapa de crucero. Las dos sondas planeaban impactar la superficie de 15 a 20 segundos antes de que el Mars Polar Lander aterrizara. Los equipos de tierra no pudieron contactar la nave espacial y las dos sondas. La NASA concluyó que las señales espúreas durante el despliegue de la pierna del módulo de aterrizaje hicieron que la nave espacial pensara que había aterrizado, lo que provocó el apagado prematuro de los motores de la nave espacial y la destrucción del módulo de aterrizaje en el impacto.
    • Este orbitador de Marte llegó al planeta el 24 de octubre de 2001 y sirvió como retransmisor de comunicaciones para futuras misiones a Marte. En 2010, Odyssey rompió el récord de la nave espacial más antigua en el Planeta Rojo. Apoyará el aterrizaje en 2012 del Laboratorio Científico de Marte y las operaciones de superficie de esa misión. Haga clic aquí para más información.
    • El Mars Express Orbiter y el módulo de aterrizaje Beagle 2 se lanzaron juntos el 2 de junio de 2003. El Beagle 2 fue lanzado desde el Mars Express Orbiter el 19 de diciembre de 2003. El Mars Express llegó con éxito el 25 de diciembre de 2003. El Beagle 2 también fue programado para aterrizar el 25 de diciembre de 2003, sin embargo, los controladores terrestres no han podido comunicarse con la sonda. Haga clic aquí para más información.
    • Como parte de la misión Mars Exploration Rover (MER), & quotSpirit & quot, también conocido como MER-A, se lanzó el 10 de junio de 2003 y llegó con éxito a Marte el 3 de enero de 2004. La última comunicación con Spirit se produjo el 22 de marzo de 2010 El JPL puso fin a los intentos de restablecer el contacto el 25 de mayo de 2011. El rover probablemente perdió energía debido a temperaturas internas excesivamente frías.
    • & quotOpportunity & quot, también conocido como MER-B, fue lanzado el 7 de julio de 2003 y llegó con éxito a Marte el 24 de enero de 2004. Haga clic aquí para obtener más información sobre la misión MER.

    Orbitador de reconocimiento de Marte & ndash USA Mars Orbiter - 1.031 kg - (12 de agosto de 2005)

    • El Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) fue lanzado el 12 de agosto de 2005 para un viaje de siete meses a Marte. MRO llegó a Marte el 10 de marzo de 2006 y comenzó su misión científica en noviembre de 2006. Haga clic aquí para obtener más información.

    Fénix & ndash USA Mars Lander - 350 kg - (4 de agosto de 2007)

    • El Phoenix Mars Lander fue lanzado el 4 de agosto de 2007 y aterrizó en Marte el 25 de mayo de 2008. Es el primero en el Programa Scout de la NASA. Phoenix fue diseñado para estudiar la historia del agua y el potencial de habitabilidad en el suelo rico en hielo ártico y rsquos marciano. El módulo de aterrizaje de energía solar completó su misión de tres meses y siguió funcionando hasta que la luz del sol se desvaneció dos meses después. La misión finalizó oficialmente en mayo de 2010. Haga clic aquí para obtener más información del sitio de la sede de la NASA y aquí para obtener más información del sitio JPL- Universidad de Arizona.

    Fobos-Grunt y ndash Rusia Mars Lander - 730 kg /Yinghuo-1 & ndash China Mars Orbital Probe & ndash 115 kg - (8 de noviembre de 2011)

    • La nave espacial Phobos-Grunt estaba destinada a aterrizar en la luna marciana Phobos. La nave espacial rusa no abandonó correctamente la órbita terrestre y rsquos para emprender su trayectoria hacia Marte. Yinghuo-1 era una sonda orbital china planificada de Marte lanzada junto con Phobos-Grunt. Ambas naves fueron destruidas al reingresar desde la órbita terrestre en enero de 2012.

    Laboratorio de Ciencias de Marte & ndash USA Mars Rover & ndash 750 kg - (26 de noviembre de 2011)

    • El Laboratorio Científico de Marte fue lanzado el 26 de noviembre de 2011. Con su rover llamado Curiosity, la misión del Laboratorio Científico de Marte de la NASA está diseñada para evaluar si Marte alguna vez tuvo un entorno capaz de soportar pequeñas formas de vida llamadas microbios. Curiosity aterrizó con éxito en el cráter Gale a la 1:31 am EDT del 6 de agosto de 2012. Haga clic aquí para obtener más información del sitio JPL de la NASA.

    Misión Mars Orbiter (Mangalyaan) & ndash India Mars Orbiter - 15 kg - (5 de noviembre de 2013)

    • La misión Indian Mars Orbiter se lanzó el 5 de noviembre de 2013 desde el Centro Espacial Satish Dhawan. Se insertó en órbita alrededor de Marte el 24 de septiembre de 2014 y completó la duración prevista de la misión de 160 días en marzo de 2015. La nave espacial continúa operando, cartografiando el planeta y midiendo la radiación.

    MAVEN & ndash USA Mars Orbiter & ndash 2.550 kg - (Lanzamiento el 18 de noviembre de 2013)

    • MAVEN (evolución atmosférica y volátil de Marte) fue la segunda misión seleccionada para el programa Mars Scout de la NASA. Se lanzó el 18 de noviembre de 2013 y entró en órbita alrededor de Marte el 21 de septiembre de 2014. La misión MAVEN & rsquos es obtener mediciones críticas de la atmósfera marciana para comprender mejor el dramático cambio climático que ha ocurrido a lo largo de su historia. Haga clic aquí para obtener más información sobre MAVEN.

    Conocimiento & ndash USA Mars Lander - (Ventana de lanzamiento del 8 de marzo al 27 de marzo de 2016)


    Una colisión antigua

    Entonces, el grupo de autores del estudio decidió probar otra teoría: ¿Qué pasaría si otro planeta trajera las golosinas?

    "La Tierra podría haber chocado con muchos tipos diferentes de planetas", dijo Grewal a WordsSideKick.com. ¿Podría uno de esos planetas haberle dado a la Tierra de silicato a granel la proporción correcta de elementos?

    Si ocurriera esta colisión, los dos núcleos planetarios se habrían fusionado y los dos mantos se habrían fusionado.

    Entonces, se propusieron crear un posible planeta que podría haber chocado con el nuestro.

    En el laboratorio, en un tipo especial de horno, Grewal y su equipo crearon las condiciones de alta temperatura y alta presión en las que podría formarse un núcleo de planeta y rsquos. En cápsulas de grafito (una forma de carbono), combinaron polvo metálico (que representa el núcleo e incluye elementos como el hierro unido al nitrógeno) con diferentes proporciones de polvo de silicato (una mezcla de silicio y oxígeno, destinado a imitar el hipotético planeta & rsquos manto).

    Al variar la temperatura, la presión y las proporciones de azufre en sus experimentos, el equipo creó escenarios de cómo estos elementos podrían haberse dividido entre el núcleo y el resto del hipotético planeta.

    Descubrieron que el carbono está mucho menos dispuesto a unirse al hierro en presencia de altas concentraciones de nitrógeno y azufre, mientras que el nitrógeno se une al hierro incluso cuando hay mucho azufre presente. Entonces, para que el nitrógeno se excluya del núcleo y esté presente en otras partes del planeta, debería haber contenido concentraciones muy altas de azufre, dijo Grewal.

    Luego introdujeron estas posibilidades en una simulación, junto con información sobre cómo se comportan los diferentes elementos volátiles y las cantidades actuales de carbono, nitrógeno y azufre en las capas externas de la Tierra y los rsquos.

    Después de ejecutar más de mil millones de simulaciones, encontraron que el escenario que tenía más sentido y mdash era el que tenía el momento más probable y podía conducir a una proporción correcta de carbono a nitrógeno y mdash era uno que postulaba una colisión y fusión de la Tierra con un Planeta del tamaño de Marte que contenía entre un 25 y un 30 por ciento de azufre en su núcleo.

    Esta teoría "es muy probable", dijo C & eacutelia Dalou, petróloga experimental del Centre de Recherches P & eacutetrographiques et G & eacuteochimiques en Francia, que no formó parte del estudio. "Este trabajo es un resultado muy exitoso de años de investigación de varios equipos diferentes".


    Fuego y hielo

    En 2008, un rover de Marte llamado Phoenix estaba recogiendo tierra cerca del polo norte marciano cuando encontró evidencia de una sal inusual llamada perclorato. Este fue un hallazgo emocionante en el momento en que los científicos sabían que los microorganismos antiguos en la Tierra usaban el perclorato como fuente de energía. ¿Quizás, pensaron, este alijo de sal marciano sirvió para un propósito similar?

    Los autores del nuevo estudio estaban entusiasmados con el descubrimiento salado por una razón diferente: el perclorato es inflamable y tan inflamable que se usa en la Tierra hoy principalmente para hacer que el combustible de cohetes y los fuegos artificiales se quemen más rápido. Si el perclorato es abundante en el suelo marciano, dijeron los investigadores a NewScientist, entonces los intentos de Viking de calentar ese suelo pueden haber provocado que el perclorato se incendiara y destruyera instantáneamente cualquier molécula orgánica que pudiera haber estado allí.

    El lado positivo de este escenario es que, si el perclorato marciano incinerara alguna molécula a base de carbono en el horno de Viking, entonces habría evidencia en las cenizas. Cuando el carbono se quema con perclorato, produce una molécula llamada clorobenceno y mdash, una mezcla de carbono, hidrógeno y cloro que puede durar meses en el suelo. Por suerte, el rover Curiosity de la NASA detectó rastros de clorobenceno en suelo marciano durante una expedición de 2013. Para obtener más pruebas, los investigadores decidieron volver al propio Viking.

    "Buscamos en los datos de Viking un posible producto de reacción entre la sal y los orgánicos en el horno Viking", escribieron los investigadores. El equipo volvió a analizar los conjuntos de datos originales tomados durante la misión Viking, esta vez buscando específicamente rastros de clorobenceno.

    Según su nuevo artículo, los investigadores encontraron lo que buscaban. El equipo vio trazas de clorobenceno en las muestras tomadas por Viking 2, y concluyó que el módulo de aterrizaje podría haber tenido materia orgánica en la palma de su mano robótica antes de prender fuego a todo el lote sin darse cuenta.

    La autora del estudio, Melissa Guzman, estudiante de doctorado en el centro de investigación LATMOS en Francia, le dijo a NewScientist que, si bien esta nueva evidencia es convincente, no es una prueba definitiva de la materia orgánica marciana. Es posible, por ejemplo, que los compuestos de carbono quemados junto con el perclorato marciano en el horno de Viking en realidad se hayan originado en la Tierra y hayan contaminado accidentalmente las muestras.

    Otros científicos están dispuestos a creer. Daniel Glavin, investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Maryland, que no participó en el estudio, le dijo a NewScientist que este documento "cierra el trato" sobre la materia orgánica marciana. De hecho, el estudio sugiere que podrían existir moléculas orgánicas en muchos sitios en todo el Planeta Rojo. Queda por ver si eso significa que hay vida microbiana allí y mdash y si los humanos pueden confirmar esa vida antes de prenderla en llamas.


    Contenido

    Uno de los desafíos en el estudio de la abiogénesis es que el sistema de reproducción y metabolismo utilizado por toda la vida existente involucra tres tipos distintos de macromoléculas interdependientes (ADN, ARN y proteína). Esto sugiere que la vida no podría haber surgido en su forma actual, lo que ha llevado a los investigadores a formular hipótesis sobre los mecanismos por los cuales el sistema actual podría haber surgido de un sistema precursor más simple. El concepto de ARN como molécula primordial [2] se puede encontrar en artículos de Francis Crick [12] y Leslie Orgel, [13] así como en el libro de Carl Woese de 1967. El código genético. [14] En 1962, el biólogo molecular Alexander Rich postuló la misma idea en un artículo que contribuyó a un volumen publicado en honor al fisiólogo premio Nobel Albert Szent-Györgyi. [15] Hans Kuhn en 1972 presentó un posible proceso por el cual el sistema genético moderno podría haber surgido de un precursor basado en nucleótidos, y esto llevó a Harold White en 1976 a observar que muchos de los cofactores esenciales para la función enzimática son nucleótidos o podría haberse derivado de nucleótidos. Propuso un escenario en el que la electroquímica crítica de las reacciones enzimáticas habría requerido la retención de los restos de nucleótidos específicos de las enzimas originales basadas en ARN que llevaban a cabo las reacciones, mientras que los elementos estructurales restantes de las enzimas fueron reemplazados gradualmente por proteínas, hasta que todo lo que quedaba era de los ARN originales eran estos cofactores de nucleótidos, "fósiles de enzimas de ácidos nucleicos". [16] La frase "RNA World" fue utilizada por primera vez por el premio Nobel Walter Gilbert en 1986, en un comentario sobre cómo las observaciones recientes de las propiedades catalíticas de varias formas de ARN encajan con esta hipótesis. [17]

    Las propiedades del ARN hacen que la idea de la hipótesis del mundo del ARN sea conceptualmente plausible, aunque su aceptación general como explicación del origen de la vida requiere más evidencia. [15] Se sabe que el ARN forma catalizadores eficientes y su similitud con el ADN deja en claro su capacidad para almacenar información. Sin embargo, las opiniones difieren en cuanto a si el ARN constituyó el primer sistema autónomo de autorreplicación o fue un derivado de un sistema aún anterior. [2] Una versión de la hipótesis es que un tipo diferente de ácido nucleico, denominado pre-ARN, fue el primero en emerger como una molécula que se auto-reproducía, para ser reemplazado por ARN solo más tarde. Por otro lado, el descubrimiento en 2009 de que los ribonucleótidos de pirimidina activados se pueden sintetizar en condiciones prebióticas plausibles [18] sugiere que es prematuro descartar los escenarios de ARN primero. [2] Sugerencias para "simple" pre-ARN Los ácidos nucleicos han incluido ácido nucleico peptídico (PNA), ácido nucleico treosa (TNA) o ácido nucleico glicol (GNA). [19] [20] A pesar de su simplicidad estructural y posesión de propiedades comparables con el ARN, la generación químicamente plausible de ácidos nucleicos "más simples" en condiciones prebióticas aún no se ha demostrado. [21]

    ARN como enzima Editar

    Las enzimas de ARN, o ribozimas, se encuentran en la vida actual basada en el ADN y podrían ser ejemplos de fósiles vivientes. Las ribozimas desempeñan funciones vitales, como la del ribosoma. La subunidad grande del ribosoma incluye un ARNr responsable de la actividad peptidil transferasa formadora de enlaces peptídicos de la síntesis de proteínas. Existen muchas otras actividades de ribozima, por ejemplo, la ribozima cabeza de martillo realiza la auto-escisión [22] y una ribozima de ARN polimerasa puede sintetizar una hebra corta de ARN a partir de una plantilla de ARN cebada. [23]

    Entre las propiedades enzimáticas importantes para el inicio de la vida se encuentran:

    Autorreplicación La capacidad de autorreplicarse o sintetizar otras moléculas de ARN. Las moléculas de ARN relativamente cortas que pueden sintetizar otras se han producido artificialmente en el laboratorio. El más corto tenía 165 bases de largo, aunque se ha estimado que solo una parte de la molécula era crucial para esta función. Una versión, de 189 bases de largo, tenía una tasa de error de solo el 1,1% por nucleótido al sintetizar una hebra de ARN de 11 nucleótidos de largo a partir de hebras de plantilla cebadas. [24] Esta ribozima de 189 pares de bases podría polimerizar una plantilla de un máximo de 14 nucleótidos de longitud, que es demasiado corta para la autorreplicación, pero es una pista potencial para una mayor investigación. La extensión de cebador más larga realizada por una ribozima polimerasa fue de 20 bases. [25] En 2016, los investigadores informaron sobre el uso de la evolución in vitro para mejorar drásticamente la actividad y la generalidad de una ribozima polimerasa de ARN mediante la selección de variantes que pueden sintetizar moléculas de ARN funcionales a partir de una plantilla de ARN. Cada ribozima de la ARN polimerasa se diseñó para permanecer vinculada a su nueva cadena de ARN sintetizada, lo que permitió al equipo aislar polimerasas exitosas. Las ARN polimerasas aisladas se utilizaron de nuevo para otra ronda de evolución. Después de varias rondas de evolución, obtuvieron una ribozima polimerasa de ARN llamada 24-3 que era capaz de copiar casi cualquier otro ARN, desde pequeños catalizadores hasta enzimas largas basadas en ARN. Se amplificaron ARN particulares hasta 10.000 veces, una primera versión de ARN de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). [26] Catálisis La capacidad de catalizar reacciones químicas simples, lo que mejoraría la creación de moléculas que son bloques de construcción de moléculas de ARN (es decir, una cadena de ARN que facilitaría la creación de más cadenas de ARN). En el laboratorio se han formado artificialmente moléculas de ARN relativamente cortas con tales capacidades. [27] [28] Un estudio reciente mostró que casi cualquier ácido nucleico puede evolucionar en una secuencia catalítica con la selección adecuada. Por ejemplo, un fragmento de ADN de 50 nucleótidos elegido arbitrariamente que codifica la Bos tauro El ARNm de albúmina (bovino) se sometió a evolución en probeta para derivar un ADN catalítico (desoxirribozima, también llamado ADNzima) con actividad de escisión del ARN. Después de solo unas pocas semanas, había evolucionado una ADNzima con actividad catalítica significativa. [29] En general, el ADN es mucho más inerte químicamente que el ARN y, por lo tanto, es mucho más resistente a la obtención de propiedades catalíticas. Si la evolución in vitro funciona para el ADN, sucederá mucho más fácilmente con el ARN. Ligadura de aminoácidos-ARN La capacidad de conjugar un aminoácido con el extremo 3 'de un ARN para usar sus grupos químicos o proporcionar una cadena lateral alifática de ramificación larga. [30] Formación de enlaces peptídicos La capacidad de catalizar la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos para producir péptidos cortos o proteínas más largas. Esto se realiza en las células modernas mediante los ribosomas, un complejo de varias moléculas de ARN conocidas como ARNr junto con muchas proteínas. Se cree que las moléculas de ARNr son responsables de su actividad enzimática, ya que no hay residuos de aminoácidos dentro de los 18 Å del sitio activo de la enzima, [15] y, cuando la mayoría de los residuos de aminoácidos en el ribosoma se eliminaron estrictamente, el ribosoma resultante retuvo su actividad peptidil transferasa completa, completamente capaz de catalizar la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos. [31] En el laboratorio se sintetizó una molécula de ARN mucho más corta con la capacidad de formar enlaces peptídicos, y se ha sugerido que el ARNr ha evolucionado a partir de una molécula similar. [32] También se ha sugerido que los aminoácidos pueden haber estado involucrados inicialmente con moléculas de ARN como cofactores que mejoran o diversifican sus capacidades enzimáticas, antes de evolucionar hacia péptidos más complejos. De manera similar, se sugiere que el ARNt evolucionó a partir de moléculas de ARN que comenzaron a catalizar la transferencia de aminoácidos. [33]

    ARN en el almacenamiento de información Editar

    El ARN es una molécula muy similar al ADN, con solo dos diferencias químicas importantes (la columna vertebral del ARN usa ribosa en lugar de desoxirribosa y sus nucleobases incluyen uracilo en lugar de timina). La estructura general del ARN y el ADN es inmensamente similar: una hebra de ADN y otra de ARN pueden unirse para formar una estructura de doble hélice. Esto hace posible el almacenamiento de información en ARN de una manera muy similar al almacenamiento de información en ADN. Sin embargo, el ARN es menos estable y es más propenso a la hidrólisis debido a la presencia de un grupo hidroxilo en la posición ribosa 2 '.

