¿De dónde vino la vida? En los últimos años, muchos científicos han pasado de favorecer una «sopa primordial» en piscinas de agua a respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano como la fuente original de vida en la Tierra. Pero uno de los mayores problemas con esta idea es que los investigadores no han podido recrear en el laboratorio uno de los procesos claveque habrían estado involucrados si esta teoría fuera cierta.

Específicamente, no han podido formar membranas celulares simples en condiciones similares al agua de mar, lo que la mayoría está de acuerdo en que se habría requerido para crear los primeros organismos vivos. Pero mis colegas y yo hemos demostrado recientemente, en un artículo en Nature Ecology and Evolution , que la combinación de moléculas que los científicos han usado para recrear estas membranas no refleja los componentes que hubieran estado disponibles en ese momento.De hecho, descubrimos que, con los ingredientes correctos, las condiciones de ventilación del océano son realmente necesarias para formar algunas membranas celulares.

Imagina la Tierra hace 4.500 millones de años. El período de la historia geológica que llamamos Hadean no fue tan infernal como creíamos . No era un mar de lava alimentado por innumerables volcanes, aunque ciertamente existían.Probablemente se parecía más a pequeñas áreas de superficie rocosa rodeadas por un importante océano de agua global.

Pero no era el océano que conocemos hoy. Era más cálido, más ácido y rico en hierro. La atmósfera era principalmente nitrógeno, dióxido de carbono y sin oxígeno. Tampoco había vida. Sin embargo, en el fondo del océano, algo comenzaba a suceder.

Los productos químicos calientes que suben por el fondo del mar permitieron una reacción química entre el hidrógeno y el dióxido de carbono, produciendo compuestos orgánicos simples.Estas moléculas orgánicas reaccionaron para formar compuestos cada vez más complejos. Estos se encapsularon en membranas celulares simples y crecieron aún más en complejidad, produciendo moléculas que podrían transportar información y eventualmente ADN. Estas fueron las primeras células vivas que pudieron crecer, dividirse y evolucionar.

Al menos así puede ser como comenzó la vida en la Tierra.Todavía hay muchas teorías diferentes sobre cómo y dónde comenzó la vida, incluidas las que proponen estanques hidrotermales , capas de hielo o incluso el espacio exterior . Para tratar de entender cuál de estas configuraciones es la más plausible, los científicos toman los diferentes componentes esenciales para la vida y ven si podemos encontrar una manera de reproducirlos en diferentes condiciones en el laboratorio.

No estamos tratando de crear vida, simplemente las diferentes partes y piezas que requiere. No todos pueden estar de acuerdo en lo que realmente es la vida, pero una cosa en la que muchos científicos en este campo están de acuerdo es que el primer organismo vivo habría tenido una membrana celular.

Las membranas celulares están compuestas principalmente de fosfolípidos, que están compuestos de moléculas simples que incluyen ácidos grasos, isoprenoides y azúcares. Los fosfolípidos solo son producidos por organismos vivos. Pero los ácidos grasos se pueden formar en el medio ambiente a través de reacciones entre rocas y agua, y los isoprenoides o moléculas similares también se pueden producir de esta manera.

Estas moléculas simples forman estructuras de membrana llamadas vesículas, que son como células en el sentido de que forman una membrana de doble capa que rodea un espacio lleno de agua. Resulta que las vesículas pueden realizar muchas de las mismas funciones que las membranas celulares. Esto ha llevado a los investigadores del origen de la vida a investigar la posibilidad de que las vesículas hayan sido las primeras membranas celulares, lo que les valió el título de » protoceldas «.

Se han realizado muchos experimentos en protoceldas para ver si pueden soportar las condiciones ambientales necesarias para las primeras células vivas. Por ejemplo, se forman fácilmente en el agua , pueden encapsular otras moléculas orgánicas y la molécula de ADN similar al ARN se puede formar dentro de ellas. Un gran problema es que a estas protoceldas no les gusta la sal. De hecho, lo odian.

Los investigadores han demostrado que las protocélulas simplemente no se formarán en presencia de las concentraciones de cloruro de sodio, magnesio y calcio que se encuentran en el agua de mar. Esto ha llevado a algunos a afirmar que la vida no podría haber comenzado en el océano.

Condiciones necesarias

Pero mis colegas y yo notamos algo sobre toda esta investigación previa. Las protocélulas artificiales se hicieron de entre uno y tres tipos de moléculas, aunque los experimentos han demostradoque habría muchas más moléculas disponibles en el océano primordial.

Cuando usamos una combinación de 14 moléculas, descubrimos que podíamos formar protoceldas que podrían encapsular moléculas orgánicas, incluso en mezclas de cloruro de sodio, magnesio y calcio a concentraciones de agua de mar. Las soluciones tenían que estar alrededor de 70 ° C y alcalinas, alrededor de pH 12.

Nuestro trabajo muestra no solo que estas protoceldas pueden formarse en las condiciones creadas por los respiraderos hidrotermales, sino que realmente necesitan estas condiciones para sobrevivir. Esto no prueba que la vida comenzó en los respiraderos, pero renueva la posibilidad de que así fuera.También es relevante para la búsqueda de vida en otros planetas.Es posible que existan respiraderos hidrotermales alcalinos en el fondo de los océanos en las lunas heladas de Júpiter y Saturno .

Sin embargo, el problema del origen de la vida aún no está resuelto, con investigaciones prometedoras en curso de varias teorías diferentes. Es un momento muy emocionante para el campo y nos estamos acercando lentamente a la respuesta a una de las preguntas más fundamentales de la vida. Hemos demostrado que pueden formarse membranas donde antes se creía imposible. ¿Quién sabe lo que se demostrará posible en el futuro? A medida que se acumule evidencia para cada una de estas teorías, eventualmente quedará claro qué entorno fue el sitio más probable del origen de la vida.

https://theconversation.com/origins-of-life-new-evidence-first-cells-could-have-formed-at-the-bottom-of-the-ocean-126228