Cuestionario orientativo sobre el Origen de la Vida sobre la Tierra (primera clase teórica) 06/08/2014.

1. ¿Cómo puede interpretarse la ocurrencia del azar en la aparición de la vida sobre la tierra?

Se ha planteado la posibilidad de que la aparición del primer organismo se realizara al azar por reacciones químicas, partiendo de que un hecho improbable se convierte en probable si el tiempo es suficientemente largo para permitir un gran número de ensayos. Pero, la probabilidad de formar incluso un subconjunto de los compuestos que forman una bacteria es demasiado baja.

Aun cuando no niego que la contingencia hace parte de la evolución, considero que el azar opera dentro de ciertas restricciones –físicas, químicas, biológicas, ambientales– que limitan su libertad de acción. Este concepto de contingencia restringida traza una directriz a todo lo largo de mi reconstrucción de la historia de la vida en la Tierra.

2. ¿Qué significado le asigna a la frase del gran biólogo molecular Monod que expresa que “la tierra no estaba preñada de vida”?

Algunos, incluso han llegado a la conclusión lógica de que, si la vida es un

producto del azar altamente improbable, entonces no cabe en la perspectiva

de ninguna cosmología concebible. Si miles de millones de planetas pasaran

por la misma historia que la Tierra, si miles de millones de grandes estallidos

(big-bangs) dieran lugar a miles de millones de universos similares al nuestro,

aún no tendríamos vida por ninguna parte. Su aparición fu un lusus naturae,

un chiste cósmico. En palabras del desaparecido Jacques Monod, uno de los

más grandes biólogos franceses: “El universo no se hallaba preñado con la

vida”. Esta aseveración tiene profundas implicaciones filosóficas, que trataré

más adelante. Por el momento quisiera simplemente examinar la validez

científica de la teoría que se basa en la probabilidad. Su lógica es impecable,

siempre y cuando estemos tratando con un único suceso, pero es imposible

que la aparición de la vida se deba a un único acontecimiento.

3. ¿Cuáles son las formas de vida más antiguas conocidas?

Parece ser que la vida emergió hace, al menos, 3800 millones de años, aproximadamente 750 millones de años después de que se formara La Tierra.

Como se originó la vida, y como la primera célula se convirtió en un ser son cuestiones de especulación, puesto que estos acontecimientos no pueden reproducirse en laboratorios. No obstante, diferentes tipos de experimentos han proporcionado evidencias importantes sobre algunos pasos del proceso.

En 1920 se sugirió por primera vez que moléculas orgánicas simples podían polimerizar espontáneamente y formar macromoléculas bajo las condiciones que

se pensaba que existían en la atmosfera primitiva. En el momento en que surgió la vida, la atmosfera de La Tierra se piensa que contenía poco o nada de oxigeno libre, constando principalmente de dióxido de carbono y nitrógeno además de pequeñas cantidades de hidrogeno, ácido sulfhídrico y monóxido de carbono. Tal atmosfera proporciona condiciones reductoras en las que las moléculas orgánicas, con una fuente de energía como la luz solar o descargas eléctricas, se pueden formar espontáneamente.

La formación espontanea de las moléculas orgánicas fue demostrada por primera vez experimentalmente en los años 50, cuando Stanley Miller demostró que la descarga de chispas eléctricas en una mezcla de hidrogeno, metano, amoniaco, en presencia de agua, conducía a la formación de una variedad de moléculas orgánicas, incluyendo varios aminoácidos.

El siguiente paso en la evolución fue la formación de las macromoléculas. Se ha demostrado que los bloques manoméricos que constituyen las macromoléculas se polimerizan espontáneamente especialmente bajo condiciones prebióticas plausibles. El calentamiento de mezclas secas e aminoácidos, por ejemplo, da como resultado su polimerización para formar polipéptidos. Pero la característica fundamental de la macromolécula de la que surgió la vida debe tener la habilidad de replicarse por sí misma. Solamente una macromolécula capaz de dirigir la síntesis de nuevas copias de sí misma sería capaz de reproducirse y evolucionar.