    Comparación de la estructura del ADN y el ARN Editar

    La principal diferencia entre el ARN y el ADN es la presencia de un grupo hidroxilo en la posición 2 'del azúcar ribosa en el ARN (ilustración, derecha). [15] Este grupo hace que la molécula sea menos estable porque, cuando no está restringido en una doble hélice, el hidroxilo 2 'puede atacar químicamente el enlace fosfodiéster adyacente para escindir el esqueleto del fosfodiéster. El grupo hidroxilo también fuerza a la ribosa a entrar en el C3'-endo conformación de azúcar a diferencia del C2'-endo conformación del azúcar desoxirribosa en el ADN. Esto obliga a una doble hélice de ARN a cambiar de una estructura de B-ADN a una más parecida a A-ADN.

    El ARN también utiliza un conjunto de bases diferente al del ADN: adenina, guanina, citosina y uracilo, en lugar de adenina, guanina, citosina y timina. Químicamente, el uracilo es similar a la timina, se diferencia solo por un grupo metilo y su producción requiere menos energía. [34] En términos de emparejamiento de bases, esto no tiene ningún efecto. La adenina se une fácilmente al uracilo o la timina. Sin embargo, el uracilo es un producto del daño a la citosina que hace que el ARN sea particularmente susceptible a mutaciones que pueden reemplazar a un GC par de bases con un GU (bamboleo) o AU Base par.

    Se cree que el ARN ha precedido al ADN, debido a su ordenamiento en las vías biosintéticas. Los desoxirribonucleótidos utilizados para fabricar ADN están hechos de ribonucleótidos, los componentes básicos del ARN, al eliminar el grupo 2'-hidroxilo. Como consecuencia, una célula debe tener la capacidad de producir ARN antes de poder producir ADN.

    Limitaciones del almacenamiento de información en RNA Edit

    Las propiedades químicas del ARN hacen que las moléculas de ARN grandes sean intrínsecamente frágiles y pueden descomponerse fácilmente en sus nucleótidos constituyentes a través de la hidrólisis. [35] [36] Estas limitaciones no imposibilitan el uso del ARN como sistema de almacenamiento de información, simplemente requieren mucha energía (para reparar o reemplazar moléculas de ARN dañadas) y son propensos a la mutación. Si bien esto lo hace inadecuado para la vida actual con "ADN optimizado", puede haber sido aceptable para una vida más primitiva.

    El ARN como regulador Editar

    Se ha descubierto que los riboswitches actúan como reguladores de la expresión génica, particularmente en bacterias, pero también en plantas y arqueas. Los riboconmutadores alteran su estructura secundaria en respuesta a la unión de un metabolito. Este cambio en la estructura puede resultar en la formación o interrupción de un terminador, truncando o permitiendo la transcripción respectivamente. [37] Alternativamente, los riboswitches pueden unir u ocluir la secuencia Shine-Dalgarno, afectando la traducción. [38] Se ha sugerido que estos se originaron en un mundo basado en ARN. [39] Además, los termómetros de ARN regulan la expresión génica en respuesta a los cambios de temperatura. [40]

    La hipótesis del mundo del ARN está respaldada por la capacidad del ARN tanto para almacenar, transmitir y duplicar información genética, como lo hace el ADN, como para realizar reacciones enzimáticas, como las enzimas basadas en proteínas. Debido a que puede llevar a cabo los tipos de tareas que ahora realizan las proteínas y el ADN, se cree que el ARN alguna vez fue capaz de mantener la vida independiente por sí solo. [15] Algunos virus utilizan ARN como material genético, en lugar de ADN. [41] Además, aunque no se encontraron nucleótidos en experimentos basados ​​en el experimento de Miller-Urey, su formación en condiciones prebióticamente plausibles se informó en 2009 [18] una base de purina, adenina, es simplemente un pentámero de cianuro de hidrógeno. Los experimentos con ribozimas básicas, como el ARN del bacteriófago Qβ, han demostrado que las estructuras de ARN autorreplicantes simples pueden soportar incluso fuertes presiones selectivas (por ejemplo, terminadores de cadena de quiralidad opuesta). [42]

    Dado que no se conocían vías químicas para la síntesis abiogénica de nucleótidos a partir de nucleobases de pirimidina citosina y uracilo en condiciones prebióticas, algunos creen que los ácidos nucleicos no contienen estas nucleobases que se ven en los ácidos nucleicos de la vida. [43] El nucleósido citosina tiene una vida media aislada de 19 días a 100 ° C (212 ° F) y 17.000 años en agua helada, lo que algunos argumentan es demasiado corto en la escala de tiempo geológico para la acumulación. [44] Otros han cuestionado si la ribosa y otros azúcares de la columna vertebral podrían ser lo suficientemente estables como para ser encontrados en el material genético original, [45] y han planteado el problema de que todas las moléculas de ribosa tendrían que ser el mismo enantiómero, como cualquier nucleótido de la quiralidad incorrecta actúa como un terminador de cadena. [46]

    Los ribonucleósidos de pirimidina y sus respectivos nucleótidos se han sintetizado prebióticamente mediante una secuencia de reacciones que eluden los azúcares libres y se ensamblan de forma escalonada al incluir químicas nitrogenadas y oxigenadas. En una serie de publicaciones, John Sutherland y su equipo de la Facultad de Química de la Universidad de Manchester han demostrado rutas de alto rendimiento para los ribonucleótidos de citidina y uridina construidos a partir de pequeños fragmentos de 2 y 3 carbonos, como glicolaldehído, gliceraldehído o gliceraldehído-3. -fosfato, cianamida y cianoacetileno. Uno de los pasos en esta secuencia permite el aislamiento de la ribosa aminooxazolina enantiopura si el exceso enantiomérico de gliceraldehído es del 60% o más, de posible interés hacia la homoquiralidad biológica. [47] Esto puede verse como una etapa de purificación prebiótica, en la que dicho compuesto cristalizó espontáneamente a partir de una mezcla de las otras pentosas aminooxazolinas.Las aminooxazolinas pueden reaccionar con el cianoacetileno de una manera suave y altamente eficiente, controlada por fosfato inorgánico, para dar ribonucleótidos de citidina. La fotoanomerización con luz ultravioleta permite la inversión alrededor del centro anomérico 1 'para dar la estereoquímica beta correcta. Un problema con esta química es la fosforilación selectiva de alfa-citidina en la posición 2'. [48] ​​Sin embargo, en 2009, demostraron que los mismos bloques de construcción simples permiten el acceso, a través de la elaboración de nucleobase controlada por fosfato, a nucleótidos de pirimidina cíclica 2 ', 3'-directamente, que se sabe que pueden polimerizar en ARN. [18] La química orgánica Donna Blackmond describió este hallazgo como "evidencia sólida" a favor del mundo del ARN. [49] Sin embargo, John Sutherland dijo que si bien el trabajo de su equipo sugiere que los ácidos nucleicos desempeñaron un papel temprano y central en el origen de la vida, no necesariamente respaldaba la hipótesis del mundo del ARN en sentido estricto, que describió como un "restrictivo , arreglo hipotético ". [50]

    El artículo de 2009 del grupo Sutherland también destacó la posibilidad de foto-desinfección de los fosfatos pirimidina-2 ', 3'-cíclicos. [18] Una debilidad potencial de estas rutas es la generación de gliceraldehído enantioenriquecido, o su derivado 3-fosfato (el gliceraldehído prefiere existir como su ceto tautómero dihidroxiacetona). [ cita necesaria ]

    El 8 de agosto de 2011, se publicó un informe, basado en estudios de la NASA con meteoritos encontrados en la Tierra, que sugiere que los bloques de construcción de ARN (adenina, guanina y moléculas orgánicas relacionadas) pueden haberse formado extraterrestre en el espacio exterior. [51] [52] [53] En 2017, un modelo numérico sugiere que el mundo del ARN puede haber surgido en estanques cálidos en la Tierra primitiva, y que los meteoritos eran una fuente plausible y probable de los componentes básicos del ARN (ribosa y ácidos nucleicos ) a estos entornos. [54] El 29 de agosto de 2012, los astrónomos de la Universidad de Copenhague informaron de la detección de una molécula de azúcar específica, el glicolaldehído, en un sistema estelar distante. La molécula se encontró alrededor del binario protoestelar. IRAS 16293-2422, que se encuentra a 400 años luz de la Tierra. [55] [56] Debido a que se necesita glicolaldehído para formar ARN, este hallazgo sugiere que se pueden formar moléculas orgánicas complejas en sistemas estelares antes de la formación de los planetas, y eventualmente llegarán a los planetas jóvenes al principio de su formación. [57]

    Los nucleótidos son las moléculas fundamentales que se combinan en serie para formar ARN. Consisten en una base nitrogenada unida a un esqueleto de azúcar-fosfato. El ARN está formado por largos tramos de nucleótidos específicos dispuestos de modo que su secuencia de bases lleve información. La hipótesis del mundo del ARN sostiene que en la sopa primordial (o sándwich) existían nucleótidos flotantes. Estos nucleótidos formaban regularmente enlaces entre sí, que a menudo se rompían porque el cambio de energía era muy bajo. Sin embargo, ciertas secuencias de pares de bases tienen propiedades catalíticas que reducen la energía de su cadena que se crea, lo que les permite permanecer juntas durante períodos de tiempo más largos. A medida que cada cadena se alargaba, atraía más nucleótidos coincidentes más rápido, lo que provocaba que las cadenas se formaran más rápido de lo que se estaban rompiendo.

    Algunos han propuesto estas cadenas como las primeras formas de vida primitivas. En un mundo de ARN, diferentes conjuntos de cadenas de ARN habrían tenido diferentes resultados de replicación, lo que habría aumentado o disminuido su frecuencia en la población, es decir, la selección natural. A medida que los conjuntos de moléculas de ARN más aptos aumentaron su número, nuevas propiedades catalíticas agregadas por mutación, que beneficiaron su persistencia y expansión, podrían acumularse en la población. Se ha identificado un conjunto de ribozimas autocatalítico de este tipo, capaz de autorreplicarse en aproximadamente una hora. Fue producido por competencia molecular (in vitro evolución) de mezclas de enzimas candidatas. [58]

    La competencia entre ARN puede haber favorecido el surgimiento de la cooperación entre diferentes cadenas de ARN, abriendo el camino para la formación de la primera protocélula. Finalmente, las cadenas de ARN se desarrollaron con propiedades catalíticas que ayudan a que los aminoácidos se unan (un proceso llamado enlace peptídico). Estos aminoácidos podrían ayudar con la síntesis de ARN, dando a las cadenas de ARN que podrían servir como ribozimas la ventaja selectiva. Se ha demostrado la capacidad de catalizar un paso en la síntesis de proteínas, la aminoacilación del ARN, en un segmento corto (cinco nucleótidos) de ARN. [59]

    En marzo de 2015, los científicos de la NASA informaron que, por primera vez, compuestos orgánicos complejos de ADN y ARN de la vida, incluidos uracilo, citosina y timina, se han formado en el laboratorio en condiciones que solo se encuentran en el espacio exterior, utilizando sustancias químicas de partida, como pirimidina, que se encuentra en meteoritos. La pirimidina, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), puede haberse formado en estrellas gigantes rojas o en polvo interestelar y nubes de gas, según los científicos. [60]

    En 2018, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia identificaron tres candidatos moleculares para las bases que podrían haber formado una versión más temprana del proto-ARN: ácido barbitúrico, melamina y 2,4,6-triaminopirimidina (TAP). Estas tres moléculas son versiones más simples de las cuatro bases en el ARN actual, que podrían haber estado presentes en cantidades mayores y aún podrían ser compatibles con ellas, pero pueden haber sido descartadas por la evolución a cambio de pares de bases más óptimos. [61] Específicamente, TAP puede formar nucleótidos con una amplia gama de azúcares. [62] Tanto el TAP como la melamina se emparejan con el ácido barbitúrico. Los tres forman nucleótidos espontáneamente con ribosa. [63]

    Uno de los desafíos que plantea la hipótesis del mundo del ARN es descubrir la vía por la cual un sistema basado en ARN pasó a uno basado en ADN. Geoffrey Diemer y Ken Stedman, de la Universidad Estatal de Portland en Oregon, pueden haber encontrado una solución. Mientras realizaban una encuesta de virus en un lago ácido caliente en el Parque Nacional Volcánico Lassen, California, descubrieron evidencia de que un virus de ADN simple había adquirido un gen de un virus basado en ARN completamente no relacionado. El virólogo Luis Villareal de la Universidad de California en Irvine también sugiere que los virus capaces de convertir un gen basado en ARN en ADN y luego incorporarlo en un genoma basado en ADN más complejo podrían haber sido comunes en el mundo de los virus durante la transición de ARN a ADN. Hace 4 mil millones de años. [64] [65] Este hallazgo refuerza el argumento a favor de la transferencia de información del mundo del ARN al mundo del ADN emergente antes de la aparición del último ancestro común universal. De la investigación, la diversidad de este mundo de virus todavía está con nosotros.

    Evidencia adicional que apoya el concepto de un mundo de ARN ha resultado de la investigación sobre viroides, los primeros representantes de un nuevo dominio de "patógenos subvirales". [66] [67] Los viroides son principalmente patógenos de plantas, que consisten en tramos cortos (unos pocos cientos de bases nucleicas) de ARN altamente complementario, circular, monocatenario y no codificante sin una cubierta proteica. En comparación con otros patógenos vegetales infecciosos, los viroides son extremadamente pequeños, con un rango de 246 a 467 nucleobases. En comparación, el genoma de los virus conocidos más pequeños capaces de causar una infección tiene una longitud de aproximadamente 2.000 nucleobases. [68]

    En 1989, Diener propuso que, basándose en sus propiedades características, los viroides son "reliquias vivientes" del mundo del ARN más plausibles que los intrones u otros ARN que se consideraban entonces. [69] Si es así, los viroides han alcanzado un significado potencial más allá de la patología vegetal para la biología evolutiva, al representar las macromoléculas más plausibles conocidas capaces de explicar pasos intermedios cruciales en la evolución de la vida a partir de materia inanimada (ver: abiogénesis).

    Aparentemente, la hipótesis de Diener permaneció inactiva hasta 2014, cuando Flores et al. publicó un artículo de revisión, en el que se resumía la evidencia de Diener que apoyaba su hipótesis. [70] En el mismo año, un escritor científico del New York Times publicó una versión popularizada de la propuesta de Diener, en la que, sin embargo, atribuyó erróneamente a Flores et al. con la concepción original de la hipótesis. [71]

    Las propiedades de viroides pertinentes enumeradas en 1989 son:

    1. tamaño pequeño, impuesto por la replicación propensa a errores
    2. alto contenido de guanina y citosina, lo que aumenta la estabilidad y la fidelidad de replicación
    3. estructura circular, que asegura la replicación completa sin etiquetas genómicas
    4. Periodicidad estructural, que permite el ensamblaje modular en genomas agrandados.
    5. falta de capacidad de codificación de proteínas, consistente con un hábitat libre de ribosomas y
    6. en algunos casos, la replicación está mediada por ribozimas, la huella digital del mundo del ARN. [70]

    La existencia, en las células existentes, de ARN con propiedades moleculares predichas para los ARN del mundo del ARN constituye un argumento adicional que respalda la hipótesis del mundo del ARN.

    Eigen et al. [72] y Woese [73] propusieron que los genomas de las protocélulas tempranas estaban compuestos de ARN monocatenario, y que los genes individuales correspondían a segmentos de ARN separados, en lugar de estar ligados de un extremo a otro como en los genomas de ADN actuales. Una protocélula que fuera haploide (una copia de cada gen de ARN) sería vulnerable al daño, ya que una sola lesión en cualquier segmento de ARN sería potencialmente letal para la protocélula (por ejemplo, al bloquear la replicación o inhibir la función de un gen esencial).

    La vulnerabilidad al daño podría reducirse manteniendo dos o más copias de cada segmento de ARN en cada protocélula, es decir, manteniendo la diploidía o la poliploidía. La redundancia del genoma permitiría reemplazar un segmento de ARN dañado por una replicación adicional de su homólogo. Sin embargo, para un organismo tan simple, la proporción de recursos disponibles inmovilizados en el material genético sería una gran fracción del presupuesto total de recursos. En condiciones de recursos limitados, la tasa de reproducción de las protocélulas probablemente estaría inversamente relacionada con el número de ploidías. La aptitud de la protocélula se vería reducida por los costes de redundancia. En consecuencia, lidiar con genes de ARN dañados mientras se minimizan los costos de redundancia probablemente habría sido un problema fundamental para las primeras protocélulas.

    Se llevó a cabo un análisis de costo-beneficio en el que los costos de mantener la redundancia se equilibraron con los costos del daño del genoma. [74] Este análisis llevó a la conclusión de que, bajo una amplia gama de circunstancias, la estrategia seleccionada sería que cada protocélula fuera haploide, pero que se fusionara periódicamente con otra protocélula haploide para formar un diploide transitorio. La retención del estado haploide maximiza la tasa de crecimiento. Las fusiones periódicas permiten la reactivación mutua de protocélulas dañadas de otro modo letalmente. Si al menos una copia libre de daño de cada gen de ARN está presente en el diploide transitorio, se puede formar una progenie viable. Para que se produzcan dos, en lugar de una, células hijas viables, se requeriría una replicación adicional del gen de ARN intacto homólogo a cualquier gen de ARN que hubiera sido dañado antes de la división de la protocélula fusionada. El ciclo de reproducción haploide, con fusión ocasional a un estado diploide transitorio, seguido de una división al estado haploide, puede considerarse el ciclo sexual en su forma más primitiva. [74] [75] En ausencia de este ciclo sexual, las protocélulas haploides con daño en un gen de ARN esencial simplemente morirían.

