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Centro de Astrobiología (CAB)
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Centro de investigación (CSIC-INTA) dedicado a astrobiología, con noticias sobre origen de la vida, química interestelar, extremófilos y exploración planetaria.
¿Qué es el origen de la vida y cómo ocurrió biológicamente?
El origen de la vida es el paso, por pura química, de materia sin vida a la forma de vida más simple. Se postula que ocurrió hace entre 4.500 y 3.700 millones de años. Según las propuestas actuales, piezas pequeñas se unieron en cadenas, como cuentas en un collar, y quedaron encerradas en bolsitas de grasa. Dónde ocurrió sigue en discusión, y el camino exacto probablemente no se conocerá.
En esta lecciónEn una fraseQué vas a aprenderCómo funcionaCasosLo que se suele confundirConceptos claveActividad de repasoPara recordar
En una frase
El origen de la vida, también llamado abiogénesis, es el proceso químico por el que la forma de vida más simple surgió de materia que no estaba viva.
Qué vas a aprender
- Explicar qué quiere decir que la vida empezó por química.
- Distinguir las tres etapas que se proponen: piezas sueltas, cadenas y bolsitas que las encierran.
- Comparar los dos lugares candidatos, las charcas junto a volcanes y las chimeneas del fondo del mar.
- Separar lo que se ha comprobado de lo que sigue siendo hipótesis.
Esquema · proceso
Las etapas que se proponen
- CuentasPiezas pequeñas sueltas: las que forman las proteínas, las del material que guarda la información y las grasas.
- CollaresLas cuentas se ensartan en cadenas largas de piezas repetidas. Una propuesta lo sitúa en charcas junto a volcanes.
- BolsitasMoléculas con parte grasa forman bolsitas huecas que encierran los collares. Esa mezcla al azar se llama protocélula.
- CopiaUn collar sirve de muestra para fabricar otro igual; una hipótesis destacada dice que el primero fue el ARN.
Cómo funciona
Nadie ha visto surgir vida de materia sin vida en la Tierra de hoy, y eso que las materias primas abundan. Esa ausencia sugiere que hicieron falta otros ingredientes y otras condiciones. Quienes investigan el origen de la vida parten de una química que fabricó piezas pequeñas. Esas piezas se organizaron después por sí solas hasta formar células.
Todo el recorrido cabe en una imagen: cuentas, collares y bolsitas. Las cuentas sueltas son las piezas pequeñas. Las hay de tres clases: las que forman las proteínas, las que forman el material que guarda la información y las grasas.
Un equipo ha propuesto de dónde salieron las cuentas. Su materia prima ideal es un gas venenoso muy simple, el cianuro de hidrógeno. Se habría formado cuando meteoritos, rayos y llamaradas del Sol sacudían la atmósfera.
Las cuentas tienen que ensartarse para formar collares, cadenas largas de piezas repetidas. Una propuesta sitúa ese paso en charcas de agua dulce junto a volcanes, que se secan y se vuelven a llenar una y otra vez. Al evaporarse el agua, las sales disueltas se concentran 100 veces o más. Pasa lo mismo en un vaso de agua con sal olvidado al sol: el agua se va y lo disuelto queda apretado en el fondo. Con tantas cuentas juntas, en esos ciclos de mojado y secado se enlazan unas con otras.
Esa propuesta cuenta con una ventaja de la tierra firme. Las cuentas se concentran sobre los minerales y las arrastra la lluvia hasta las charcas. En el océano quedarían muy diluidas.
La segunda candidata está en el fondo del mar: chimeneas que sueltan agua caliente cargada de minerales. Allí el chorro sale caliente y el agua del mar que lo rodea es muy distinta. Se propone que esa diferencia basta para fabricar cuentas a partir de gases sencillos. Su punto débil es que ensartarlas resulta difícil en agua salada. Los dos escenarios pueden ser teorías independientes y no rivales.
Falta guardar los collares, y para eso sirven las bolsitas. Algunas moléculas con una parte grasa llegaban en meteoritos. Forman bolsitas huecas por sí solas. Si están en la charca mientras se seca y se llena, los collares quedan encerrados dentro. Un conjunto de collares al azar dentro de una bolsita se llama protocélula.
Ninguna bolsita sale igual que otra. Unas son más grandes, otras llevan más collares y otras, collares distintos. Cuando el agua se agita, unas aguantan y otras se deshacen. Las que aguantan siguen ahí, y esa criba entre bolsitas ya es una forma de selección.
El último paso es un collar que sirve de muestra para fabricar otro igual. Casi todos coinciden en que la vida arrancó de una química capaz de fabricarse a sí misma, en la que cada copia ayuda a hacer más copias. Una hipótesis destacada dice que el primer collar que se copió fue el ARN, que guarda información y además acelera reacciones. Otros autores colocan antes una etapa de collares al azar dentro de bolsitas.
Un taller que hace collares cada vez más deprisa se para en cuanto faltan cuentas. La química que se copia funciona igual. Si no le llegan piezas nuevas, las copias se detienen.
Comparación
Dos lugares candidatos
| Aspecto | Charcas junto a volcanes | Chimeneas del fondo del mar |
|---|---|---|
| Qué ocurre | Al secarse el agua, las sales disueltas se concentran 100 veces o más. | El chorro sale caliente y el agua del mar que lo rodea es muy distinta. |
| Qué se propone | En los ciclos de mojado y secado las cuentas se enlazan en collares. | Esa diferencia bastaría para fabricar cuentas a partir de gases sencillos. |
| Ventaja o punto débil | Ventaja: las cuentas se concentran sobre los minerales; en el océano quedarían muy diluidas. | Punto débil: ensartar las cuentas resulta difícil en agua salada. |
Esquema · ciclo
La charca que se seca y se llena
- Se llena. La lluvia arrastra las cuentas hasta las charcas, donde quedan disueltas y separadas.