El ARN es el único capaz de servir como molde y catalizar su propia reacción. Como consecuencia se cree que el ARN ha sido el sistema genético inicial, y que en una etapa temprana de la evolución química estuvo basada en macromoléculas de ARN con replicación propia.

La primera célula se presupone, que surgió de la envoltura de ARN de replicación propia en una membrana compuesta por fosfolípidos.

4. Indique tres diferencias que considere fundamentales entre los organismos eucariotas y procariotas.

5. ¿En base a qué características se realiza la clasificación de Carl Woese?

A fines de los años setenta, el microbiólogo estadounidense Carl Woese, de la Universidad de Illinois, lanzó las que llegaron a considerarse dos bombas explosivas en el mundo científico. En primer lugar, basándose en la secuencia comparativa de las moléculas de ARN que se encuentran en los ribosomas de todos los organismos vivientes, anunció que las bacterias que hoy existen no pertenecen todas a una misma familia como hasta entonces se había creído, sino que pertenecen a dos grupos que deben haberse separado en la alborada de la vida celular. Woese elevó estos dos grupos al rango de Reinos, llamando al uno Archaebacteria, debido a una serie de caracteres que él consideraba particularmente arcaicos (del griego arkhaios, antiguo), y al otro Eubacteria (del griego eu, bueno). Los dos reinos se agrupan bajo el nombre de procariontes (del griego karyon, grano), que indica que ninguno de los dos posee un núcleo verdadero a diferencia de los eucariontes, que comprenden todos los protistas, plantas, hongos y animales. Más recientemente, Woese ha promovido los dos reinos a un rango aún más alto para el cual ha propuesto el término Dominio, rebautizándolos Archaea y Bacteria para enfatizar sus diferencias. La propuesta sin embargo, aún no goza de aceptación general, y no la he seguido en este libro porque el término bacteria ha llegado a ser hasta tal punto parte del vocabulario cotidiano, que una redefinición seguramente confundiría a muchos lectores. Sí he adoptado, sin embargo, la clasificación original de Woese, que inicialmente encontró alguna resistencia pero que en la actualidad se acepta casi por unanimidad.

La segunda bomba explosiva de Woese fue incluso más impresionante. Los eucariontes, que según se creía se habían desprendido del (único) tronco procariótico hace unos mil millones de años o un poco menos, tienen más de tres mil millones de años de edad y se originan de una línea que se derivó del árbol de

la vida prácticamente al mismo tiempo en que se separaron las archaebacterias de las eubacterias.

Por lo tanto, el antecesor común se encuentra en la raíz de una trifurcación; sin embargo, son las bifurcaciones y no las trifurcaciones las que marcan el desarrollo de un árbol evolucionario. Existen entonces tres posibilidades:

1) La primera bifurcación separó las archebacterias de las eubacterias, y los eucariontes luego se segregaron de la línea archaebacterial.

2) Los procariontes se separaron primero de la manera descrita, pero los eucariontes surgieron de la línea eubacterial.

3) La primera bifurcación separó eucariontes de procariontes, que más tarde se subdividieron en archebacterias y eubacterias. De ahí el problema de raíces. En las posibilidades 1 y 2, el antecesor común debe haber sido un procarionte ancestral a los eucariontes por vía de las archaebacterias en el primer caso, y de las eubacterias en el segundo, mientras que en la tercera posibilidad el antecesor común puede haber sido cualquier cosa entre un eucarionte y un procarionte.

6. ¿Hay registros fósiles de esas formas de vida? ¿Cómo se denominan las formaciones que los alojan?