    Este modelo para el ciclo sexual temprano es hipotético, pero es muy similar al comportamiento sexual conocido de los virus de ARN segmentados, que se encuentran entre los organismos más simples conocidos. El virus de la influenza, cuyo genoma consta de 8 segmentos de ARN monocatenario separados físicamente, [76] es un ejemplo de este tipo de virus. En los virus de ARN segmentados, el "apareamiento" puede ocurrir cuando una célula huésped está infectada por al menos dos partículas de virus. Si cada uno de estos virus contiene un segmento de ARN con un daño letal, la infección múltiple puede conducir a la reactivación siempre que al menos una copia intacta de cada gen del virus esté presente en la célula infectada. Este fenómeno se conoce como "reactivación de multiplicidad". Se ha informado de la reactivación de multiplicidad en las infecciones por virus de la influenza después de la inducción de daño en el ARN por irradiación UV [77] y radiación ionizante. [78]

    Patrick Forterre ha estado trabajando en una hipótesis novedosa, denominada "tres virus, tres dominios": [79] que los virus fueron fundamentales en la transición del ARN al ADN y en la evolución de las bacterias, arqueas y eucariotas. Él cree que el último ancestro común universal [79] fueron los virus de ARN evolucionados y basados ​​en ARN. Algunos de los virus evolucionaron a virus de ADN para proteger sus genes de ataques. A través del proceso de infección viral en huéspedes evolucionaron los tres dominios de la vida. [79] [80]

    Otra propuesta interesante es la idea de que la síntesis de ARN podría haber sido impulsada por gradientes de temperatura, en el proceso de termosíntesis. [81] Se ha demostrado que los nucleótidos simples catalizan reacciones orgánicas. [82]

    Steven Benner ha argumentado que las condiciones químicas en el planeta Marte, como la presencia de boro, molibdeno y oxígeno, pueden haber sido mejores para la producción inicial de moléculas de ARN que las de la Tierra. Si es así, las moléculas aptas para la vida, originadas en Marte, pueden haber migrado más tarde a la Tierra a través de mecanismos de panspermia o procesos similares. [83] [84]

    La existencia hipotética de un mundo de ARN no excluye un "mundo pre-ARN", donde se propone un sistema metabólico basado en un ácido nucleico diferente para ser anterior al ARN. Un ácido nucleico candidato es el ácido nucleico peptídico (PNA), que utiliza enlaces peptídicos simples para unir bases nucleicas. [85] El PNA es más estable que el ARN, pero aún no se ha demostrado experimentalmente su capacidad para generarse en condiciones prebiológicas.

    El ácido nucleico de treosa (TNA) también se ha propuesto como punto de partida, al igual que el ácido nucleico de glicol (GNA) y, al igual que el PNA, también carecen de pruebas experimentales de su abiogénesis respectiva.

    Una teoría alternativa —o complementaria— del origen del ARN se propone en la hipótesis mundial de los PAH, según la cual los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) median la síntesis de moléculas de ARN. [86] Los HAP son las más comunes y abundantes de las moléculas poliatómicas conocidas en el Universo visible, y probablemente son un componente del mar primordial. [87] Se han detectado HAP y fullerenos (también implicados en el origen de la vida) [88] en nebulosas. [89]

    La teoría del mundo de hierro-azufre propone que los procesos metabólicos simples se desarrollaron antes que los materiales genéticos, y estos ciclos de producción de energía catalizaron la producción de genes.

    Algunas de las dificultades de producir los precursores en la tierra son pasadas por alto por otra teoría alternativa o complementaria de su origen, la panspermia. Discute la posibilidad de que la vida más antigua de este planeta se haya transportado aquí desde algún otro lugar de la galaxia, posiblemente en meteoritos similares al meteorito Murchison. [90] Se han encontrado moléculas de azúcar, incluida la ribosa, en meteoritos. [91] [92] La panspermia no invalida el concepto de un mundo de ARN, pero postula que este mundo o sus precursores no se originaron en la Tierra sino en otro planeta, probablemente más antiguo.

    Hay hipótesis que están en conflicto directo con la hipótesis del mundo del ARN [ cita necesaria ]. La relativa complejidad química del nucleótido y la improbabilidad de que surja espontáneamente, junto con el número limitado de combinaciones posibles entre cuatro formas de base, así como la necesidad de polímeros de ARN de cierta longitud antes de ver actividad enzimática, han llevado a algunos a rechazar la Hipótesis del mundo del ARN a favor de la hipótesis del metabolismo primero, donde la química subyacente a la función celular surgió primero, junto con la capacidad de replicar y facilitar este metabolismo.

    Coevolución de ARN-péptido Editar

    Otra propuesta es que el sistema de molécula dual que vemos hoy, donde se necesita una molécula basada en nucleótidos para sintetizar proteínas, y se necesita una molécula basada en péptidos (proteína) para producir polímeros de ácidos nucleicos, representa la forma original de vida. [93] Esta teoría se llama coevolución ARN-péptido, [94] o el mundo Péptido-ARN, y ofrece una posible explicación de la rápida evolución de la replicación de alta calidad en el ARN (dado que las proteínas son catalizadores), con la desventaja de tener postular la formación coincidente de dos moléculas complejas, una enzima (a partir de péptidos) y un ARN (a partir de nucleótidos). En este escenario del mundo péptido-ARN, el ARN habría contenido las instrucciones para la vida, mientras que los péptidos (enzimas proteicas simples) habrían acelerado reacciones químicas clave para llevar a cabo esas instrucciones. [95] El estudio deja abierta la cuestión de cómo exactamente esos sistemas primitivos lograron replicarse, algo que ni la hipótesis del mundo del ARN ni la teoría del mundo del péptido-ARN pueden explicar todavía, a menos que las polimerasas (enzimas que ensamblan rápidamente la molécula de ARN) desempeñen un papel importante. papel. [95]

    Un proyecto de investigación completado en marzo de 2015 por el grupo Sutherland descubrió que una red de reacciones que comienzan con cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno, en corrientes de agua irradiadas con luz ultravioleta, podrían producir los componentes químicos de proteínas y lípidos, junto con los del ARN. [96] [97] Los investigadores utilizaron el término "cianosulfídico" para describir esta red de reacciones. [96] En noviembre de 2017, un equipo del Instituto de Investigación Scripps identificó reacciones relacionadas con el compuesto diamidofosfato que podrían haber vinculado los componentes químicos en cadenas cortas de péptidos y lípidos, así como cadenas cortas de nucleótidos similares al ARN. [98] [99]

    La hipótesis del mundo de ARN, si es cierta, tiene importantes implicaciones para la definición de vida. Durante la mayor parte del tiempo que siguió a la elucidación de la estructura del ADN por parte de Franklin, Watson y Crick en 1953, la vida se definió en gran medida en términos de ADN y proteínas: el ADN y las proteínas parecían las macromoléculas dominantes en la célula viva, y el ARN solo ayudaba a crear proteínas a partir de el plano de ADN.

    La hipótesis del mundo del ARN coloca al ARN en el centro del escenario cuando se originó la vida. La hipótesis del mundo del ARN está respaldada por las observaciones de que los ribosomas son ribozimas: [100] [101] el sitio catalítico está compuesto de ARN y las proteínas no tienen un papel estructural importante y tienen una importancia funcional periférica. Esto se confirmó con el desciframiento de la estructura tridimensional del ribosoma en 2001. Específicamente, se sabe ahora que la formación de enlaces peptídicos, la reacción que une los aminoácidos en proteínas, está catalizada por un residuo de adenina en el ARNr.

    Se sabe que los ARN desempeñan funciones en otros procesos catalíticos celulares, específicamente en el direccionamiento de enzimas a secuencias específicas de ARN. En eucariotas, el procesamiento de la edición de pre-ARNm y ARN tiene lugar en sitios determinados por el apareamiento de bases entre el ARN diana y los constituyentes de ARN de las ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (snRNP). Este direccionamiento enzimático también es responsable de la regulación a la baja de genes a través de la interferencia de ARN (ARNi), donde un ARN guía asociado a una enzima se dirige a ARNm específico para la destrucción selectiva. Asimismo, en eucariotas, el mantenimiento de los telómeros implica la copia de una plantilla de ARN que es parte constituyente de la enzima ribonucleoproteína de la telomerasa.Otro orgánulo celular, la bóveda, incluye un componente de ribonucleoproteína, aunque la función de este orgánulo queda por dilucidar.


    ¿Quién es Boriska Kipriyanovich?

    Nacido en 1996, Boris Kipriyanovich, que se conoce con el nombre de Boriska, que significa "pequeño Boris", es considerado un niño genio.

    Su madre es médica y dice que supo que él era especial tan pronto como levantó la cabeza sin ningún apoyo, solo dos semanas después de nacer.

    Ella afirma que comenzó a hablar unos meses después y que a la edad de un año y medio podía leer, dibujar y pintar.

    Mientras Boriska iba al jardín de infantes a la edad de dos años, sus maestros no pudieron evitar notar su increíble talento para la escritura y el lenguaje junto con sus asombrosas habilidades de memoria.

    El niño ha afirmado repetidamente que anteriormente era un piloto marciano que viajó a la Tierra.

    La madre y el padre de Boriska afirman que no le enseñaron a su hijo nada sobre el espacio cuando era niño, pero dicen que a menudo se sentaba y hablaba sobre Marte, los sistemas planetarios y las civilizaciones extraterrestres.

    Dicen que su fascinación por el espacio pronto se convirtió en su interés número uno, y no pasó mucho tiempo antes de que comenzara a afirmar que había nacido en Marte.

    Los investigadores lo han descrito como un joven extremadamente tímido con una inteligencia superior a la media.

    Su excelente conocimiento de los sistemas planetarios ha confundido a los expertos de todo el mundo, incluidos los científicos.


    El secreto de cómo comenzó la vida en la Tierra

    Hoy la vida ha conquistado cada centímetro cuadrado de la Tierra, pero cuando el planeta se formó era una roca muerta. ¿Cómo empezó la vida?

    Esta historia forma parte de la lista "Lo mejor de 2016" de BBC Earth, nuestros grandes éxitos del año. Examine la lista completa.

    ¿Cómo empezó la vida? Difícilmente puede haber una pregunta más importante. Durante gran parte de la historia de la humanidad, casi todo el mundo creyó en alguna versión de "los dioses lo hicieron". Cualquier otra explicación era inconcebible.

    Eso ya no es cierto. Durante el último siglo, algunos científicos han tratado de averiguar cómo pudo haber surgido la primera vida. Incluso han intentado recrear este momento de Génesis en sus laboratorios: crear una nueva vida desde cero.

    Hasta ahora nadie lo ha logrado, pero hemos recorrido un largo camino. Hoy en día, muchos de los científicos que estudian el origen de la vida confían en que están en el camino correcto y tienen los experimentos para respaldar su confianza.

    Esta es la historia de nuestra búsqueda para descubrir nuestro origen último. Es una historia de obsesión, lucha y creatividad brillante, que engloba algunos de los mayores descubrimientos de la ciencia moderna. El esfuerzo por comprender los comienzos de la vida ha enviado a hombres y mujeres a los rincones más lejanos de nuestro planeta. Algunos de los científicos involucrados han sido acosados ​​como monstruos, mientras que otros tuvieron que hacer su trabajo bajo el talón de gobiernos totalitarios brutales.

    Esta es la historia del nacimiento de la vida en la Tierra.

    La vida es vieja. Los dinosaurios son quizás las criaturas extintas más famosas y tuvieron sus inicios hace 250 millones de años. Pero la vida se remonta mucho más atrás.

    Los fósiles más antiguos conocidos tienen alrededor de 3.500 millones de años, 14 veces la edad de los dinosaurios más antiguos. Pero el registro fósil puede remontarse aún más atrás. Por ejemplo, en agosto de 2016, los investigadores encontraron lo que parecen ser microbios fosilizados que datan de 3.700 millones de años.

    La Tierra en sí no es mucho más antigua, ya que se formó hace 4.500 millones de años.

    Si asumimos que la vida se formó en la Tierra, lo que parece razonable, dado que aún no la hemos encontrado en ningún otro lugar, entonces debe haberlo hecho en los mil millones de años entre la aparición de la Tierra y la preservación de los fósiles más antiguos conocidos.

    Además de precisar cuándo comenzó la vida, podemos hacer una suposición fundamentada de lo que era.

    Desde el siglo XIX, los biólogos saben que todos los seres vivos están hechos de "células": pequeñas bolsas de materia viva que tienen diferentes formas y tamaños. Las células se descubrieron por primera vez en el siglo XVII, cuando se inventaron los primeros microscopios modernos, pero pasó más de un siglo para que alguien se diera cuenta de que eran la base de toda la vida.

    Usando solo los materiales y las condiciones que se encuentran en la Tierra hace más de 3.500 millones de años, tenemos que hacer una célula

    Puede que pienses que no te pareces mucho a un bagre o un tirano-saurio Rex, pero un microscopio revelará que todos ustedes están hechos de tipos de células bastante similares. También lo son las plantas y los hongos.

    Pero, con mucho, las formas de vida más numerosas son los microorganismos, cada uno de los cuales está formado por una sola célula. Las bacterias son el grupo más famoso y se encuentran en todas partes de la Tierra.

    En abril de 2016, los científicos presentaron una versión actualizada del "árbol de la vida": una especie de árbol genealógico para cada especie viviente. Casi todas las ramas son bacterias. Además, la forma del árbol sugiere que una bacteria fue el antepasado común de toda la vida. En otras palabras, todos los seres vivos y ndash, incluido usted, descienden en última instancia de una bacteria.

    Esto significa que podemos definir el problema del origen de la vida con mayor precisión. Utilizando solo los materiales y las condiciones que se encuentran en la Tierra hace más de 3.500 millones de años, tenemos que hacer una célula.

    Capítulo 1. Los primeros experimentos

    Durante la mayor parte de la historia, no se consideró realmente necesario preguntar cómo comenzó la vida, porque la respuesta parecía obvia.

    Antes del siglo XIX, la mayoría de la gente creía en el "vitalismo". Ésta es la idea intuitiva de que los seres vivos estaban dotados de una propiedad mágica especial que los diferenciaba de los objetos inanimados.

    Todos los productos químicos de la vida se pueden fabricar a partir de productos químicos más simples que no tienen nada que ver con la vida.

    El vitalismo a menudo estaba ligado a creencias religiosas apreciadas. La Biblia dice que Dios usó "el aliento de vida" para animar a los primeros humanos, y el alma inmortal es una forma de vitalismo.

    Solo hay un problema. El vitalismo está totalmente equivocado.

    A principios del siglo XIX, los científicos habían descubierto varias sustancias que parecían ser exclusivas de la vida. Uno de esos productos químicos fue la urea, que se encuentra en la orina y se aisló en 1799.

    Esto seguía siendo, justo, compatible con el vitalismo. Solo los seres vivos parecían ser capaces de fabricar estos productos químicos, por lo que tal vez se les infundió energía vital y eso fue lo que los hizo especiales.

    Pero en 1828, el químico alemán Friedrich Wömlhler encontró una forma de producir urea a partir de una sustancia química común llamada cianato de amonio, que no tenía una conexión obvia con los seres vivos. Otros siguieron sus pasos, y pronto quedó claro que las sustancias químicas de la vida pueden fabricarse a partir de sustancias químicas más simples que no tienen nada que ver con la vida.

    Este fue el fin del vitalismo como concepto científico. Pero a la gente le resultó muy difícil dejar de lado la idea. Para muchos, decir que los productos químicos de la vida no tienen nada de "especial" parecía despojarnos de su magia, reducirnos a meras máquinas. También, por supuesto, contradecía la Biblia.

    El misterio del origen de la vida fue ignorado durante décadas

    Incluso los científicos han luchado por deshacerse del vitalismo. Todavía en 1913, el bioquímico inglés Benjamin Moore estaba impulsando fervientemente una teoría de la "energía biótica", que era esencialmente vitalismo con un nombre diferente. La idea tenía un fuerte arraigo emocional.

    Hoy la idea se aferra en lugares inesperados. Por ejemplo, hay muchas historias de ciencia ficción en las que la "energía vital" de una persona puede aumentarse o agotarse. Piense en la "energía de regeneración" utilizada por los Señores del Tiempo en Médico que, que incluso se puede recargar si se agota. Esto se siente futurista, pero es una idea profundamente pasada de moda.

    Aún así, después de 1828, los científicos tenían razones legítimas para buscar una explicación libre de deidades de cómo se formó la primera vida. Pero no lo hicieron. Parece un tema obvio para explorar, pero de hecho, el misterio del origen de la vida fue ignorado durante décadas. Quizás todo el mundo todavía estaba demasiado apegado emocionalmente al vitalismo para dar el siguiente paso.

    En cambio, el gran avance biológico del siglo XIX fue la teoría de la evolución, desarrollada por Charles Darwin y otros.

    Darwin sabía que era una pregunta profunda

    La teoría de Darwin, expuesta en En el origen de las especies en 1859, explicó cómo la vasta diversidad de la vida podría haber surgido de un solo antepasado común. En lugar de que cada una de las diferentes especies fueran creadas individualmente por Dios, todas descendían de un organismo primordial que vivió hace millones de años: el último ancestro común universal.

    Esta idea resultó inmensamente controvertida, nuevamente porque contradecía la Biblia. Darwin y sus ideas fueron atacados ferozmente, particularmente por parte de cristianos indignados.

    La teoría de la evolución no dice nada sobre cómo nació ese primer organismo.

    Darwin sabía que se trataba de una pregunta profunda, pero, tal vez, temiendo comenzar otra pelea con la Iglesia, parece que solo discutió el tema en una carta escrita en 1871. Su lenguaje excitante revela que conocía el significado profundo de la pregunta. :

    La primera hipótesis sobre el origen de la vida se inventó en un país salvajemente totalitario.

    "Pero si (y qué gran si) pudiéramos concebir en algún pequeño estanque cálido con todo tipo de amoníaco y sales fosfóricas, y con luz, calor, electricidad y ampc presente, que un compuesto proteico se formó químicamente, listo para someterse a procesos aún más complejos. cambios. "

    En otras palabras, ¿qué pasaría si alguna vez hubiera una pequeña masa de agua, llena de compuestos orgánicos simples y bañada por la luz del sol? Algunos de esos compuestos podrían combinarse para formar una sustancia similar a la vida, como una proteína, que luego podría comenzar a evolucionar y volverse más compleja.

    Fue una idea incompleta. Pero se convertiría en la base de la primera hipótesis de cómo comenzó la vida.

    Esta idea surgió de un lugar inesperado. Se podría pensar que este atrevido pensamiento libre se habría desarrollado en un país democrático con una tradición de libertad de expresión: tal vez Estados Unidos. Pero, de hecho, la primera hipótesis sobre el origen de la vida se inventó en un país salvajemente totalitario, donde el libre pensamiento fue aniquilado: la URSS.

