En la entrada anterior de la serie sobre La Biografía de la Vida explicábamos dos ideas que me parece importante recordar. En un primer bloque hablamos de algunas generalidades químicas, insinuando que el paso de la química prebiótica a la bioquímica y sus moléculas tuvo que ser algo inevitable en el mundo primigenio. Presentamos después las principales moléculas bioquímicas que tejerán y destejerán la Vida. Acabamos con un bloque acerca de las principales teorías acerca de cómo apareció la Vida sobre nuestro planeta. Hoy nos toca avanzar a través de un tema bastante arduo: Teorías sobre lo que pudo ser el camino más posible desde la química prebiótica hacia el mundo de la especialización biótica. En esta entrada hablaremos desde los inicios incipientes hasta el momento en que la trama estaba preparada para dar el salto a la complejidad. Nos moveremos por un terreno resbaladizo en donde algunas teorías son absolutamente deterministas con el suceso -la Vida fue un subproducto de lo obligado- y otras absolutamente azarosas, evolutivas y competitivas –la Vida como el resultado de un largo camino de circunstancias-.

Tengo que manifestar claramente mi admiración y asombro por la inteligencia y empeño que han manifestado todos y cada uno de los científicos que se atrevieron con tan arduo tema. Algunos de ellos saldrán a relucir a lo largo de las siguientes líneas.

Seguimos entre los ocultos recovecos del Hadeico: desde hace 4.570 hasta 3.800 millones de años.

Un posible primer arranque de motores

Los avances de la física estadística, de la secuenciación genética y la comprensión más rica de la química interestelar, geoquímica y bioquímica, han hecho que los científicos puedan imaginar cómo los sistemas naturales podrían haber alumbrado la existencia de la Vida. Una de las teorías clásicas la ha enunciado el biofísico Harold J. Morowitz en su libro Energy Flow in Biology (1979). La idea surgió al contemplar cómo actúa la geosfera en determinados procesos. Por ejemplo, la radiación solar es absorbida sobre la superficie del planeta, produciendo diferencias de temperatura en diferentes lugares. Físicamente, los principios generales de la geofísica serían capaces de aliviar estas diferencias mediante sencillos procesos de difusión. Sin embargo, este camino sería tremendamente lento, debido a la gran resistencia a seguir una sucesiva cadena de estados próximos al equilibrio. En su lugar la geosfera lo realiza mediante el transporte intenso y eficaz de energía mediante un flujo que se concreta en un frente de tormentas convectivas, como pueden ser los huracanes.

Huracán Katrina, un ejemplo para Harold Morowitz de canal de flujo energético (wikipedia, dominio público)

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En la entrada anterior de la serie La Biografía de la Vida hablamos del escenario en donde se iba a desarrollar el drama. La Tierra comenzaba su andadura. Acabábamos planteando un hilo argumental sobre los puntos de encuentro de todos los organismos vivos, hilo que iremos desarrollando en un futuro, aunque hoy aún nos moveremos por temas muy generales, incluso elementales para la gran mayoría, que encuadran el camino. En un primer bloque de esta entrada la química es la protagonista y en él pretendo no sólo complementar el conocimiento con la presentación de los actores elementales, las moléculas orgánicas, sino también dejar en la mente de todos los lectores la idea de que los juegos de la química elemental, que más tarde dio origen a la química orgánica, fueron unos procesos naturales, elementales y obligatorios. La bioquímica tuvo que aparecer si o si. En un segundo bloque de esta entrada seguiremos con el relato biográfico, profundizando un escalón más en los misterios del inicio, aún dentro de los 770 millones de años que duró el  Hadeico.

De las profundidades de este eón, entre fuego y explosiones, a través de un agitado caminar hacia la estabilidad, surgieron como de la nada, empujados por las fuerzas universales, nuestro planeta Tierra, y sobre él una misteriosa Vida. En este momento de su biografía vamos a intentar desmadejar, en la medida de lo que el conocimiento actual nos permite, cómo sucedió todo.