Todos sabemos que la vida ha dejado rastros fósiles sobre la Tierra; el dispendioso estudio que los paleontólogos hacen de estos fósiles nos ha permitido rescatar fantasmas de antiguas plantas y animales del pasado remoto y recomponer una historia evolucionaria aproximada de los organismos que hoy en día habitan nuestro planeta. Sin embargo, el registro fósil es bastante incompleto y con frecuencia un solo hueso o un único diente, la huella de una hoja o el leve molde de un gusano, es lo único de lo que se dispone para reconstruir un organismo completo. Además, el registro fósil rara vez llega más allá de los 600 millones de años, y antes de eso, los datos que poseemos son extremadamente escasos, aun cuando debieron existir millones de organismos que pasaron por este mundo sin dejar huella alguna, o cuyas huellas no han sido descubiertas aún. La forma del árbol se ha ido haciendo más y más clara. ¿Pero qué hay de su escala de tiempo? En paleontología, la coordenada temporal la dan los dispendiosos estudios geológicos y geoquímicos que permiten estimar la edad de una formación rocosa dada. Si se encuentra un fósil cuya edad estimada por los científicos es de 200 millones de años, sabemos que el organismo que dejó los restos debió vivir hace más o menos, lo mismos 200 millones de años. En el caso de los árboles moleculares, la unidad mediante la cual se mide no es el tiempo,

sino el número de mutaciones, es decir, los cambios transmitidos de una generación a otra, que han sufrido las moléculas en el curso del proceso evolutivo o, más concretamente, el número de mutaciones compatibles con la supervivencia y la proliferación (Mutaciones “tolerables”), puesto que otro tipo de cambios se eliminan por selección natural sin dejar rastro en las moléculas que hoy conocemos. Para convertir estas unidades en unidades de tiempo, debemos conocer la frecuencia con que ocurren las mutaciones tolerables. La escala temporal de un árbol dado será en consecuencia muy diferente si se supone que las mutaciones tolerables, ocurren, en promedio, cada uno, dos o diez millones de años y esta es una de las mayores incertidumbres inherentes al método molecular. La mejor manera de resolver este problema es comparar los árboles moleculares con los árboles paleontológicos, pero ello funciona sólo para la parte superior del árbol, puesto que para ésta existen datos paleontológicos conocidos. ¿Pero qué ocurre con la parte inferior? La respuesta está en los fósiles bacteriales que han sido hallados durante las últimas décadas. Las bacterias son las formas de vida más simples y, tal como lo sospechamos durante años y ahora lo hemos comprobado, también las más tempranas. Por lo tanto, los rastros fósiles de estos organismos serían de inmensa utilidad para reconstruir la parte inferior del árbol de la vida y estimar su edad. Durante las últimas décadas se han encontrado este tipo de rastros3, en dos dimensiones bien diferentes: en el campo visible, la evidencia proviene de un tipo especial de roca estratificada conocida como estromatolito cuya formación se deriva de la fosilización de inmensas colonias bacteriales compuestas por capas superpuestas, cada una de las cuales corresponde a una especie bacterial diferente. Las capas superiores constan de organismos llamados fototróficos, es decir, que utilizan la luz solar para fabricar sus propios constituyentes; luego, cuando mueren, su sustancia proporciona alimento a las capas subyacentes. Las colonias de este tipo cubren grandes áreas en ciertas regiones costeras, como la de Baja California o el noroeste de México. Con el tiempo, se fosilizan dando lugar a estromatolitos mediante un proceso que comprende una serie de etapas, cada una de las cuales se reconoce en un tipo específico de roca. Se han encontrado estromatolitos en diversos tipos de terrenos y en muchos lugares del mundo, con edades que varían desde el pasado reciente hasta la asombrosa edad de 3 500 millones de años; este, en términos prácticos, representa la frontera del registro geológico útil. Es posible que las colonias formadoras de estromatolitos existieran aún antes de ese tiempo, pero que su rastro no haya sobrevivido las transformaciones geológicas. El segundo tipo de evidencia sobre la vida bacterial temprana es microscópico. La mayoría de las bacterias se encuentran dentro de una concha sólida o pared, lo

que hizo posible que las bacterias antiguas dejaran sus huellas en el barro, que luego se solidificó formando rocas, de la misma manera en que los helechos extintos ya hace tiempo dejaron su delicado rastro. La diferencia, sin embargo, reside en las elaboradas técnicas y la saludable dosis de juicio crítico que se requieren para identificar un microfósil bacterial verdadero y distinguirlo de rastros espurios y contaminantes recientes. En la actualidad, se ha identificado un cierto número de auténticas huellas de este tipo. Resulta interesante anotar que con frecuencia ha sido en estromatolitos lo que constituye prueba de más, si es que ello es necesario, sobre el origen bacterial de dichas rocas. Algunos de estos fósiles tienen hasta 3 500 millones de años de antigüedad.