    En la Rusia de Stalin, todo estaba bajo el control del estado. Eso incluía las ideas de la gente, incluso sobre temas y ndash como biología y ndash que parecen no tener relación con la política comunista.

    Oparin imaginó cómo era la Tierra cuando recién se formó

    Lo más famoso es que Stalin prohibió a los científicos estudiar la genética convencional. En cambio, impuso las ideas de un trabajador agrícola llamado Trofim Lysenko, que pensó que estaban más en línea con la ideología comunista. Los científicos que trabajaban en genética se vieron obligados a apoyar públicamente las ideas de Lysenko o se arriesgaron a terminar en un campo de trabajo.

    Fue en este entorno represivo donde Alexander Oparin llevó a cabo su investigación sobre bioquímica. Pudo seguir trabajando porque era un comunista leal: apoyó las ideas de Lysenko e incluso recibió la Orden de Lenin, la más alta condecoración que se puede otorgar a alguien que vive en la URSS.

    En 1924, Oparin publicó su libro El origen de la vida. En él, presentó una visión del nacimiento de la vida que era sorprendentemente similar al pequeño estanque cálido de Darwin.

    Oparin imaginó cómo era la Tierra cuando recién se formó. La superficie estaba tremendamente caliente, ya que las rocas del espacio se precipitaron sobre ella e impactaron. Era un lío de rocas semifundidas, que contenían una amplia gama de productos químicos y ndash, incluidos muchos basados ​​en carbono.

    Si observa coacervados bajo un microscopio, se comportan de manera inquietante como células vivas.

    Finalmente, la Tierra se enfrió lo suficiente como para que el vapor de agua se condensara en agua líquida y cayó la primera lluvia. En poco tiempo, la Tierra tuvo océanos calientes y ricos en sustancias químicas basadas en carbono. Ahora podrían pasar dos cosas.

    Primero, los diversos productos químicos podrían reaccionar entre sí para formar muchos compuestos nuevos, algunos de los cuales serían más complejos. Oparin supuso que las moléculas fundamentales para la vida, como los azúcares y los aminoácidos, podrían haberse formado en las aguas de la Tierra.

    En segundo lugar, algunos de los productos químicos comenzaron a formar estructuras microscópicas. Muchos productos químicos orgánicos no se disuelven en agua: por ejemplo, el aceite forma una capa sobre el agua. Pero cuando algunos de estos productos químicos entran en contacto con el agua, forman glóbulos esféricos llamados "coacervados", que pueden medir hasta 0,01 cm (0,004 pulgadas) de ancho.

    Si observa coacervados bajo un microscopio, se comportan de manera inquietante como células vivas. Crecen y cambian de forma y, a veces, se dividen en dos. También pueden absorber sustancias químicas del agua circundante, por lo que las sustancias químicas similares a la vida pueden concentrarse en su interior. Oparin propuso que los coacervados eran los antepasados ​​de las células modernas.

    La idea de que los organismos vivos formados por medios puramente químicos, sin un dios o incluso una "fuerza vital", era radical.

    Cinco años después, en 1929, el biólogo inglés J. B. S. Haldane propuso de forma independiente algunas ideas muy similares en un breve artículo publicado en la Anual Racionalista.

    Haldane ya había hecho enormes contribuciones a la teoría de la evolución, ayudando a integrar las ideas de Darwin con la ciencia emergente de la genética.

    También fue un personaje más grande que la vida. En una ocasión sufrió un tímpano perforado gracias a algunos experimentos con cámaras de descompresión, pero luego escribió que: "el tambor generalmente se cura y si queda un agujero en él, aunque uno esté algo sordo, se puede soplar el humo del tabaco por el oído en cuestión, que es un logro social ".

    Al igual que Oparin, Haldane describió cómo las sustancias químicas orgánicas podrían acumularse en el agua, "[hasta que] los océanos primitivos alcanzaron la consistencia de una sopa caliente diluida". Esto preparó el escenario para que se formaran "los primeros seres vivos o semivivos", y para que cada uno quedara encerrado en "una película aceitosa".

    Es revelador que, de todos los biólogos del mundo, fueron Oparin y Haldane quienes propusieron esto. La idea de que los organismos vivos formados por medios puramente químicos, sin un dios o incluso una "fuerza vital", era radical. Al igual que la teoría de la evolución de Darwin antes, se enfrentó al cristianismo.

    Hubo un problema. No hubo evidencia experimental que lo respalde.

    Eso se adaptaba perfectamente a la URSS. El régimen soviético era oficialmente ateo y sus líderes estaban ansiosos por apoyar explicaciones materialistas para fenómenos profundos como la vida. Haldane también era ateo y, además, un devoto comunista.

    "En ese momento, aceptar o no aceptar esta idea dependía esencialmente de las personalidades: si eran religiosas o si apoyaban ideas de izquierda o comunistas", dice el experto en origen de vida Armen Mulkidjanian de la Universidad de Osnabr & uumlck en Alemania. "En la Unión Soviética fueron aceptados felizmente porque no necesitaban a Dios. En el mundo occidental, si se busca gente que pensara en esta dirección, todos eran zurdos, comunistas, etc."

    La idea de que la vida se formó en una sopa primordial de productos químicos orgánicos se conoció como la hipótesis de Oparin-Haldane. Era ordenado y convincente, pero había un problema. No hubo evidencia experimental que lo respalde. Esto no llegaría hasta dentro de casi un cuarto de siglo.

    Para cuando Harold Urey se interesó por el origen de la vida, ya había ganado el Premio Nobel de Química en 1934 y ayudó a construir la bomba atómica. Durante la Segunda Guerra Mundial, Urey trabajó en el Proyecto Manhattan, recolectando el inestable uranio-235 necesario para el núcleo de la bomba. Después de la guerra, luchó para mantener la tecnología nuclear bajo control civil.

    En 1952, Miller inició el experimento más famoso jamás realizado sobre el origen de la vida.

    También se interesó en la química del espacio exterior, particularmente en lo que sucedía cuando el Sistema Solar se estaba formando por primera vez. Un día dio una conferencia y señaló que probablemente no había oxígeno en la atmósfera de la Tierra cuando se formó por primera vez. Esto habría ofrecido las condiciones ideales para que se formara la sopa primordial de Oparin y Haldane: los frágiles productos químicos se habrían destruido al entrar en contacto con el oxígeno.

    Un estudiante de doctorado llamado Stanley Miller estaba en la audiencia, y luego se acercó a Urey con una propuesta: ¿podrían probar esta idea? Urey se mostró escéptico, pero Miller lo convenció.

    Entonces, en 1952, Miller comenzó el experimento más famoso jamás realizado sobre el origen de la vida.

    La configuración fue sencilla. Miller conectó una serie de matraces de vidrio e hizo circular cuatro sustancias químicas que sospechaba que estaban presentes en la Tierra primitiva: agua hirviendo, gas hidrógeno, amoníaco y metano. Sometió los gases a repetidas descargas eléctricas, para simular los rayos que habrían sido una ocurrencia común en la Tierra hace tanto tiempo.

    Puedes pasar de una atmósfera simple y producir muchas moléculas biológicas.

    Miller descubrió que "el agua del matraz se volvió notablemente rosa después del primer día, y al final de la semana la solución era de un rojo intenso y turbia". Claramente, se había formado una mezcla de productos químicos.

    Cuando Miller analizó la mezcla, descubrió que contenía dos aminoácidos: glicina y alanina. Los aminoácidos se describen a menudo como los componentes básicos de la vida. Se utilizan para formar las proteínas que controlan la mayoría de los procesos bioquímicos en nuestro cuerpo. Miller había creado dos de los componentes más importantes de la vida, desde cero.

    Los resultados fueron publicados en la prestigiosa revista Ciencias en 1953. A Urey, en un acto desinteresado inusual entre los científicos de alto nivel, se le quitó el nombre del periódico, dando a Miller el mérito exclusivo. A pesar de esto, el estudio a menudo se conoce como el "experimento Miller-Urey".

    "La fuerza de Miller-Urey es demostrar que se puede pasar de una atmósfera simple y producir muchas moléculas biológicas", dice John Sutherland del Laboratorio de Biología Molecular en Cambridge, Reino Unido.

    La vida era más complicada de lo que nadie había pensado.

    Los detalles resultaron ser incorrectos, ya que estudios posteriores mostraron que la atmósfera de la Tierra primitiva tenía una mezcla diferente de gases. Pero eso no viene al caso.

    "Fue enormemente icónico, estimuló la imaginación del público y sigue siendo citado ampliamente", dice Sutherland.

    A raíz del experimento de Miller, otros científicos comenzaron a encontrar formas de fabricar moléculas biológicas simples desde cero. Una solución al misterio del origen de la vida parecía cercana.

    Pero luego quedó claro que la vida era más complicada de lo que nadie había pensado. Resultó que las células vivas no eran solo bolsas de productos químicos: eran pequeñas máquinas intrincadas. De repente, hacer uno desde cero comenzó a parecer un desafío mucho mayor de lo que los científicos habían anticipado.

    Capítulo 2. La gran polarización

    A principios de la década de 1950, los científicos se habían alejado de la suposición de que la vida era un regalo de los dioses. En cambio, habían comenzado a explorar la posibilidad de que la vida se formara de forma espontánea y natural en la Tierra primitiva y, gracias al experimento icónico de Stanley Miller, incluso tenían algún apoyo práctico para la idea.

    Mientras Miller intentaba crear la materia de la vida desde cero, otros científicos estaban averiguando de qué estaban hechos los genes.

    En ese momento, se conocían muchas moléculas biológicas. Estos incluían azúcares, grasas, proteínas y ácidos nucleicos como "ácido desoxirribonucleico", o ADN para abreviar.

    El suyo fue uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo XX.

    Hoy damos por sentado que el ADN lleva nuestros genes, pero esto realmente sorprendió a los biólogos de la década de 1950. Las proteínas son más complejas, por lo que los científicos pensaron que eran los genes.

    Esa idea fue refutada en 1952 por Alfred Hershey y Martha Chase de la Carnegie Institution de Washington. Estudiaron virus simples que solo contienen ADN y proteínas, y que tienen que infectar bacterias para poder reproducirse. Descubrieron que era el ADN viral el que entraba en las bacterias: las proteínas se quedaban fuera. Claramente, el ADN era el material genético.

    Los hallazgos de Hershey y Chase desencadenaron una carrera frenética para descubrir la estructura del ADN y, por lo tanto, cómo funcionaba. Al año siguiente, Francis Crick y James Watson, de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, resolvieron el problema con la ayuda poco reconocida de su colega Rosalind Franklin.

    El suyo fue uno de los mayores descubrimientos científicos del siglo XX. También reformuló la búsqueda del origen de la vida, al revelar la increíble complejidad que se esconde dentro de las células vivas.

    Crick y Watson se dieron cuenta de que el ADN es una doble hélice, como una escalera que se ha torcido en espiral. Cada uno de los dos "polos" de la escalera está construido a partir de moléculas llamadas nucleótidos.

    Tus genes, en última instancia, provienen de una bacteria ancestral.

    Esta estructura explica cómo las células copian su ADN. En otras palabras, reveló cómo los padres hacen copias de sus genes y se los transmiten a sus hijos.

    El punto clave es que la doble hélice se puede "descomprimir". Esto expone el código genético y ndash compuesto por secuencias de las bases genéticas A, T, C y G y ndash que normalmente está encerrado dentro de la escalera de ADN y rsquos "peldaños". Luego, cada hebra se usa como plantilla para recrear una copia de la otra.

    Usando este mecanismo, los genes se han transmitido de padres a hijos desde el comienzo de la vida. En última instancia, sus genes provienen de una bacteria ancestral y ndash y en cada paso se copiaron utilizando el mecanismo que Crick y Watson descubrieron.

    Explore la estructura del ADN en este video:

    Crick y Watson exponen sus hallazgos en un artículo de 1953 en Naturaleza. Durante los años siguientes, los bioquímicos se apresuraron a averiguar exactamente qué información contiene el ADN y cómo se utiliza esa información en las células vivas. Los secretos más íntimos de la vida estaban siendo expuestos por primera vez.

    De repente, las ideas de Oparin y Haldane parecían ingenuamente simples

    Resultó que el ADN solo tiene un trabajo. Su ADN le dice a sus células cómo producir proteínas: moléculas que realizan una serie de tareas esenciales. Sin proteínas no podrías digerir tu comida, tu corazón se detendría y no podrías respirar.

    Pero el proceso de usar ADN para producir proteínas resultó ser asombrosamente complejo. Ese fue un gran problema para cualquiera que intentara explicar el origen de la vida, porque es difícil imaginar cómo algo tan complejo pudo haber comenzado.

    Cada proteína es esencialmente una larga cadena de aminoácidos, unidos en un orden específico. La secuencia de aminoácidos determina la forma tridimensional de la proteína y, por tanto, lo que hace.

    Esa información está codificada en la secuencia de bases del ADN. Entonces, cuando una célula necesita producir una proteína en particular, lee el gen relevante en el ADN para obtener la secuencia de aminoácidos.

    Resultó que el ADN solo tiene un trabajo

    Pero hay un giro. El ADN es precioso, por lo que las células prefieren guardarlo de forma segura. Por esta razón, copian la información del ADN en moléculas cortas de otra sustancia llamada ARN (ácido ribonucleico). Si el ADN es un libro de la biblioteca, el ARN es un trozo de papel con un pasaje clave garabateado. El ARN es similar al ADN, excepto que solo tiene una hebra.

    Finalmente, el proceso de convertir la información en esa cadena de ARN en una proteína tiene lugar en una molécula enormemente elaborada llamada "ribosoma".

    Este proceso ocurre en todas las células vivas, incluso en las bacterias más simples. Es tan esencial para la vida como comer y respirar. Cualquier explicación del origen de la vida debe mostrar cómo esta trinidad compleja y ndash ADN, ARN y proteína ribosómica y ndash surgieron y comenzaron a funcionar.

    De repente, las ideas de Oparin y Haldane parecían ingenuamente simples, mientras que el experimento de Miller, que solo produjo algunos de los aminoácidos utilizados para construir proteínas, parecía amateur. Lejos de llevarnos la mayor parte del camino hacia la creación de vida, su estudio fundamental fue claramente solo el primer paso en un largo camino.

    La idea de que la vida comenzara con ARN resultaría enormemente influyente

    "El ADN hace que el ARN produzca proteínas, todo en esta bolsa de sustancias químicas encapsulada en lípidos", dice John Sutherland. "Miras eso y es simplemente 'wow, eso es demasiado complicado'. ¿Cómo vamos a encontrar la química orgánica que haga todo eso de una vez?"

    La primera persona que realmente se enfrentó a esto de frente fue una química británica llamada Leslie Orgel. Fue uno de los primeros en ver el modelo de ADN de Crick y Watson, y luego ayudaría a la NASA con su programa Viking, que envió módulos de aterrizaje robóticos a Marte.

    Orgel se propuso simplificar el problema. Escribiendo en 1968, y con el apoyo de Crick, sugirió que la primera vida no tenía proteínas ni ADN. En cambio, estaba hecho casi en su totalidad de ARN. Para que esto funcione, estas moléculas de ARN primordiales deben haber sido particularmente versátiles. Por un lado, deben haber podido construir copias de sí mismos, presumiblemente utilizando el mismo mecanismo de emparejamiento de bases que el ADN.

    La idea de que la vida comenzara con ARN resultaría enormemente influyente. Pero también desencadenó una guerra territorial científica que ha durado hasta el día de hoy.

    Al sugerir que la vida comenzó con ARN y poco más, Orgel estaba proponiendo que un aspecto crucial de la vida y su capacidad para reproducirse apareció antes que todos los demás. En cierto sentido, no solo estaba sugiriendo cómo se ensambló la vida por primera vez: estaba diciendo algo sobre lo que es la vida.

    Los científicos que estudian el origen de la vida se dividen en campos

    Muchos biólogos estarían de acuerdo con la idea de "la replicación primero" de Orgel. En la teoría de la evolución de Darwin, la capacidad de crear descendencia es absolutamente central: la única forma en que un organismo puede "ganar" es dejar atrás muchos hijos.

    Pero hay otras características de la vida que parecen igualmente esenciales. El más obvio es el metabolismo: la capacidad de extraer energía de tu entorno y usarla para mantenerte con vida. Para muchos biólogos, el metabolismo debe haber sido la característica definitoria original de la vida, y la replicación surgió más tarde.

    Entonces, a partir de la década de 1960, los científicos que estudian el origen de la vida se dividieron en campos.

    "La polarización básica fue el metabolismo primero versus la genética primero", dice Sutherland.

    Las reuniones científicas sobre el origen de la vida a menudo han sido asuntos conflictivos

    Mientras tanto, un tercer grupo sostuvo que lo primero que apareció fue un contenedor para las moléculas clave, para evitar que floten. "La compartimentación debe haber sido lo primero, porque no tiene sentido hacer metabolismo a menos que esté compartimentado", dice Sutherland. En otras palabras, tenía que haber una célula y ndash, como habían enfatizado Oparin y Haldane unas décadas antes, y tal vez encerrada por una membrana de grasas y lípidos simples.

    Las tres ideas adquirieron adeptos y han sobrevivido hasta nuestros días. Los científicos se han comprometido apasionadamente con sus ideas favoritas, a veces ciegamente.

    Como resultado, las reuniones científicas sobre el origen de la vida a menudo han sido asuntos conflictivos, y un científico de un campo les dice regularmente a los periodistas que cubren el tema que las ideas que surgen de los otros campos son estúpidas o peores.

    Gracias a Orgel, la idea de que la vida comenzaba con el ARN y la genética tuvo un comienzo temprano. Luego vino la década de 1980 y un descubrimiento sorprendente que pareció confirmarlo.

    Capítulo 3. Busque el primer replicador

    Después de la década de 1960, los científicos que buscaban comprender los orígenes de la vida se dividieron en tres grupos. Algunos estaban convencidos de que la vida comenzaba con la formación de versiones primitivas de células biológicas. Otros pensaron que el primer paso clave era un sistema metabólico, y otros se centraron en la importancia de la genética y la replicación. Este último grupo comenzó a tratar de averiguar cómo podría haber sido el primer replicador y ndash con un enfoque en la idea de que estaba hecho de ARN.

    Ya en la década de 1960, los científicos tenían motivos para pensar que el ARN era la fuente de toda la vida.

    Específicamente, el ARN puede hacer algo que el ADN no puede. Es una molécula de una sola hebra, por lo que a diferencia del ADN rígido de doble hebra, puede plegarse en una variedad de formas diferentes.

