LUCA: el primer ser vivo de la Tierra que apareció de la nada

Alrededor de una chimenea hidrotermal como esta pudo haber surgido LUCA, el «padre» de todos los seres vivos que hoy pueblan la Tierra

La transición entre la materia inanimada y la vida se produjo en una horquilla de tiempo de unos 400 millones de años

El estudio del origen de la vida es un campo fascinante a la vez que complejo y ha inquietado a los científicos no solo por una mera curiosidad intelectual sino también como la senda que hay que seguir para entender cuáles son nuestros propios orígenes.

Uno de los primeros en abordar este tema fue el filósofo Aristóteles (384 a. de C. – 322 a. de C.) y lo resolvió a través de su teoría de la generación espontánea, según la cual la vida se genera a partir de materia inerte. Esta teoría no fue refutada hasta el siglo diecinueve por el científico francés Louis Pasteur.

La química prebiótica

Se piensa que la Tierra se formó justo en el mismo momento que el sistema solar, hace ahora unos 4.500 millones de años, y que durante mucho tiempo hubo un continuo bombardeo de meteoritos, lo cual unido a la elevada actividad geológica hizo que se generasen presiones y temperaturas tan elevadas que la vida era absolutamente imposible.

El escenario comenzó a cambiar hace unos 3.900 millones de años cuando en nuestro planeta apareció una hidrosfera estable. En esta masa líquida aparecieron moléculas disueltas, fragmentos de minerales y rocas, así como burbujas generadas a partir de los gases expulsados desde los volcanes submarinos.

Unos cuatro millones de años después ya existían diferentes especies celulares que comenzaron a ‘relacionarse’ entre sí de una forma muy arcaica. ¿Qué fue lo que hizo que se pasara de un planeta inhóspito y exánime a la aparición de seres vivos perfectamente establecidos?

Para intentar responder a esa pregunta, a mediados del siglo pasado, el científico estadounidense Stanley L Miller (1930-2007) realizó un experimento a partir del cual los componentes de la atmósfera terrestre primigenia (amoniaco, hidrógeno, metano y vapor de agua), con la participación de descargas eléctricas que simulaban de algún modo el aporte de energía que existió antes de la aparición de la vida, eran capaces de reaccionar y producir compuestos orgánicos.

En otras palabras, Stanley L Miller demostró que era posible generar moléculas biológicas básicas a partir de compuestos químicos sencillos.

El mundo del ARN

En la década de los ochenta se demostró y aceptó que todos los seres vivos procedemos de un único ancestro común al que se ha bautizado como LUCA -acrónimo en inglés de «único ancestro común universal»- y que vivió hace unos 3.500 millones de años, el cual llevaba a cabo todos los mecanismos básicos de un ser vivo.

LUCA era un ser vivo unicelular y sin núcleo, con una membrana plasmática lipídica y con un genoma de ADN. Se estima que pudo tener unos 600 genes y que a partir de él se formaron las bacterias, las arqueas y las ecuariotas.

Fue en ese momento cuando surgió una nueva pregunta: ¿cuál fue el acto intermedio entre la química prebiótica y LUCA?

Sabemos que las proteínas están codificadas en el ADN y que a, su vez, la replicación del ADN no puede llevarse a cabo sin la participación de proteínas con actividad ‘ADN polimerasa’. De alguna forma, este binomio representa la paradoja del huevo y la gallina a nivel molecular, siendo imposible saber si lo primero en hacer su aparición en el teatro de la vida fue el ADN o las proteínas.

Muy posiblemente no fue ni lo uno ni lo otro, el primer actor en aparecer en escena debió ser el ARN. La explicación hay que buscarla en que es la única macromolécula con la suficiente versatilidad como para funcionar como genotipo y fenotipo. El ARN es mucho más que una molécula intermedia en el flujo de información genética como se creyó durante algún tiempo, ya que es capaz de realizar las funciones del ADN y de las proteínas.

Muy posiblemente entre la química prebiótica y LUCA hubo lo que actualmente se conoce como ‘mundo del ARN’, es decir, protocélulas con ribozimas, ácidos grasos en sus membrana y un genoma ARN.

A pesar de todo lo que se ha avanzado en el conocimiento del origen de la vida, todavía quedan muchos interrogantes por resolver. Por ejemplo, si el ARN es una molécula muy susceptible a la hidrólisis entonces ¿cómo es posible que se formase en un planeta ‘rebosante’ de agua?

Por: Pedro Gargantilla M.D.