- Se seca. Al evaporarse el agua, las sales disueltas se concentran 100 veces o más.
- Se enlazan. Con tantas cuentas juntas, el mojado y secado repetido las enlaza unas con otras en collares.
- Se encierran. Si hay bolsitas en la charca mientras se seca y se llena, los collares quedan encerrados dentro.
Casos
Las chimeneas negras y blancas del fondo del mar. Existen hoy. Las blancas sueltan agua mucho menos caliente que las negras, que la expulsan rica en azufre, y se consideran más prometedoras para las reacciones de la vida. El escenario marino no es un solo ambiente: el calor y la química cambian de una chimenea a otra.
Pilbara, en Australia Occidental. Hubo allí aguas termales hace 3.500 millones de años, con elementos útiles para la química previa a la vida. De aquellas mezclas anteriores a la vida no ha quedado registro en las rocas, así que Pilbara no es un resto de los primeros pasos, sino un lugar real donde el escenario de las charcas era posible.
Lo que se suele confundir
«Ya se sabe cómo empezó la vida.» Lo que hay son propuestas, y no coinciden. Unas ponen el comienzo en charcas volcánicas y otras en el fondo del mar. Tampoco hay acuerdo sobre qué molécula fue la primera. Lo que sí se puede investigar son los principios físicos y químicos que lo hicieron posible.
«Una protocélula ya es una célula.» Es una bolsita de grasa con collares al azar dentro. En el laboratorio se ha comprobado que esos collares hacen más estable la bolsita y que se alargan. Sigue sin demostrarse que lleguen a montar por su cuenta una química interna propia.
«Hubo un instante en que la materia pasó a estar viva.» Las propuestas describen etapas encadenadas, no un salto. Algunos autores van más lejos y plantean que el origen de la vida y la evolución posterior serían un único proceso continuo.
Conceptos clave
- Abiogénesis: es el nombre técnico del origen de la vida a partir de materia sin vida, por química.
- Cianuro de hidrógeno: es un gas venenoso muy simple que un equipo propone como materia prima de las primeras piezas.
- Protocélula: es una bolsita de grasa con collares dentro, que todavía no es un ser vivo completo.
- ARN: es una molécula que guarda información y que también puede acelerar reacciones.
Del glosario
Otros términos de esta página, explicados en la lección que los enseña.
Célula
Es la unidad básica del cuerpo, la menor que tiene vida propia. ¿Qué es el cuerpo humano y cuáles son sus funciones?
Proteína
Cadena de aminoácidos plegada que realiza una tarea en la célula. ¿Qué son el ADN, el ARN y las proteínas?
Actividad de repaso
¿Por qué el hecho de que hoy no surja vida nueva da una pista sobre cómo fue el comienzo?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 1
porque las materias primas siguen abundando y aun así no ocurre. Eso sugiere que entonces hubo otros ingredientes y otras condiciones.
¿Qué pasaría con las cuentas sueltas si la charca nunca llegara a secarse?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 2
seguirían disueltas y separadas. Según la propuesta de las charcas, es al secarse cuando se concentran y pueden enlazarse en collares.
¿Qué dificultad tiene el fondo del mar como lugar de origen y qué ventaja tiene la charca?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 3
en agua salada cuesta ensartar las cuentas. La charca, al secarse, las concentra, mientras que en el océano quedarían muy diluidas.
¿Por qué una molécula que se copia a sí misma no puede hacerlo indefinidamente en una charca aislada?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 4
porque cada copia gasta piezas. Sin una entrada continua de material nuevo, las copias se detienen.
Para recordar
- La vida empezó por química, a partir de materia que no estaba viva.
- Las etapas propuestas son tres: cuentas (piezas pequeñas), collares (cadenas) y bolsitas de grasa que los encierran.
- Charcas volcánicas y chimeneas marinas son candidatas, y quizá no se excluyen.
- Casi todo el recorrido es hipótesis, y su detalle probablemente quedará sin conocer.
Referencias
- Pross A, Pascal R. The origin of life: what we know, what we can know and what we will never know. Open Biology. 2013;3(3):120190. doi:10.1098/rsob.120190 PMID: 23466673CC BY
- Sasselov DD, Grotzinger JP, Sutherland JD. The origin of life as a planetary phenomenon. Science Advances. 2020;6(6):eaax3419. doi:10.1126/sciadv.aax3419 PMID: 32076638CC BY-NC
- Damer B, Deamer D. The Hot Spring Hypothesis for an Origin of Life. Astrobiology. 2020;20(4):429-452. doi:10.1089/ast.2019.2045 PMID: 31841362CC BY-NC 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
- Longo A, Damer B. Factoring Origin of Life Hypotheses into the Search for Life in the Solar System and Beyond. Life (Basel). 2020;10(5):52. doi:10.3390/life10050052 PMID: 32349245CC BY 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Para profundizar
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Origins of Life Initiative - Harvard University
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Programa de investigación interdisciplinar de la Universidad de Harvard dedicado al estudio del origen de la vida, con información sobre sus proyectos, publicaciones y eventos académicos.
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SETI Institute
seti.org
Instituto de investigación dedicado a la búsqueda de vida fuera de la Tierra, con proyectos sobre el origen de la vida y la detección de señales de inteligencia extraterrestre.
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