    No podrías vivir sin enzimas

    El plegamiento similar al origami del ARN se parecía bastante a la forma en que se comportan las proteínas. Las proteínas también son básicamente cadenas largas y ndash hechas de aminoácidos en lugar de nucleótidos y ndash y esto les permite construir estructuras elaboradas.

    Esta es la clave de la capacidad más asombrosa de las proteínas. Algunos de ellos pueden acelerar o "catalizar" reacciones químicas. Estas proteínas se conocen como enzimas.

    Muchas enzimas se encuentran en sus entrañas, donde descomponen las moléculas complejas de sus alimentos en simples como azúcares que sus células pueden usar. No podrías vivir sin enzimas.

    Leslie Orgel y Francis Crick sospecharon. Si el ARN pudiera plegarse como una proteína, tal vez podría formar enzimas. Si eso fuera cierto, el ARN podría haber sido la molécula viva original y ndash y altamente versátil y ndash, almacenando información como lo hace el ADN ahora y catalizando reacciones como lo hacen algunas proteínas.

    Era una buena idea, pero no habría pruebas durante más de una década.

    Thomas Cech nació y se crió en Iowa. De niño le fascinaban las rocas y los minerales. Cuando estaba en la escuela secundaria, estaba visitando la universidad local y llamando a las puertas de los geólogos, pidiendo ver modelos de estructuras minerales.

    Pero finalmente terminó convirtiéndose en bioquímico, centrándose en el ARN.

    Ahora la noción de que la vida comenzaba con ARN parecía prometedora

    A principios de la década de 1980, Cech y sus colegas de la Universidad de Colorado Boulder estaban estudiando un organismo unicelular llamado Tetrahymena thermophila. Parte de su maquinaria celular incluye hebras de ARN. Cech descubrió que una sección particular del ARN a veces se desprendía del resto, como si algo lo hubiera cortado con unas tijeras.

    Cuando el equipo eliminó todas las enzimas y otras moléculas que podrían estar actuando como tijeras moleculares, el ARN siguió haciéndolo. Habían descubierto la primera enzima de ARN: un fragmento corto de ARN que podía separarse de la hebra más grande de la que formaba parte.

    Cech publicó los resultados en 1982. Al año siguiente, otro grupo encontró una segunda enzima de ARN y ndash o "ribozima", como se la denominó.

    Encontrar dos enzimas de ARN en rápida sucesión sugirió que había muchas más por ahí. Ahora la idea de que la vida comenzaba con ARN parecía prometedora.

    Descubra más sobre el ARN en este video:

    Walter Gilbert de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, le dio un nombre a la idea. Físico fascinado por la biología molecular, Gilbert también sería uno de los primeros defensores de la secuenciación del genoma humano.

    The RNA World es una forma elegante de hacer vida compleja desde cero

    Escribiendo en Naturaleza en 1986, Gilbert propuso que la vida comenzara en el "Mundo ARN".

    La primera etapa de la evolución, argumentó Gilbert, consistió en "moléculas de ARN que realizan las actividades catalíticas necesarias para ensamblarse a partir de una sopa de nucleótidos". Al cortar y pegar diferentes partes de ARN juntas, las moléculas de ARN podrían crear secuencias cada vez más útiles. Finalmente, encontraron una forma de producir proteínas y enzimas proteicas, que resultaron tan útiles que suplantaron en gran medida las versiones de ARN y dieron lugar a la vida tal como la conocemos hoy.

    El RNA World es una forma elegante de crear una vida compleja desde cero. En lugar de tener que depender de la formación simultánea de docenas de moléculas biológicas a partir de la sopa primordial, una molécula de Jack-of-all-trades podría hacer el trabajo de todas ellas.

    En 2000, la hipótesis del mundo de ARN recibió una gran evidencia de apoyo.

    Thomas Steitz había pasado 30 años estudiando las estructuras de las moléculas en las células vivas. En la década de 1990, asumió su mayor desafío: averiguar la estructura del ribosoma.

    El hecho de que esta máquina esencial se basara en ARN hizo que el mundo del ARN fuera aún más plausible

    Cada célula viva tiene un ribosoma. Esta enorme molécula lee las instrucciones del ARN y enlaza aminoácidos para producir proteínas. Los ribosomas de sus células formaron la mayor parte de su cuerpo.

    Se sabía que el ribosoma contenía ARN. Pero en 2000, el equipo de Steitz produjo una imagen detallada de la estructura del ribosoma, que mostró que el ARN era el núcleo catalítico del ribosoma.

    Esto fue fundamental, porque el ribosoma es tan fundamental para la vida y tan antiguo. El hecho de que esta máquina esencial se basara en ARN hizo que el mundo del ARN fuera aún más plausible.

    Los partidarios de RNA World estaban encantados con el descubrimiento, y en 2009 Steitz recibiría una parte del Premio Nobel. Pero desde entonces, las dudas han vuelto a aparecer.

    Desde el principio, hubo dos problemas con la idea de RNA World. ¿Podría el ARN realizar todas las funciones de la vida por sí solo? ¿Y podría haberse formado en la Tierra primitiva?

    Se propusieron hacer un ARN autorreplicante para ellos mismos.

    Han pasado 30 años desde que Gilbert estableció el puesto para el mundo del ARN, y todavía no tenemos pruebas contundentes de que el ARN pueda hacer todas las cosas que la teoría exige. Es una pequeña molécula útil, pero puede que no sea lo suficientemente útil.

    Destacó una tarea. Si la vida comenzó con una molécula de ARN, ese ARN debe haber sido capaz de hacer copias de sí mismo: debería haber sido autorreplicante.

    Pero ningún ARN conocido puede auto-replicarse. Tampoco el ADN. Se necesita un batallón de enzimas y otras moléculas para construir una réplica de una pieza de ARN o ADN.

    Entonces, a fines de la década de 1980, algunos biólogos comenzaron una búsqueda bastante quijotesca. Se propusieron fabricar un ARN autorreplicante para ellos mismos.

    Jack Szostak, de la Facultad de Medicina de Harvard, fue uno de los primeros en involucrarse. Cuando era niño estaba tan fascinado con la química que tenía un laboratorio en su sótano. Con un espléndido desprecio por su propia seguridad, una vez provocó una explosión que incrustó un tubo de vidrio en el techo.

    Habían demostrado que las enzimas de ARN podían ser realmente poderosas.

    A principios de la década de 1980, Szostak ayudó a mostrar cómo nuestros genes se protegen contra el proceso de envejecimiento. Esta investigación temprana eventualmente le reportaría una parte del Premio Nobel.

    Pero pronto se sintió fascinado por las enzimas de ARN de Cech. "Pensé que el trabajo era realmente genial", dice. "En principio, podría existir la posibilidad de que el ARN catalice su propia replicación".

    En 1988, Cech encontró una enzima de ARN que podía construir una molécula de ARN corta de unos 10 nucleótidos de largo. Szostak se propuso mejorar el descubrimiento desarrollando nuevas enzimas de ARN en el laboratorio. Su equipo creó un conjunto de secuencias aleatorias y las probó para ver cuáles mostraban actividad catalítica. Luego tomaron esas secuencias, las ajustaron y probaron nuevamente.

    Después de 10 rondas de esto, Szostak había producido una enzima de ARN que hizo que una reacción fuera siete millones de veces más rápida de lo que sería naturalmente. Habían demostrado que las enzimas de ARN podían ser realmente poderosas. Pero su enzima no podía copiarse a sí misma, ni siquiera cerca. Szostak se había estrellado contra una pared.

    El siguiente gran avance llegó en 2001 del ex alumno de Szostak, David Bartel, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. Bartel fabricó una enzima de ARN llamada R18 que podría agregar nuevos nucleótidos a una cadena de ARN, basándose en una plantilla existente. En otras palabras, no se trataba simplemente de añadir nucleótidos aleatorios: estaba copiando correctamente una secuencia.

    Esto todavía no era un autorreplicador, pero se acercaba a él. R18 consistía en una cadena de 189 nucleótidos y podía agregar de manera confiable 11 nucleótidos a una cadena: el 6% de su propia longitud. La esperanza era que algunos ajustes le permitieran hacer una hebra de 189 nucleótidos larga y tan larga como ella misma.

    El ARN no parece estar a la altura del trabajo de poner en marcha la vida

    El mejor intento vino en 2011 de Philipp Holliger del Laboratorio de Biología Molecular en Cambridge, Reino Unido. Su equipo creó un R18 modificado llamado tC19Z, que copia secuencias de hasta 95 nucleótidos de longitud. Eso es el 48% de su propia longitud: más de R18, pero no el 100% necesario.

    Gerald Joyce y Tracey Lincoln, del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, han propuesto un enfoque alternativo. En 2009 crearon una enzima de ARN que se replica indirectamente.

    Su enzima une dos pedazos cortos de ARN para crear una segunda enzima. Esto luego une otras dos piezas de ARN para recrear la enzima original.

    Este ciclo simple podría continuar indefinidamente, dadas las materias primas. Pero las enzimas solo funcionaron si se les daban las hebras de ARN correctas, que Joyce y Lincoln tenían que fabricar.

    Para los muchos científicos que son escépticos sobre el mundo del ARN, la falta de un ARN autorreplicante es un problema fatal con la idea. El ARN no parece estar a la altura del trabajo de poner en marcha la vida.

    Quizás hubo algún otro tipo de molécula en la Tierra primitiva.

    El caso también se ha visto debilitado por la incapacidad de los químicos para producir ARN desde cero. Parece una molécula simple en comparación con el ADN, pero el ARN ha demostrado ser enormemente difícil de producir.

    El problema es el azúcar y la base que componen cada nucleótido. Es posible hacer cada uno de ellos individualmente, pero los dos se niegan obstinadamente a unirse.

    Este problema ya estaba claro a principios de la década de 1990. Dejó a muchos biólogos con la persistente sospecha de que la hipótesis del mundo del ARN, aunque clara, no podía ser del todo correcta.

    En cambio, tal vez había algún otro tipo de molécula en la Tierra primitiva: algo más simple que el ARN, que realmente podría ensamblarse a partir de la sopa primordial y comenzar a autorreplicarse. Esto podría haber sucedido primero y luego condujo al ARN, al ADN y al resto.

    En 1991, Peter Nielsen de la Universidad de Copenhague en Dinamarca presentó un candidato para el replicador primordial.

    Básicamente, era una versión muy modificada del ADN. Nielsen mantuvo las bases iguales y se adhirió a la A, T, C y G que se encuentran en el ADN, pero hizo la columna vertebral de moléculas llamadas poliamidas en lugar de los azúcares que se encuentran en el ADN. Llamó a la nueva molécula ácido nucleico de poliamida, o PNA. De manera confusa, desde entonces se conoce como ácido nucleico peptídico.

    El PNA, a diferencia del ARN, podría haberse formado fácilmente en la Tierra primitiva.

    PNA nunca se ha encontrado en la naturaleza. Pero se comporta de forma muy parecida al ADN. Una hebra de PNA puede incluso ocupar el lugar de una de las hebras en una molécula de ADN, con las bases complementarias apareándose normalmente. Además, el PNA se puede enrollar en una doble hélice, al igual que el ADN.

    Stanley Miller estaba intrigado. Profundamente escéptico sobre el mundo del ARN, sospechaba que el PNA era un candidato más plausible para el primer material genético.

    En 2000 presentó pruebas contundentes. Para entonces tenía 70 años y acababa de sufrir el primero de una serie de derrames cerebrales debilitantes que finalmente lo dejarían confinado en un asilo de ancianos, pero aún no había terminado.Repitió su experimento clásico, que discutimos en el Capítulo Uno, esta vez usando metano, nitrógeno, amoníaco y agua y obtuvo la estructura de poliamida del PNA.

    Esto sugirió que el PNA, a diferencia del ARN, podría haberse formado fácilmente en la Tierra primitiva.

    Otros químicos han creado sus propios ácidos nucleicos alternativos.

    Cada uno de estos ácidos nucleicos alternativos tiene sus partidarios: generalmente, la persona que lo fabricó

    En 2000, Albert Eschenmoser fabricó tres ácidos nucleicos (TNA). Esto es básicamente ADN, pero con un azúcar diferente en su columna vertebral. Las hebras de TNA pueden emparejarse para formar una doble hélice, y la información se puede copiar de un lado a otro entre el ARN y el TNA.

    Además, el TNA puede plegarse en formas complejas e incluso unirse a una proteína. Esto sugiere que el TNA podría actuar como una enzima, al igual que el ARN.

    Cada uno de estos ácidos nucleicos alternativos tiene sus partidarios: generalmente, la persona que lo fabricó. Pero no hay rastro de ellos en la naturaleza, por lo que si la primera vida los usó, en algún momento debe haberlos abandonado por completo en favor del ARN y el ADN. Esto puede ser cierto, pero no hay evidencia.

    Todo esto significó que, a mediados de la década de 2000, los partidarios del RNA World se encontraban en un dilema.

    El mundo de ARN, por pulcro que fuera, no podía ser toda la verdad

    Por un lado, existían enzimas de ARN que incluían una de las piezas más importantes de la maquinaria biológica, el ribosoma. Eso era bueno.

    Pero no se había encontrado ningún ARN autorreplicante y nadie podía averiguar cómo se formó el ARN en la sopa primordial. Los ácidos nucleicos alternativos podrían resolver el último problema, pero no había evidencia de que alguna vez existieran en la naturaleza. Eso fue menos bueno.

    La conclusión obvia fue que el mundo de ARN, por pulcro que fuera, no podía ser toda la verdad.

    Mientras tanto, una teoría rival había ido ganando fuerza desde la década de 1980. Sus partidarios argumentan que la vida no comenzó con ARN, ni con ADN, ni con ninguna otra sustancia genética. En cambio, comenzó como un mecanismo para aprovechar la energía.

    Capítulo 4. Energía de los protones

    Vimos en el Capítulo Dos cómo los científicos se dividieron en tres escuelas de pensamiento sobre cómo comenzó la vida. Un grupo estaba convencido de que la vida comenzaba con una molécula de ARN, pero lucharon por descubrir cómo el ARN o moléculas similares podrían haberse formado espontáneamente en la Tierra primitiva y luego hacer copias de sí mismos. Sus esfuerzos fueron emocionantes al principio, pero finalmente frustrantes. Sin embargo, incluso mientras esta investigación avanzaba, había otros investigadores del origen de la vida que estaban seguros de que la vida comenzaba de una manera completamente diferente.

    La teoría del mundo del ARN se basa en una idea simple: lo más importante que puede hacer un organismo vivo es reproducirse. Muchos biólogos estarían de acuerdo con esto. Desde las bacterias hasta las ballenas azules, todos los seres vivos se esfuerzan por tener descendencia.

    W & aumlchtersh & aumluser propusieron que los primeros organismos eran "drásticamente diferentes de todo lo que conocemos"

    Sin embargo, muchos investigadores del origen de la vida no creen que la reproducción sea verdaderamente fundamental. Antes de que un organismo pueda reproducirse, dicen, tiene que ser autosuficiente. Debe mantenerse vivo. Después de todo, no puedes tener hijos si mueres primero.

    Nos mantenemos vivos comiendo alimentos, mientras que las plantas verdes lo hacen extrayendo energía de la luz solar. Puede que no pienses que una persona que está devorando un jugoso bistec se parece mucho a un frondoso roble, pero cuando lo haces, ambos están absorbiendo energía.

    Este proceso se llama metabolismo. Primero, debe obtener energía, digamos, de productos químicos ricos en energía como los azúcares. Entonces debes usar esa energía para construir cosas útiles como células.

    Este proceso de aprovechar la energía es tan absolutamente esencial que muchos investigadores creen que debe haber sido lo primero que hizo la vida.

    ¿Cómo podrían haber sido estos organismos de solo metabolismo? Una de las sugerencias más influyentes fue presentada a finales de la década de 1980 por G & uumlnter W & aumlchtersh & aumluser. No era un científico a tiempo completo, sino un abogado de patentes con experiencia en química.

    W & aumlchtersh & aumluser propuso que los primeros organismos eran "drásticamente diferentes de todo lo que conocemos". No estaban hechos de células. No tenían enzimas, ADN ni ARN.

    Todas las otras cosas que componen los organismos modernos y ndash como el ADN, las células y el cerebro, vinieron después

    En cambio, W & aumlchtersh & aumluser imaginaron un flujo de agua caliente saliendo de un volcán. El agua era rica en gases volcánicos como el amoníaco y contenía rastros de minerales del corazón del volcán.

    Donde el agua fluía sobre las rocas, comenzaron a tener lugar reacciones químicas. En particular, los metales del agua ayudaron a que los compuestos orgánicos simples se fusionaran en otros más grandes.

    El punto de inflexión fue la creación del primer ciclo metabólico. Este es un proceso en el que una sustancia química se convierte en una serie de otras sustancias químicas, hasta que finalmente se recrea la sustancia química original. En el proceso, todo el sistema absorbe energía, que se puede utilizar para reiniciar el ciclo y empezar a hacer otras cosas.

    Los ciclos metabólicos pueden no parecer reales, pero son fundamentales para la vida

    Todas las demás cosas que componen los organismos modernos, como el ADN, las células y el cerebro, vinieron más tarde, construidas sobre la base de estos ciclos químicos.

    Estos ciclos metabólicos no se parecen mucho a la vida. W & aumlchtersh & aumluser llamó a sus invenciones "organismos precursores" y escribió que "apenas pueden llamarse vivos".

    Pero los ciclos metabólicos como los descritos por W & aumlchtersh & aumluser están en el centro de todo ser vivo. Sus células son esencialmente plantas de procesamiento de sustancias químicas microscópicas, que constantemente convierten una sustancia química en otra. Los ciclos metabólicos pueden no parecer reales, pero son fundamentales para la vida.

    Durante las décadas de 1980 y 1990, W & aumlchtersh & aumluser desarrollaron su teoría con considerable detalle. Describió qué minerales producían las mejores superficies y qué ciclos químicos podrían tener lugar. Sus ideas empezaron a atraer seguidores.

    Pero todo era todavía teórico. W & aumlchtersh & aumluser necesitaba un descubrimiento del mundo real que respaldara sus ideas. Afortunadamente, ya se había hecho una década antes.

    En 1977, un equipo dirigido por Jack Corliss de la Universidad Estatal de Oregon llevó un sumergible de 1,5 millas (2,5 km) hacia el Océano Pacífico oriental. Estaban inspeccionando el hotspot de Galápagos, donde altas crestas de roca se elevan desde el fondo del mar. Sabían que las crestas eran volcánicamente activas.

    Cada respiradero era una especie de dispensador de sopa primordial.

    Corliss descubrió que las crestas estaban marcadas con, esencialmente, aguas termales. Agua caliente rica en productos químicos brotaba de debajo del lecho marino y se bombeaba a través de agujeros en las rocas.