7. ¿Coincide toda la comunidad científica en qué la vida se habría originado en la Tierra? De acuerdo a su respuesta explique brevemente qué se sostiene y cuáles son los fundamentos de dicha/s posiciones.

Dónde se originó la vida? La respuesta obvia a esta pregunta –que la vida se originó en la Tierra– no es universalmente aceptada principalmente por razones de tiempo. Con base en la evidencia que acabamos de describir, parecería que el máximo tiempo disponible para que, a partir de los elementos sin vida que ofrecía nuestro planeta se originara un ancestro común de la vida, es de 200 millones de años. Aunque este espacio de tiempo resulta corto si se compara con la totalidad de la historia de la vida sobre la Tierra, en términos absolutos aún constituye un período de tiempo extremadamente largo. Si representáramos toda la era cristiana en una pulgada, el tiempo disponible para que surgiera la vida mediría alrededor de dos y medio kilómetros. Sin embargo, algunos consideran este lapso de tiempo como un período demasiado corto para el desarrollo de algo tan complejo como una célula bacterial. Esta actitud se remonta a una antigua creencia, que ya no compartes muchos científicos, de que la vida se originó mediante un proceso extremadamente lento y largo, quizá demasiado largo y lento para que se diera en nuestro planeta. Esta es una de las razones por las cuales se ha llegado a sugerir que la vida llegó a la Tierra desde el espacio. La posibilidad de que la vida tenga un origen extraterrestre ha sido analizada en muchas ocasiones. La teoría fue propuesta a comienzos de siglo y defendida con un fervor casi místico por Svante Arrhenius, un químico sueco ganador del Premio Nobel, quien utilizó el término “panspermia” para descibir su firme creencia de que las semillas de la vida se encuentran dispersas por todo el espacio y se esparcen constantemente sobre la Tierra. Más recientemente, Fred

Hoyle, astrónomo inglés, y su colega de Sri Lanka, Chandra Wickramasinghe, presentaron con igual empeño una versión modificada de esta teoría en la que sostienen que los virus y las bacterias surgen constantemente de las colas de los cometas y caen a la Tierra junto con las partículas que se desprenden de éstos. Algunos de estos gérmenes pueden ser patógenos y por lo tanto inician epidemias que, según estos dos científicos, pueden haber jugado un papel importante en la historia de la humanidad. Han llegado a especular, por ejemplo, que la nariz humana se desarrolló a manera de protección evolucionaria contra enfermedades contraídas al inhalar gotas de lluvia contaminadas por gérmenes extraterrestres. Francis Crick, famoso por su doble hélice, y Leslie Orgel, pionero en química prebiótica, ambos nacidos en Inglaterra y nacionalizados en los Estados Unidos y hoy en día investigadores del Instituto Salk de Estudios Bilógicos en La Jolla, California, han lanzado otra propuesta bajo el nombre de “panspermia dirigida”, en la que sugieren que los primeros gérmenes de vida llegaron a la Tierra dentro de una nave espacial enviada por alguna remota civilización. Con tan distinguidos ponentes, resulta difícil hechar a un lado la panspermia sin darle una justa oportunidad; quienes critican la teoría señalan que los organismos vivos difícilmente podrían aguantar la intensa radiación a la que estarían expuestos en el espacio, pero esta aseveración ha sido refutada. Quienes apoyan la teoría aducen que la vida no puede haberse originado en la Tierra por física falta de tiempo, pero la base sobre la cual estiman que 200 millones de años son insuficientes, no es clara. La cuestión más importante es si realmente existe evidencia sobre la cual pueda basarse una conjetura así; no hay pruebas de la existencia de una nave espacial o de quiénes puedan haberla enviado. En el caso de los cometas y otros objetos celestiales como los meteoritos, el asunto es diferente, pues estos cuerpos contienen moléculas orgánicas del tipo que se encuentra en los organismos vivos. En opinión de la mayoría de los investigadores, sin embargo, estas sustancias se producen a partir de simples reacciones químicas que tienen lugar “allá afuera”, y no a partir de organismos vivos, sobre cuya existencia, además, no existe ninguna prueba convincente, ni siquiera sugestiva. En aras de la justicia, el debate debe quedar abierto hasta tanto se aclare la controversia, pero el sentido común y por economía en la exposición la ignoro en las discusiones que aquí siguen. La principal razón para hacerlo es que, así aceptáramos que la vida llegó a la Tierra desde el espacio, aún tendríamos problemas para explicar cómo se originó, por lo que más vale asumir que la vida nació donde aún se encuentra hoy: aquí en la Tierra.