En la entrada introductoria del Hadeico fuimos manejando muchas palabras nuevas, diferentes realidades moleculares y actores desconocidos, como no podía ser menos casi en el inicio de esta biografía. Hablaremos de todos tarde o temprano, empezando a continuación con los más elementales, que no por ello dejan de ser menos trascendentales, en los cimientos de esto que llamamos Vida. Sin ello puede quedar la tramoya ininteligible. Ahí va, pues, un poco de química.

La Vida pudo escoger a su viejo patriarca entre varios de los habitantes de la tabla periódica de elementos químicos. Pero eligió al Carbono.

Nuestro amigo el carbono

Y el Carbono organizó su trabajo echando mano de los elementos más abundantes del entorno que le rodeaba y que fueran compatibles con su especial “fenotipo” –su cara visible-: formaron el equipo de los bioelementos.  Los más frecuentes en los organismos vivos, de forma que entre todos ellos aportan más o menos un 96% de sus masas, son los siguientes: comenzando con el ya mencionado pivote, el carbono C, la relación continúa con el hidrógeno H, el oxígeno O, el nitrógeno N, el fósforo P y el azufre S. Luego, en menor proporción (3,9%) participan el calcio Ca, sodio Na, potasio K, cloro Cl, yodo I, magnesio Mg y hierro Fe.

Todos ellos pueden unirse formando diversas asociaciones químicas, las moléculas. Un poco más abajo intentaremos desmitificar la “alquimia” de tales enlaces.

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Iniciamos la andadura de nuestra aventura. En la entrada anterior de la serie La Biografía de la Vida, introductoria, había esbozado las líneas generales que van a enmarcar nuestro caminar. Ahora ya no queda más que ajustarse las botas y husmear por el escenario.

Comencemos por el inicio:

Se hizo la Tierra y la Vida. De 4.570 a 3.800 millones de años (mm aa)

La Tierra primitiva, eón Hadeico (también llamado Hádico o Hadeano), duró aproximadamente desde hace 4.570 hasta hace 3.800 millones años, es decir, un 16% de la vida de la Tierra, y fue un eón de formación y asentamiento. En la mitología griega Hades, de donde recibe el nombre este eón, alude al antiguo inframundo, la neblinosa y sombría morada de los muertos. Y realmente la Tierra en aquellos años se perdía en la niebla de lo desconocido, del calor y la confusión, como un infierno catastrófico y en llamas.

Hablaremos en esta entrada y siguientes de cómo apareció la Vida a partir de los más elementales átomos, incrementando su complejidad y cooperación, hasta la preservación de la información, replicación y transmisión de la misma. Hablaremos de los entornos donde surgió y donde, protegida, prosperó en forma de una primera célula procariota, la ancestral eubacteria.

Representación artística de cómo pudo ser la acreción del sistema solar, con el Sol central, la franja interior de planetas rocosos donde se estaba gestando la Tierra y la exterior de planetas gaseosos y helados (Wikipedia Dominio público)

Durante este período, probablemente, el Sistema Solar se estaba formando dentro de una gran nube de gas y polvo. En su centro se iba condensando la mayor parte de la materia que la constituía, al final un 98,8% del vecindario. La gran presión gravitatoria de esta masa encendió el horno del Sol, expulsando radiaciones que barrían los elementos más ligeros de sus proximidades, dejando sólo a los pesados, empujándolos hacia el espacio hasta encontrar una posición más cómoda. Allí, en cuatro zonas muy concretas, pudieron ya aglutinarse de acuerdo a los grumos que la gravedad iba formando.  Se estaban gestando los gigantes de gas Júpiter y Saturno, y los de hielo Urano y Neptuno. Próximo a ellos, ya suficientemente lejos del calor de la protoestrella central, hacía el suficiente frío (tanto que se le llama la “línea de hielo”) como para que sobre las motas de polvo de aluminio o de silicio que por allí se movieran pudieran congelarse poco a poco las moléculas de agua, metano y dióxido de carbono, formando cuerpos helados de todos los tamaños.

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