    Sorprendentemente, estos "respiraderos hidrotermales" estaban densamente poblados por animales extraños. Había enormes almejas, lapas, mejillones y gusanos de tubo. El agua también estaba llena de bacterias. Todos estos organismos vivían de la energía de los respiraderos hidrotermales.

    El descubrimiento de los respiraderos hidrotermales le dio a Corliss un nombre. También le hizo pensar. En 1981 propuso que existían respiraderos similares en la Tierra hace cuatro mil millones de años, y que eran el lugar del origen de la vida. Pasaría gran parte del resto de su carrera trabajando en esta idea.

    Corliss propuso que los respiraderos hidrotermales podrían crear cócteles de productos químicos. Cada respiradero, dijo, era una especie de dispensador de sopa primordial.

    Los compuestos clave como los azúcares "sobrevivirían y durarían unos segundos como máximo"

    A medida que el agua caliente fluía a través de las rocas, el calor y la presión hicieron que los compuestos orgánicos simples se fusionaran en otros más complejos como aminoácidos, nucleótidos y azúcares. Más cerca del límite con el océano, donde el agua no estaba tan caliente, comenzaron a unirse en cadenas y formar carbohidratos, proteínas y nucleótidos como el ADN. Luego, cuando el agua se acercó al océano y se enfrió aún más, estas moléculas se ensamblaron en células simples.

    Estaba limpio y llamó la atención de la gente. Pero Stanley Miller, cuyo experimento seminal sobre el origen de la vida discutimos en el capítulo uno, no estaba convencido. Escribiendo en 1988, argumentó que las rejillas de ventilación estaban demasiado calientes.

    Si bien el calor extremo desencadenaría la formación de sustancias químicas como los aminoácidos, los experimentos de Miller sugirieron que también los destruiría. Los compuestos clave como los azúcares "sobrevivirían y durarían unos segundos como máximo". Es más, es poco probable que estas moléculas simples se unan en cadenas, porque el agua circundante rompería las cadenas casi de inmediato.

    En este punto, el geólogo Mike Russell entró en la refriega. Pensó que, después de todo, se podría hacer que la teoría de la ventilación funcionara. Además, le parecía que los respiraderos eran el hogar ideal para los organismos precursores de W & aumlchtersh & aumluser. Esta inspiración lo llevaría a crear una de las teorías sobre el origen de la vida más aceptadas.

    Si Russell estaba en lo cierto, la vida comenzó en el fondo del mar.

    Russell había pasado su vida temprana haciendo aspirinas, buscando minerales valiosos y, en un incidente notable en la década de 1960, coordinando la respuesta a una posible erupción volcánica, a pesar de no tener ningún entrenamiento. Pero su verdadero interés estaba en cómo ha cambiado la superficie de la Tierra a lo largo de los eones. Esta perspectiva geológica ha dado forma a sus ideas sobre el origen de la vida.

    En la década de 1980, encontró evidencia fósil de un tipo de respiradero hidrotermal menos extremo, donde las temperaturas estaban por debajo de los 150 ° C. Estas temperaturas más suaves, argumentó, permitirían que las moléculas de la vida sobrevivieran mucho más tiempo de lo que Miller había supuesto que lo harían.

    Además, los restos fósiles de estos respiraderos más fríos contenían algo extraño. Un mineral llamado pirita, que está hecho de hierro y azufre, se había formado en tubos de aproximadamente 1 mm de ancho.

    En su laboratorio, Russell descubrió que la pirita también podía formar manchas esféricas. Sugirió que las primeras moléculas orgánicas complejas se formaron dentro de estas simples estructuras de pirita.

    Por esta época, W & aumlchtersh & aumluser habían comenzado a publicar sus ideas, que dependían de una corriente de agua caliente rica en productos químicos que fluía sobre un mineral. Incluso había propuesto que la pirita estaba involucrada.

    Su idea se basó en el trabajo de uno de los genios olvidados de la ciencia moderna.

    Así que Russell sumó dos y dos. Sugirió que los respiraderos hidrotermales en las profundidades del mar, lo suficientemente tibios para que se formaran las estructuras de pirita, albergaban los organismos precursores de W & aumlchtersh & aumluser. Si Russell estaba en lo cierto, la vida comenzó en el fondo del mar y el metabolismo apareció primero.

    Russell expuso todo esto en un artículo publicado en 1993, 40 años después del experimento clásico de Miller. No obtuvo la misma cobertura mediática entusiasmada, pero podría decirse que fue más importante. Russell había combinado dos ideas aparentemente separadas y los ciclos metabólicos de W & aumlchtersh & aumluser y los respiraderos hidrotermales de Corliss & ndash en algo realmente convincente.

    Para hacerlo aún más impresionante, Russell también ofreció una explicación de cómo los primeros organismos obtuvieron su energía. En otras palabras, descubrió cómo podría haber funcionado su metabolismo. Su idea se basó en el trabajo de uno de los genios olvidados de la ciencia moderna.

    En la década de 1960, el bioquímico Peter Mitchell enfermó y se vio obligado a dimitir de la Universidad de Edimburgo. En cambio, instaló un laboratorio privado en una casa solariega remota en Cornualles. Aislado de la comunidad científica, su trabajo fue financiado en parte por un rebaño de vacas lecheras. Muchos bioquímicos, incluido, inicialmente, Leslie Orgel, cuyo trabajo sobre el ARN discutimos en el capítulo dos, pensaron que sus ideas eran completamente ridículas.

    Ahora sabemos que el proceso que identificó Mitchell lo utilizan todos los seres vivos de la Tierra.

    Menos de dos décadas después, Mitchell logró la victoria final: el Premio Nobel de Química de 1978. Nunca ha sido un nombre familiar, pero sus ideas están en todos los libros de texto de biología.

    Mitchell pasó su carrera averiguando qué hacen los organismos con la energía que obtienen de los alimentos. En efecto, estaba preguntando cómo nos mantenemos vivos de un momento a otro.

    Sabía que todas las células almacenan su energía en la misma molécula: trifosfato de adenosina (ATP). El bit crucial es una cadena de tres fosfatos, anclados a la adenosina. Agregar el tercer fosfato requiere mucha energía, que luego se bloquea en el ATP.

    Cuando una célula necesita energía, digamos, si un músculo necesita contraerse, rompe el tercer fosfato de un ATP. Esto lo convierte en difosfato de adenosina (ADP) y libera la energía almacenada.

    El nunca ha sido un nombre familiar

    Mitchell quería saber cómo las células producían el ATP en primer lugar. ¿Cómo concentraron suficiente energía en un ADP para que se adhiera el tercer fosfato?

    Mitchell sabía que la enzima que produce ATP se encuentra en una membrana. Entonces sugirió que la célula estaba bombeando partículas cargadas llamadas protones a través de la membrana, de modo que había muchos protones en un lado y casi ninguno en el otro.

    Luego, los protones intentarían fluir de regreso a través de la membrana para equilibrar el número de protones en cada lado y ndash, pero el único lugar por el que podían pasar era la enzima. La corriente de protones que pasaba le dio a la enzima la energía que necesitaba para producir ATP.

    Vea cómo las células aprovechan la energía en este video:

    Mitchell planteó esta idea por primera vez en 1961. Pasó los siguientes 15 años defendiéndola de todos los interesados, hasta que la evidencia se volvió irrefutable. Ahora sabemos que todos los seres vivos de la Tierra utilizan el proceso que identificó Mitchell. Está sucediendo dentro de sus células ahora mismo. Como el ADN, es fundamental para la vida tal como la conocemos.

    El punto clave que Russell captó es el gradiente de protones de Mitchell: tener muchos protones en un lado de una membrana y pocos en el otro. Todas las células necesitan un gradiente de protones para almacenar energía.

    Las células modernas crean los gradientes bombeando protones a través de una membrana, pero esto implica una compleja maquinaria molecular que no puede haber aparecido simplemente. Así que Russell dio un salto más lógico: la vida debe haberse formado en algún lugar con un gradiente de protones natural.

    En algún lugar como un respiradero hidrotermal. Pero tendría que ser un tipo específico de ventilación. Cuando la Tierra era joven, los mares eran ácidos y el agua ácida tiene muchos protones flotando en su interior. Para crear un gradiente de protones, el agua del respiradero debe haber sido bajo en protones: debe haber sido alcalina.

    Las rejillas de ventilación de Corliss no servirían. No solo estaban demasiado calientes, eran ácidos. Pero en 2000, Deborah Kelley de la Universidad de Washington descubrió los primeros respiraderos alcalinos.

    Kelley tuvo que luchar solo para convertirse en científico en primer lugar. Su padre murió cuando ella estaba terminando la escuela secundaria y se vio obligada a trabajar muchas horas para mantenerse a sí misma durante la universidad.

    Se convenció de que respiraderos como los de Ciudad Perdida eran donde comenzaba la vida.

    Pero lo consiguió y quedó fascinada tanto por los volcanes submarinos como por los abrasadores y calientes respiraderos hidrotermales. Esos amores gemelos finalmente la llevaron a la mitad del Océano Atlántico. Allí, la corteza terrestre se está separando y una cresta de montañas se eleva desde el fondo del mar.

    En esta cresta, Kelley encontró un campo de respiraderos hidrotermales que llamó "Ciudad Perdida". No son como los que encontró Corliss. El agua que fluye de ellos es de solo 40-75 ° C y es ligeramente alcalina. Los minerales de carbonato de esta agua se han agrupado en empinadas "chimeneas" blancas que se elevan desde el lecho marino como tubos de órgano. Su apariencia es espeluznante y fantasmal, pero esto es engañoso: son el hogar de densas comunidades de microorganismos que prosperan en el agua del respiradero.

    Estos respiraderos alcalinos encajaron perfectamente con las ideas de Russell. Se convenció de que los respiraderos como los de Ciudad Perdida eran donde comenzaba la vida.

    Pero tenía un problema. Como geólogo, no sabía lo suficiente sobre células biológicas para hacer que su teoría fuera realmente convincente.

    Así que Russell se asoció con el biólogo William Martin, un estadounidense combativo que ha pasado la mayor parte de su carrera en Alemania. En 2003, la pareja presentó una versión mejorada de las ideas anteriores de Russell. Podría decirse que es la historia más completa de cómo comenzó la vida.

    Esta historia se considera ahora como una de las principales hipótesis sobre el origen de la vida.

    Gracias a Kelley, ahora sabían que las rocas de los respiraderos alcalinos eran porosas: estaban llenas de pequeños agujeros llenos de agua. Estos pequeños bolsillos, sugirieron, actuaban como "células". Cada bolsillo contenía sustancias químicas esenciales, incluidos minerales como la pirita. Combinados con el gradiente de protones natural del respiradero, eran el lugar ideal para que comenzara el metabolismo.

    Una vez que la vida aprovechó la energía química del agua de ventilación, dicen Russell y Martin, comenzó a producir moléculas como el ARN. Eventualmente creó su propia membrana y se convirtió en una verdadera célula, y escapó de la roca porosa al mar abierto.

    Esta historia se considera ahora como una de las principales hipótesis sobre el origen de la vida.

    Encontró un gran apoyo en julio de 2016, cuando Martin publicó un estudio que reconstruía algunas de las características del "último ancestro común universal" (LUCA). Este es el organismo que vivió hace miles de millones de años y del que desciende toda la vida existente.

    Los partidarios de RNA World dicen que la teoría del respiradero tiene dos problemas

    Probablemente nunca encontraremos evidencia fósil directa de LUCA, pero aún podemos hacer una conjetura fundamentada sobre cómo podría haberse visto y comportado al observar los microorganismos que sobreviven en la actualidad. Esto es lo que hizo Martin.

    Examinó el ADN de 1.930 microorganismos modernos e identificó 355 genes que casi todos tenían. Podría decirse que esto es una evidencia de que estos 355 genes se han transmitido, de generación en generación, desde que esos 1.930 microbios compartieron un ancestro común y ndash aproximadamente en el momento en que LUCA estaba vivo.

    Los 355 genes incluían algunos para aprovechar un gradiente de protones, pero no genes para generar uno exactamente como predecirían las teorías de Russell y Martin. Además, LUCA parece haberse adaptado a la presencia de sustancias químicas como el metano, lo que sugiere que habitaba en un entorno volcánicamente activo y ndash como un respiradero.

    A pesar de esto, los partidarios de RNA World dicen que la teoría del respiradero tiene dos problemas. Uno podría arreglarse potencialmente: el otro podría ser fatal.

    El primer problema es que no hay evidencia experimental de los procesos que describen Russell y Martin. Tienen una historia paso a paso, pero ninguno de los pasos se ha visto en un laboratorio.

    "Las personas que piensan que la replicación fue lo primero, continuamente proporcionan nuevos datos experimentales", dice el experto en origen de la vida Armen Mulkidjanian. "Las personas que favorecen el metabolismo primero no lo hacen".

    La química de todas estas moléculas es incompatible con el agua.

    Eso podría cambiar, gracias al colega de Martin, Nick Lane, del University College London. Ha construido un "reactor del origen de la vida", que simulará las condiciones dentro de un respiradero alcalino. Espera observar los ciclos metabólicos y tal vez incluso moléculas como el ARN. Pero son los primeros días.

    El segundo problema es la ubicación de los respiraderos en las profundidades del mar. Como señaló Miller en 1988, las moléculas de cadena larga como el ARN y las proteínas no pueden formarse en el agua sin enzimas que las ayuden.

    Para muchos investigadores, este es un argumento abrumador. "Si tienes experiencia en química, no puedes creer la idea de los respiraderos de aguas profundas, porque sabes que la química de todas estas moléculas es incompatible con el agua", dice Mulkidjanian.

    Independientemente, Russell y sus aliados siguen siendo optimistas.

    Pero en la última década, ha surgido un tercer enfoque, reforzado por una serie de experimentos extraordinarios. Esto promete algo que ni el RNA World ni los respiraderos hidrotermales han logrado hasta ahora: una forma de hacer una célula completa desde cero.

    Capítulo 5. Cómo hacer una celda

    A principios de la década de 2000, había dos ideas principales sobre cómo podría haber comenzado la vida. Los partidarios del "mundo del ARN" estaban convencidos de que la vida comenzaba con una molécula autorreplicante. Mientras tanto, los científicos del campo del "metabolismo primero" habían desarrollado una narrativa detallada sobre cómo la vida pudo haber comenzado en los respiraderos hidrotermales en las profundidades del mar. Sin embargo, una tercera idea estaba a punto de surgir.

    Todos los seres vivos de la Tierra están hechos de células. Cada celda es básicamente una bola blanda, con una pared exterior resistente o "membrana".

    El objetivo de una célula es mantener juntos todos los elementos esenciales de la vida. Si la pared exterior se abre, las tripas se derraman y la célula muere, así como una persona que ha sido destripada generalmente no tiene mucho tiempo de vida.

    En el calor y la tempestad de la Tierra primitiva, algunas materias primas deben haberse ensamblado en crudas células.

    La pared exterior de la célula es tan esencial que algunos investigadores del origen de la vida argumentan que debe haber sido lo primero que surgió. Piensan que los esfuerzos de "la genética primero" discutidos en el Capítulo Tres y las ideas de "el metabolismo primero" discutidas en el Capítulo Cuatro están equivocadas. Su alternativa y "compartimentación primero" tiene su campeón en Pier Luigi Luisi de la Universidad Roma Tre en Roma, Italia.

    El razonamiento de Luisi es simple y difícil de discutir. ¿Cómo podría establecer un metabolismo funcional o un ARN autorreplicante, cada uno de los cuales se basa en tener una gran cantidad de sustancias químicas en un solo lugar, a menos que primero tenga un contenedor para guardar todas las moléculas?

    Si acepta esto, solo hay una forma en que la vida podría haber comenzado. De alguna manera, en el calor y la tempestad de la Tierra primitiva, algunas materias primas deben haberse ensamblado en células crudas o "protocélulas". El desafío es hacer que esto suceda en un laboratorio: crear una célula viva simple.

    Luisi puede rastrear sus ideas hasta Alexander Oparin y los albores de la ciencia del origen de la vida en la URSS y ndash discutido en el Capítulo Uno. Oparin destacó el hecho de que ciertas sustancias químicas se forman en gotas llamadas coacervados, que pueden contener otras sustancias en sus núcleos. Sugirió que estos coacervados fueron las primeras protocélulas.

    El desafío consistía en hacer las protoceldas con el material adecuado.

    Cualquier sustancia grasa o aceitosa formará gotas o películas en el agua. Estos productos químicos se conocen colectivamente como lípidos, y la idea de que formaron la primera vida se ha denominado el "mundo de los lípidos".

    Pero solo formar manchas no es suficiente. Las manchas deben ser estables, deben poder dividirse para formar manchas "hijas", y necesitan al menos cierto control sobre lo que entra y sale de ellas, todo sin las proteínas elaboradas que las células modernas usan para lograr estas cosas. .

    El desafío consistía en hacer las protoceldas con el material adecuado. A pesar de probar muchas sustancias a lo largo de las décadas, Luisi nunca ha hecho nada lo suficientemente realista como para ser convincente.

    Luego, en 1994, Luisi hizo una atrevida sugerencia. Propuso que las primeras protocélulas debían contener ARN. Además, este ARN debe haber podido replicarse dentro de la protocélula.

    Nos reuniríamos en las reuniones de orígenes y entraríamos en estas largas discusiones.

    Era una gran pregunta, y significaba abandonar el enfoque de compartimentación primero puro. Pero Luisi tenía buenas razones.

    Una célula con una pared exterior, pero sin genes en su interior, no podría hacer mucho. Podría dividirse en células hijas, pero no podría transmitir ninguna información sobre sí mismo a su descendencia. Solo podría comenzar a evolucionar y volverse más complejo si contuviera algunos genes.

    Esta idea pronto ganaría un apoyo crucial en Jack Szostak, cuyo trabajo sobre la hipótesis del mundo ARN exploramos en el Capítulo Tres. Si bien Luisi era miembro del campo de la compartimentación primero, Szostak apoyaba la genética primero, por lo que durante muchos años no habían estado de acuerdo.

    "Nos reuníamos en las reuniones de orígenes y nos metíamos en estas largas discusiones sobre qué era más importante y qué venía primero", recuerda Szostak. "Con el tiempo, nos dimos cuenta de que las células tienen ambos. Llegamos a un consenso de que para el origen de la vida era fundamental tener tanto la compartimentación como un sistema genético".

    Szostak y dos colegas anunciaron un gran éxito

    En 2001, Szostak y Luisi expusieron sus argumentos a favor de este enfoque más unificado. Escribiendo en Naturaleza, argumentaron que debería ser posible crear células vivas simples desde cero, alojando ARN replicantes en una simple mancha grasa.

    Fue una idea dramática, y Szostak pronto decidió poner su dinero donde estaba su boca. Razonando que "no podemos publicar esa teoría sin nada que la respalde", decidió comenzar a experimentar con protoceldas.

    Dos años después, Szostak y dos colegas anunciaron un gran éxito.

    Habían estado experimentando con vesículas: manchas esféricas, con dos capas de ácidos grasos en el exterior y un núcleo central de líquido.

    La montmorillonita, y arcillas similares, podrían ser importantes en el origen de la vida.

    Tratando de encontrar una manera de acelerar la creación de las vesículas, agregaron pequeñas partículas de una especie de arcilla llamada montmorillonita.

    Esto hizo que las vesículas se formaran 100 veces más rápido. La superficie de la arcilla actuó como catalizador, al igual que lo haría una enzima.

    Además, las vesículas podrían absorber tanto partículas de montmorillonita como hebras de ARN de la superficie de la arcilla. Estas protocélulas ahora contenían genes y un catalizador, todo desde una configuración simple.

    La decisión de agregar montmorillonita no se tomó por capricho. Varias décadas de trabajo habían sugerido que la montmorillonita, y arcillas similares, podrían ser importantes en el origen de la vida.

    La montmorillonita es una arcilla común. Hoy en día se utiliza para todo tipo de cosas, incluida la fabricación de arena para gatos. Se forma cuando la ceniza volcánica es degradada por el clima. Dado que la Tierra primitiva tenía muchos volcanes, parece probable que la montmorillonita fuera abundante.

    Esto había llevado a Ferris a especular que esta arcilla de aspecto ordinario era el lugar del origen de la vida. Szostak tomó esa idea y la siguió, usando montmorillonita para ayudar a construir sus protoceldas.

    Si las protocélulas pudieran crecer, tal vez también podrían dividirse

    Un año después, el equipo de Szostak descubrió que sus protoceldas podían crecer por sí mismas.

    A medida que se empaquetaban cada vez más moléculas de ARN en una protocélula, la pared exterior se sometía a una tensión cada vez mayor. Era como si la protocélula tuviera el estómago lleno y pudiera explotar.

    Para compensar, la protocélula recogió más ácidos grasos y los incorporó a su pared, lo que le permitió hincharse a un tamaño más grande y liberar la tensión.

    Fundamentalmente, tomó los ácidos grasos de otras protocélulas que contenían menos ARN, lo que hizo que se encogieran. Esto significaba que las protocélulas estaban compitiendo y las que tenían más ARN estaban ganando.

    Esto sugirió algo aún más impresionante. Si las protocélulas pudieran crecer, tal vez también pudieran dividirse. ¿Podrían reproducirse las protoceldas de Szostak?

    Los primeros experimentos de Szostak habían mostrado una forma de dividir las protoceldas. Al apretarlos a través de pequeños orificios, se estiraron en tubos, que luego se rompieron en protoceldas "hijas".

    Las protocélulas crecieron y cambiaron de forma, alargándose en largas hebras parecidas a cuerdas.

    Esto fue genial, porque no hubo maquinaria celular involucrada: solo la aplicación de presión. Pero no fue una gran solución, porque las protocélulas perdieron parte de su contenido en el proceso. También implicaba que las primeras células solo podían dividirse si eran empujadas a través de pequeños agujeros.

    Hay muchas formas de hacer que las vesículas se dividan: por ejemplo, agregando una fuerte corriente de agua que crea una fuerza de corte. El truco consistía en hacer que las protocélulas se dividieran sin derramar sus entrañas.

    En 2009, Szostak y su alumno Ting Zhu encontraron una solución. Hicieron protocélulas un poco más complejas, con varias paredes exteriores concéntricas un poco como las capas de una cebolla. A pesar de su complejidad, estas protocélulas seguían siendo fáciles de hacer.

    A medida que Zhu los alimentaba con cada vez más ácidos grasos, las protocélulas crecían y cambiaban de forma, alargándose en largas hebras parecidas a cuerdas. Una vez que una protocélula era lo suficientemente larga, una fuerza de corte suave fue suficiente para hacerla añicos en docenas de pequeñas protocélulas hijas.

    Cada protocélula hija contenía ARN de la protocélula madre y casi no se perdió nada del ARN. Es más, las protocélulas podrían realizar el ciclo repetidamente, con las protocélulas hijas creciendo y luego dividiéndose.

    En experimentos posteriores, Zhu y Szostak han encontrado aún más formas de persuadir a las protoceldas para que se dividan. Este aspecto del problema, al menos, parece estar resuelto.

    Sin embargo, las protoceldas todavía no estaban haciendo lo suficiente. Luisi había querido que las protocélulas albergaran el ARN en replicación, pero hasta ahora el ARN simplemente estaba sentado en ellas sin hacer nada.

    Había pistas valiosas enterradas en esos papeles polvorientos

    Para demostrar realmente que sus protoceldas podrían haber sido la primera vida en la Tierra, Szostak necesitaba persuadir al ARN dentro de ellas para que se replicara.

    Eso no iba a ser fácil, porque a pesar de décadas de intentos descritos en el Capítulo Tres, nadie había logrado hacer un ARN que pudiera auto-replicarse. Ese era precisamente el problema que había obstaculizado a Szostak en sus primeros trabajos sobre el mundo de ARN, y que nadie más había logrado resolver.

    Así que volvió y releyó el trabajo de Leslie Orgel, que había pasado tanto tiempo trabajando en la hipótesis del mundo ARN. Había pistas valiosas enterradas en esos papeles polvorientos.

    Orgel había pasado gran parte de las décadas de 1970 y 1980 estudiando cómo se copian las cadenas de ARN.

    Así pudo haber sido la forma en que la primera vida hizo copias de sus genes.

    En esencia, es simple. Tome una sola hebra de ARN y un conjunto de nucleótidos sueltos. Luego, use esos nucleótidos para ensamblar una segunda hebra de ARN que sea complementaria a la primera.

    Por ejemplo, una hebra de ARN que dice "CGC" producirá una hebra complementaria que dice "GCG". Si hace esto dos veces, obtendrá una copia del "CGC" original, solo de forma indirecta.

    Orgel descubrió que, en determinadas circunstancias, las cadenas de ARN podían copiarse de esta forma sin la ayuda de las enzimas. Esta pudo haber sido la forma en que la primera vida hizo copias de sus genes.

    En 1987, Orgel podía tomar una cadena de ARN de 14 nucleótidos de longitud y crear cadenas complementarias que también tenían 14 nucleótidos de longitud. No logró nada más, pero eso fue suficiente para intrigar a Szostak. Su alumna Katarzyna Adamala trató de hacer que esta reacción se activara en las protoceldas.

    Han construido protocélulas que se aferran a sus genes mientras absorben moléculas útiles del exterior.

    Descubrieron que la reacción necesitaba magnesio para funcionar, lo cual era un problema porque el magnesio destruía las protoceldas. Pero había una solución simple: el citrato, que es casi idéntico al ácido cítrico en los limones y naranjas, y que se encuentra en todas las células vivas de todos modos.

    En un estudio publicado en 2013, agregaron citrato y descubrieron que se adhirió al magnesio, protegiendo las protocélulas mientras permitía que continuara la copia de la plantilla.

    En otras palabras, habían logrado lo que Luisi había propuesto en 1994. "Comenzamos a hacer química de replicación del ARN dentro de estas vesículas de ácidos grasos", dice Szostak.

    En poco más de una década de investigación, el equipo de Szostak ha logrado algo extraordinario.

    Han construido protocélulas que se aferran a sus genes mientras absorben moléculas útiles del exterior. Las protocélulas pueden crecer y dividirse e incluso competir entre sí. El ARN puede replicarse dentro de ellos. En cualquier medida, son sorprendentemente realistas.

    El enfoque de Szostak iba en contra de 40 años de trabajo sobre el origen de la vida

    También son resistentes. En 2008, el equipo de Szostak descubrió que las protocélulas podían sobrevivir al ser calentadas a 100 ° C, una temperatura que destruiría la mayoría de las células modernas. Esto impulsó el caso de que las protocélulas eran similares a la primera vida, que debe haber soportado el calor abrasador de los constantes impactos de meteoritos.

    "Szostak está haciendo un gran trabajo", dice Armen Mulkidjanian.

    Sin embargo, a primera vista, el enfoque de Szostak iba en contra de 40 años de trabajo sobre el origen de la vida. En lugar de centrarse en "la replicación primero" o la "compartimentación primero", encontró formas de hacer que ambas cosas sucedieran casi simultáneamente.

    Eso inspiraría un nuevo enfoque unificado del origen de la vida, que intenta reactivar todas las funciones de la vida a la vez. Esta idea de "todo primero" ya ha acumulado una gran cantidad de evidencia y podría potencialmente resolver todos los problemas con las ideas existentes.

    Capítulo 6. La gran unificación

    A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, los investigadores del origen de la vida han trabajado en tribus. Cada grupo favoreció su propia narrativa y, en su mayor parte, desechó las hipótesis en competencia. Este enfoque ciertamente ha tenido éxito, como lo demuestran los capítulos anteriores, pero toda idea prometedora sobre el origen de la vida ha tropezado en última instancia con un problema importante. Por eso, algunos investigadores están probando ahora un enfoque más unificado.

    Esta idea recibió su primer gran impulso hace unos años a partir de un resultado que, a primera vista, parecía respaldar el mundo del ARN tradicional de replicación primero.

    Todos los componentes clave de la vida podrían formarse a la vez.

    En 2009, los partidarios del RNA World tenían un gran problema. No pudieron producir nucleótidos, los componentes básicos del ARN, de una manera que podría haber sucedido en la Tierra primitiva. Esto, como aprendimos en el capítulo tres, llevó a la gente a sospechar que la primera vida no se basaba en absoluto en el ARN.

    John Sutherland había estado pensando en este problema desde la década de 1980. "Pensé que si pudieras demostrar que el ARN podía autoensamblarse, sería genial", dice.

    Afortunadamente para Sutherland, había conseguido un trabajo en el Laboratorio de Biología Molecular (LMB) en Cambridge, Reino Unido. La mayoría de las instituciones de investigación obligan a su personal a producir constantemente nuevos hallazgos, pero la LMB no lo hace. Entonces Sutherland pudo pensar en por qué era tan difícil producir un nucleótido de ARN y pasar años desarrollando un enfoque alternativo.

    Su solución lo llevaría a proponer una nueva idea radical sobre el origen de la vida, a saber, que todos los componentes clave de la vida podrían formarse a la vez.

    "Hubo ciertos aspectos clave de la química del ARN que no funcionaron", dice Sutherland. Cada nucleótido de ARN está compuesto por un azúcar, una base y un fosfato. Pero había resultado imposible persuadir al azúcar y la base para que se unieran. Las moléculas simplemente tenían la forma incorrecta.

    Él cree que el ARN estuvo muy involucrado, pero no fue el principio definitivo.

    Entonces Sutherland comenzó a probar sustancias totalmente diferentes. Finalmente, su equipo se centró en cinco moléculas simples, incluido un azúcar y una cianamida diferentes, que, como su nombre indica, está relacionada con el cianuro. El equipo sometió estos químicos a una serie de reacciones que finalmente produjeron dos de los cuatro nucleótidos de ARN, sin nunca producir azúcares o bases independientes.

    Fue un éxito rotundo y se convirtió en el nombre de Sutherland.

    Muchos observadores interpretaron los hallazgos como evidencia adicional para el mundo del ARN. Pero el propio Sutherland no lo ve así en absoluto.

    La hipótesis "clásica" del mundo del ARN dice que, en los primeros organismos, el ARN era responsable de todas las funciones de la vida. Pero Sutherland dice que es "desesperadamente optimista". Él cree que el ARN estuvo muy involucrado, pero no fue el final de todo.

    Las moléculas simplemente tenían la forma incorrecta.

    En cambio, se inspira en el trabajo reciente de Jack Szostak, que, como se discutió en el Capítulo Cinco, combina el mundo del ARN de "replicación primero" con las ideas de "compartimentación primero" de Pier Luigi Luisi.

    Pero Sutherland va más allá. Su enfoque es "todo primero". Su objetivo es hacer que una célula completa se ensamble sola, desde cero.

    Su primera pista fue un extraño detalle sobre su síntesis de nucleótidos, que al principio pareció incidental.

    El último paso en el proceso de Sutherland fue fijar un fosfato en el nucleótido. Pero descubrió que era mejor incluir el fosfato en la mezcla desde el principio, porque aceleraba las reacciones anteriores.

    A primera vista, incluir el fosfato antes de que fuera estrictamente necesario era algo complicado, pero Sutherland descubrió que este desorden era algo bueno.

    Consiga la mezcla lo suficientemente complicada y todos los componentes de la vida podrían formarse a la vez

    Esto lo llevó a pensar en lo sucias que deberían ser sus mezclas. En la Tierra primitiva, debió haber decenas o cientos de sustancias químicas flotando juntas. Eso suena como una receta para un lodo, pero tal vez hubo un nivel óptimo de desorden.

    Las mezclas que hizo Stanley Miller en la década de 1950, que vimos en el capítulo uno, eran mucho más desordenadas que las de Sutherland. Contienen moléculas biológicas, pero Sutherland dice que "estaban en cantidades mínimas y estaban acompañadas de una gran cantidad de otros compuestos, que no son biológicos".

    Para Sutherland, esto significó que la configuración de Miller no era lo suficientemente buena. Estaba demasiado sucio, por lo que los productos químicos buenos se perdieron en la mezcla.

    Así que Sutherland se ha propuesto encontrar una "química Ricitos de oro": una que no sea tan desordenada que se vuelva inútil, pero tampoco tan simple que esté limitada en lo que puede hacer. Consiga la mezcla lo suficientemente complicada y todos los componentes de la vida podrían formarse a la vez, luego se unirán.

    En otras palabras, hace cuatro mil millones de años había un estanque en la Tierra. Permaneció allí durante años hasta que la mezcla de productos químicos fue la correcta. Luego, tal vez en unos minutos, surgió la primera célula.

    Esto puede parecer inverosímil, como las afirmaciones de los alquimistas medievales. Pero la evidencia de Sutherland está aumentando. Desde 2009, ha demostrado que la misma química que hizo sus dos nucleótidos de ARN también puede producir muchas de las otras moléculas de la vida.

    Todo nuestro enfoque del origen de la vida durante los últimos 40 años ha sido incorrecto.

    El siguiente paso obvio fue producir más nucleótidos de ARN. Aún no lo ha logrado, pero en 2010 creó moléculas estrechamente relacionadas que podrían potencialmente transformarse en nucleótidos.

    Del mismo modo, en 2013 fabricó los precursores de los aminoácidos. Esta vez necesitaba agregar cianuro de cobre para que las reacciones se desarrollaran.

    Los productos químicos relacionados con el cianuro estaban demostrando ser un tema común, y en 2015 Sutherland los llevó aún más lejos. Mostró que la misma olla de productos químicos también podría producir los precursores de los lípidos, las moléculas que forman las paredes celulares. Todas las reacciones fueron impulsadas por luz ultravioleta, involucraron azufre y se basaron en el cobre para acelerarlas.

    "Todos los componentes básicos [emergen] de un núcleo común de reacciones químicas", dice Szostak.

    Los experimentos fueron demasiado limpios

    Si Sutherland tiene razón, entonces todo nuestro enfoque del origen de la vida durante los últimos 40 años ha sido incorrecto. Desde que se hizo evidente la enorme complejidad de la célula, los científicos han estado trabajando en la suposición de que las primeras células deben haberse construido gradualmente, una pieza a la vez.

    Siguiendo la propuesta de Leslie Orgel de que el ARN fue lo primero, los investigadores han estado "tratando de obtener una cosa antes que otra, y luego hacer que eso invente la otra", dice Sutherland. Pero cree que la mejor forma es hacer todo de una vez.

    "Lo que hemos hecho es desafiar la idea de que es demasiado complicado hacer todo de una vez", dice Sutherland. "Ciertamente, podría hacer los bloques de construcción para todos los sistemas a la vez".

    Szostak ahora sospecha que la mayoría de los intentos de hacer las moléculas de la vida y de ensamblarlas en células vivas han fracasado por la misma razón: los experimentos fueron demasiado limpios.

    Realmente volví a la idea de que el primer polímero era algo muy parecido al ARN.

    Los científicos utilizaron el puñado de productos químicos que les interesaban y omitieron todos los demás que probablemente estaban presentes en la Tierra primitiva. Pero el trabajo de Sutherland muestra que, al agregar algunos productos químicos más a la mezcla, se pueden crear fenómenos más complejos.

    Szostak experimentó esto por sí mismo en 2005, cuando intentaba que sus protocélulas albergaran una enzima de ARN. La enzima necesitaba magnesio, que destruyó las membranas de las protoceldas.

    La solución fue sorprendente. En lugar de hacer vesículas a partir de un ácido graso puro, las hicieron a partir de una mezcla de dos. Estas vesículas nuevas e impuras podían hacer frente al magnesio y el ndash y eso significaba que podían albergar enzimas de ARN en funcionamiento.

    Además, Szostak dice que los primeros genes también podrían haber adoptado el desorden.

    Los organismos modernos usan ADN puro para transportar sus genes, pero el ADN puro probablemente no existía al principio. Habría sido una mezcla de nucleótidos de ARN y nucleótidos de ADN.

    En 2012, Szostak demostró que tal mezcla podía ensamblarse en moléculas de "mosaico" que se veían y se comportaban bastante como ARN puro. Estas cadenas de ARN / ADN mezcladas podrían incluso doblarse ordenadamente.

    Hay un problema para el que ni Sutherland ni Szostak han encontrado solución.

    Esto sugirió que no importaba si los primeros organismos no podían producir ARN puro o ADN puro. "Realmente he vuelto a la idea de que el primer polímero era algo muy parecido al ARN, una versión más desordenada del ARN", dice Szostak.

    Incluso podría haber espacio para las alternativas al ARN que se han cocinado en los laboratorios, como el TNA y el PNA que conocimos en el Capítulo Tres. No sabemos si alguno de ellos existió alguna vez en la Tierra, pero si lo hicieron, es posible que los primeros organismos los hayan usado junto con el ARN.

    Este no era un Mundo ARN: era un "Mundo Hodge-Podge".

    La lección de estos estudios es que hacer la primera celda podría no haber sido tan difícil como parecía. Sí, las células son máquinas complejas. Pero resulta que todavía funcionan, aunque no tan bien, cuando se lanzan juntos de forma descuidada desde lo que esté a la mano.

    Parece poco probable que tales células torpes sobrevivan en la Tierra primitiva. Pero no habrían tenido mucha competencia y no había depredadores amenazantes, por lo que en muchos aspectos la vida pudo haber sido más fácil entonces que ahora.

    Hay un problema para el que ni Sutherland ni Szostak han encontrado una solución, y es muy grande. El primer organismo debe haber tenido alguna forma de metabolismo. Desde el principio, la vida tuvo que obtener energía o habría muerto.

    La vida pudo haber sido más fácil entonces que ahora

    En ese punto, si no en nada más, Sutherland está de acuerdo con Mike Russell, Bill Martin y los otros partidarios de las teorías del metabolismo primero del Capítulo Cuatro. "Mientras los chicos del ARN peleaban con los chicos del metabolismo, ambos lados tenían razón", dice Sutherland.

    "Los orígenes del metabolismo tienen que estar ahí de alguna manera", dice Szostak. "La fuente de energía química será la gran pregunta".

    Incluso si Martin y Russell están equivocados acerca de la vida que comienza en los respiraderos de aguas profundas, muchos elementos de su teoría son casi con certeza correctos. Uno es la importancia de los metales para el nacimiento de la vida.

    En la naturaleza, muchas enzimas tienen un átomo metálico en su núcleo. Esta es a menudo la parte "activa" de la enzima, y ​​el resto de la molécula es esencialmente una estructura de soporte. La primera vida no pudo haber tenido estas complejas enzimas, por lo que probablemente utilizó metales "desnudos" como catalizadores.

    La vida no puede haber comenzado en las profundidades del mar

    G & uumlnter W & aumlchtersh & aumluser señalaron este punto cuando sugirió que la vida se formó sobre pirita de hierro. De manera similar, Russell enfatiza que las aguas de los respiraderos hidrotermales son ricas en metales, que podrían actuar como catalizadores y ndash y el estudio de Martin de LUCA encontró muchas enzimas a base de hierro.

    A la luz de esto, es revelador que muchas de las reacciones químicas de Sutherland se basan en el cobre (y, dicho sea de paso, en el azufre que W & aumlchtersh & aumluser también enfatizaron), y que el ARN en las protoceldas de Szostak necesita magnesio.

    Es posible que aún los respiraderos hidrotermales resulten ser cruciales. "Si nos fijamos en el metabolismo moderno, hay todas estas cosas realmente sugerentes, como las agrupaciones de hierro y azufre", dice Szostak. Eso encaja con la idea de que la vida comenzó en o alrededor de un respiradero, donde el agua es rica en hierro y azufre.

    Dicho esto, si Sutherland y Szostak están en el camino correcto, un aspecto de la teoría de los respiraderos es definitivamente erróneo: la vida no puede haber comenzado en las profundidades del mar.

    "La química que hemos descubierto depende tanto de los rayos UV [luz ultravioleta]", dice Sutherland. La única fuente de radiación ultravioleta es el Sol, por lo que sus reacciones solo pueden tener lugar en lugares soleados. "Descarta un escenario de ventilación de aguas profundas".

    Quizás la vida comenzó en tierra, en un estanque volcánico

    Szostak está de acuerdo en que las profundidades marinas no eran el vivero de la vida. "Lo peor es que está aislado de la química atmosférica, que es la fuente de materiales de partida de alta energía como el cianuro".

    Pero estos problemas no descartan por completo los respiraderos hidrotermales. Quizás los conductos de ventilación estaban simplemente en aguas poco profundas, donde la luz del sol y el cianuro podían llegar hasta ellos.

    Armen Mulkidjanian ha sugerido una alternativa. Quizás la vida comenzó en tierra, en un estanque volcánico.

    Mulkidjanian analizó la composición química de las células: específicamente, qué sustancias químicas permiten la entrada y cuáles no. Resulta que todas las células, independientemente del organismo al que pertenezcan, contienen mucho fosfato, potasio y otros metales y ndash, pero apenas sodio.

    Mi escenario favorito en este momento sería algún tipo de lagos o estanques poco profundos en la superficie.

    Hoy en día, las células logran esto bombeando cosas hacia adentro y hacia afuera, pero las primeras células no pudieron haberlo hecho porque no habrían tenido la maquinaria necesaria. Así que Mulkidjanian sugirió que las primeras células se formaron en algún lugar que tenía aproximadamente la misma mezcla de sustancias químicas que las células modernas.

    Eso elimina inmediatamente el océano. Las células contienen niveles mucho más altos de potasio y fosfato que los que jamás ha tenido el océano, y mucho menos sodio.

    En cambio, apunta a los estanques geotérmicos que se encuentran cerca de los volcanes activos. Estos estanques tienen exactamente el cóctel de metales que se encuentran en las células.

    Szostak es fanático. "Creo que mi escenario favorito en este momento sería algún tipo de lagos o estanques poco profundos en la superficie, en un área geotérmicamente activa", dice. "Tienes respiraderos hidrotermales, pero no como los respiraderos de aguas profundas, más como el tipo de respiraderos que tenemos en áreas volcánicas como Yellowstone".

    La Tierra fue golpeada por meteoritos durante sus primeros 500 millones de años de existencia.

    La química de Sutherland bien podría funcionar en un lugar así. Los manantiales tienen los productos químicos adecuados, el nivel del agua fluctúa, por lo que algunos lugares se secan a veces y hay mucha radiación ultravioleta del sol.

    Además, Szostak dice que los estanques serían adecuados para sus protoceldas.

    "Las protocélulas pueden estar relativamente frías la mayor parte del tiempo, lo que es bueno para la copia de ARN y otros tipos de metabolismo simple", dice Szostak. "Pero de vez en cuando se calientan brevemente, y eso ayuda a que las hebras de ARN se deshagan y estén listas para la siguiente ronda de replicación". También habría corrientes, impulsadas por corrientes de agua caliente, que podrían ayudar a dividir las protoceldas.

    Basándose en muchas de las mismas líneas de argumento, Sutherland ha propuesto una tercera opción: una zona de impacto de meteorito.

    La Tierra fue golpeada por meteoritos durante sus primeros 500 millones de años de existencia y ha sido golpeada ocasionalmente desde entonces. Un impacto de tamaño decente crearía una configuración bastante similar a los estanques de Mulkidjanian.

    Primero, los meteoritos están hechos principalmente de metal. Las zonas de impacto tienden a ser ricas en metales útiles como el hierro, así como en azufre. Y lo que es más importante, los impactos de meteoritos derriten la corteza terrestre, lo que genera actividad geotérmica y agua caliente.

    Si resulta que a uno de los escenarios le falta un químico clave, o contiene algo que destruye las protoceldas, se descartará.

    Sutherland imagina pequeños ríos y arroyos que descienden por las laderas de un cráter de impacto, lixiviando sustancias químicas a base de cianuro de las rocas mientras la radiación ultravioleta desciende desde arriba. Cada corriente tendría una mezcla ligeramente diferente de sustancias químicas, por lo que se producirían reacciones diferentes y se produciría una gran cantidad de sustancias químicas orgánicas.

    Finalmente, los arroyos desembocarían en un estanque volcánico en el fondo del cráter. Pudo haber sido en un estanque como este donde todas las piezas se juntaron y se formaron las primeras protoceldas.

    "Ese es un escenario muy específico", dice Sutherland. Pero lo eligió sobre la base de las reacciones químicas que ha encontrado. "Es el único en el que podemos pensar que es compatible con la química".

    Szostak no está seguro de ninguna manera, pero está de acuerdo en que la idea de Sutherland merece una atención cuidadosa. "Creo que el escenario de impacto es bueno. Creo que la idea de sistemas volcánicos también podría funcionar. Hay algunos argumentos a favor de cada uno".

    Por ahora, ese debate parece estar a punto de estallar. Pero no se decidirá por capricho. La decisión será impulsada por la química y las protocélulas. Si resulta que a uno de los escenarios le falta una sustancia química clave o contiene algo que destruye las protoceldas, se descartará.

    Esto significa que, por primera vez en la historia, tenemos los inicios de una explicación completa de cómo comenzó la vida.

    "Las cosas parecen mucho más alcanzables", dice Sutherland.

    Lo mejor que podemos hacer es redactar una historia que sea coherente con todas las pruebas.

    Hasta ahora, el enfoque de "todo a la vez" de Szostak y Sutherland ofrece solo una narrativa esquemática. Pero esos pasos que se han elaborado están respaldados por décadas de experimentos.

    La idea también se basa en todos los enfoques sobre el origen de la vida. Intenta aprovechar todos sus puntos buenos y, al mismo tiempo, resuelve todos sus problemas. Por ejemplo, no trata tanto de refutar las ideas de Russell sobre los respiraderos hidrotermales, sino más bien de incorporar sus mejores elementos.

    No podemos saber con certeza qué sucedió hace cuatro mil millones de años. "Incluso si hiciste un reactor y explota E. coli en el otro lado y demonios, todavía no puedes probar que surgimos de esa manera ", dice Martin.

    Lo mejor que podemos hacer es elaborar una historia que sea coherente con toda la evidencia: con experimentos de química, con lo que sabemos sobre la Tierra primitiva y con lo que la biología revela sobre las formas de vida más antiguas. Finalmente, después de un siglo de duros esfuerzos, esa historia está saliendo a la vista.

    Eso significa que nos estamos acercando a una de las grandes divisiones en la historia de la humanidad: la división entre quienes conocen la historia del comienzo de la vida y quienes nunca pudieron.

    Algunas de las personas vivas hoy se convertirán en las primeras en la historia que pueden decir honestamente que saben de dónde vienen.

    Cada una de las personas que murieron antes de que Darwin publicara Origen de las especies en 1859 ignoraba los orígenes de la humanidad, porque no sabían nada de la evolución. Pero todos los que viven ahora, salvo los grupos aislados, pueden conocer la verdad sobre nuestro parentesco con otros animales.

    De manera similar, todos los nacidos después de que Yuri Gagarin orbitara la Tierra en 1961 han vivido en una sociedad que puede viajar a otros mundos. Incluso si nunca vamos nosotros mismos, los viajes espaciales son una realidad.

    Estos hechos cambian nuestra cosmovisión de manera sutil. Podría decirse que nos hacen más sabios. La evolución nos enseña a atesorar a todos los demás seres vivos, porque son nuestros primos. Los viajes espaciales nos permiten ver nuestro mundo desde la distancia, revelando lo único y frágil que es.

    Algunas de las personas que viven hoy se convertirán en las primeras en la historia que pueden decir honestamente que saben de dónde vienen. Sabrán cómo era su antepasado último y dónde vivía.

    Este conocimiento nos cambiará. A un nivel puramente científico, nos dirá qué tan probable es que se forme vida en el Universo y dónde buscarla. Y nos dirá algo sobre la naturaleza esencial de la vida. Pero más allá de eso, aún no podemos conocer la sabiduría que revelará el origen de la vida.

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    Meteorito arroja evidencia de vida primitiva en el Marte primitivo

    El equipo financiado por la NASA encontró las primeras moléculas orgánicas que se cree que son de origen marciano, varios rasgos minerales característicos de la actividad biológica y posibles fósiles microscópicos de organismos primitivos similares a bacterias dentro de una antigua roca marciana que cayó a la Tierra como un meteorito. Esta variedad de evidencia indirecta de vidas pasadas se informará en la edición del 16 de agosto de la revista Science, presentando la investigación a la comunidad científica en general para su estudio adicional.

    La investigación de dos años fue codirigida por los científicos planetarios de JSC, el Dr. David McKay, el Dr. Everett Gibson y Kathie Thomas-Keprta de Lockheed-Martin, con la importante colaboración de un equipo de Stanford encabezado por el profesor de química Dr. Richard Zare. así como otros seis socios de investigación de la NASA y la universidad.

    "No hay ningún hallazgo que nos lleve a creer que esto sea evidencia de vida pasada en Marte. Más bien, es una combinación de muchas cosas que hemos encontrado", dijo McKay. "Incluyen la detección de Stanford de un patrón aparentemente único de moléculas orgánicas, compuestos de carbono que son la base de la vida. También encontramos varias fases minerales inusuales que son productos conocidos de organismos microscópicos primitivos en la Tierra. Las estructuras que podrían ser fósiles microsópicos parecen respaldar todo esto. La relación de todas estas cosas en términos de ubicación, a unos pocos cientos de milésimas de pulgada entre sí, es la evidencia más convincente ".

    "Es muy difícil probar que existió vida hace 3.600 millones de años en la Tierra, y mucho menos en Marte", dijo Zare. "El estándar de prueba existente, que creemos haber cumplido, incluye tener una muestra fechada con precisión que contenga microfósiles nativos, rasgos mineralógicos característicos de la vida y evidencia de química orgánica compleja".

    "Durante dos años, hemos aplicado tecnología de punta para realizar estos análisis, y creemos haber encontrado evidencia bastante razonable de vida pasada en Marte", agregó Gibson. "No afirmamos que lo hayamos probado de manera concluyente. Estamos poniendo esta evidencia a la comunidad científica para que otros investigadores la verifiquen, mejoren, ataquen (refuten si pueden) como parte del proceso científico. Luego, dentro de un año o dos, esperamos resolver la cuestión de una forma u otra ".

    "Lo que hemos encontrado que es la interpretación más razonable es de naturaleza tan radical que sólo será aceptada o rechazada después de que otros grupos confirmen nuestros hallazgos o los anulen", agregó McKay.

    La roca ígnea en el meteorito del tamaño de una papa de 4.2 libras tiene una antigüedad de aproximadamente 4.500 millones de años, el período en que se formó el planeta Marte. Se cree que la roca se originó debajo de la superficie marciana y que se fracturó ampliamente por impactos cuando los meteoritos bombardearon los planetas en el sistema solar interior temprano. Hace entre 3.600 y 4.000 millones de años, una época en la que generalmente se piensa que el planeta era más cálido y húmedo, se cree que el agua ha penetrado en las fracturas de la roca subterránea, posiblemente formando un sistema de agua subterránea.

    Dado que el agua estaba saturada con dióxido de carbono de la atmósfera marciana, se depositaron minerales de carbonato en las fracturas. Los hallazgos del equipo indican que los organismos vivos también pueden haber ayudado en la formación del carbonato, y algunos restos de los organismos microscópicos pueden haberse fosilizado, de una manera similar a la formación de fósiles en la piedra caliza de la Tierra. Luego, hace 16 millones de años, un gran cometa o asteroide chocó contra Marte, expulsando un trozo de roca de su ubicación subterránea con suficiente fuerza para escapar del planeta. Durante millones de años, el trozo de roca flotó por el espacio. Encontró la atmósfera de la Tierra hace 13.000 años y cayó en la Antártida como un meteorito.

    Es en los diminutos globos de carbonato donde los investigadores encontraron una serie de características que pueden interpretarse como sugestivas de vidas pasadas. Los investigadores de Stanford encontraron cantidades fácilmente detectables de moléculas orgánicas llamadas hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) concentrados en las proximidades del carbonato. Los investigadores de JSC encontraron compuestos minerales comúnmente asociados con organismos microscópicos y las posibles estructuras fósiles microscópicas.

    Los fósiles más grandes de los posibles tienen menos de 1/100 del diámetro de un cabello humano, y la mayoría tienen aproximadamente 1/1000 del diámetro de un cabello humano, lo suficientemente pequeño como para que se necesiten alrededor de mil tendidos de extremo a extremo para abarcar. el punto al final de esta oración. Algunos tienen forma de huevo mientras que otros son tubulares. En apariencia y tamaño, las estructuras son sorprendentemente similares a los fósiles microscópicos de las bacterias más pequeñas que se encuentran en la Tierra.

    El meteorito, llamado ALH84001, fue encontrado en 1984 en el campo de hielo de Allan Hills, Antártida, por una expedición anual del Programa de Meteoritos Antárticos de la National Science Foundation. Se conservó para su estudio en el Laboratorio de Procesamiento de Meteoritos de JSC y su posible origen marciano no fue reconocido hasta 1993. Es uno de los 12 meteoritos identificados hasta ahora que coinciden con la química marciana única medida por la nave espacial Viking que aterrizó en Marte en 1976. ALH84001 es, con mucho, el más antiguo de los 12 meteoritos marcianos, más de tres veces más antiguo que cualquier otro.

    Muchos de los hallazgos del equipo fueron posibles solo gracias a los avances tecnológicos muy recientes en la microscopía electrónica de barrido de alta resolución y la espectrometría de masas con láser. Hace solo unos años, muchas de las características que informan eran indetectables. Aunque los estudios anteriores de este meteorito y otros de origen marciano no lograron detectar evidencia de vida pasada, generalmente se realizaron con niveles más bajos de aumento, sin el beneficio de la tecnología utilizada en esta investigación. El reciente descubrimiento de bacterias extremadamente pequeñas en la Tierra, llamadas nanobacterias, llevó al equipo a realizar este trabajo a una escala mucho más fina que los esfuerzos anteriores.

    Los nueve autores del informe de Science incluyen a McKay, Gibson y Thomas-Keprta de JSC Christopher Romanek, ex becario postdoctoral del Consejo Nacional de Investigación en JSC que ahora es científico de planta en el Laboratorio de Ecología del Río Savannah en la Universidad de Georgia Hojatollah Vali , becario postdoctoral del Consejo Nacional de Investigación en JSC y científico de planta en la Universidad McGill, Montreal, Quebec, Canadá y Zare, los estudiantes graduados Simon J. Clemett y Claude R.Maechling y el estudiante de posdoctorado Xavier Chillier del Departamento de Química de la Universidad de Stanford.

    El equipo de investigadores incluye una amplia variedad de conocimientos, que incluyen microbiología, mineralogía, técnicas analíticas, geoquímica y química orgánica, y el análisis cruzó todas estas disciplinas. Más detalles sobre los hallazgos presentados en el artículo de Science incluyen:

      Los investigadores de la Universidad de Stanford utilizaron un espectrómetro de masas de láser dual, el instrumento más sensible de su tipo en el mundo, para buscar la presencia de la familia común de moléculas orgánicas llamadas PAH. Cuando los microorganismos mueren, las moléculas orgánicas complejas que contienen con frecuencia se degradan en HAP. Los PAH a menudo se asocian con antiguas rocas sedimentarias, carbones y petróleo en la Tierra y pueden ser contaminantes comunes del aire. Los científicos no solo encontraron PAH en cantidades fácilmente detectables en ALH84001, sino que descubrieron que estas moléculas estaban concentradas en las proximidades de los glóbulos de carbonato. Este hallazgo parece consistente con la proposición de que son el resultado del proceso de fosilización. Además, la composición única de los PAH del meteorito es coherente con lo que los científicos esperan de la fosilización de microorganismos muy primitivos. En la Tierra, los HAP prácticamente siempre se presentan en miles de formas, pero, en el meteorito, están dominados por solo media docena de compuestos diferentes. La simplicidad de esta mezcla, combinada con la falta de HAP livianos como el naftaleno, también difiere sustancialmente de la de los HAP medidos previamente en meteoritos no marcianos.