8. Señale cual es la importancia de los experimentos de S. Miller para explicar el origen de la vida sobre la Tierra.

Podemos decir que cuando se originó la vida había una gran cantidad de agua sobre la Tierra, y es difícil que eso no sea cierto porque el agua es el elemento vital por excelencia. Basta con despertar en el desierto luego de una llovizna nocturna y observar el milagro del agua. Por todas partes las semillas dejadas sobre la tierra estéril germinan a la vida en un verdadero arco iris de colores. Esto no quiere decir, sin embargo, que las aguas prebióticas hubieran sido el lugar más adecuado para pasar unas vacaciones; probablemente eran hirvientes y penetrantemente ácidas, cargadas de hierro ferroso, fosfato y otros minerales arrancados de las entrañas de la Tierra. La atmósfera sobre as aguas probablemente contenía grandes cantidades de dióxido de carbono, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y vapor de agua, pero era pobre en hidrógeno. Un pálido sol se filtraba seguramente sin interferencia alguna, bañando las aguas superficiales con radiación ultravioleta, luz y cálidos rayos infrarrojos atrapados por la capa de dióxido de carbono. En un planeta como éste, existieron dos escenarios posibles donde era factible que se desarrollara la vida: las aguas superficiales y pandas donde la “sopa” podía espesarse y “cocerse” bajo la luz, o los profundos agujeros hidrotérmicos albergando extrañas condiciones químicas. O quizá, las corrientes que existían entre estos dos lugares permitieron que algunas de las etapas de la biogénesis ocurrieran en uno de estos ambientes y que otras ocurrieran en el otro. Miller decidió averiguar de qué manera las tormentas eléctricas pudieron afectar la atmósfera, y con el renuente consentimiento de su mentor, quien consideraba el proyecto demasiado incierto para una tesis doctoral, simuló las tormentas primitivas usando descargas eléctricas que ocurrían repetidamente dentro de un recipiente de vidrio en el que había una mezcla gaseosa de metano, amoníaco e hidrógeno, y a través del cual se reciclaba agua constantemente por evaporación y condensación, como debe haber sucedido sobre el océano primitivo. No es difícil imaginar la sorpresa de Miller cuando al cabo de unos días, el “océano” adquirió un brillo rosáceo, su entusiasmo cuando abrió el recipiente y sacó el agua para llevarla a un análisis químico, y su fascinación cuando el análisis reveló la presencia de varios aminoácidos y otras moléculas orgánicas que típicamente se encuentran en los organismos vivos. Los resultados sobrepasaban el más extravagante de sus sueños y lo lanzaron instantáneamente al mundo de la celebridad. Irónicamente, la relevancia de las condiciones de este experimento es motivo de serios cuestionamientos en la actualidad. La atmósfera prebiótica bien

puede haber sido mucho menos rica en hidrógeno de lo que Urey pensaba, y como el mismo Miller descubrió, si se reemplaza el metano por dióxido de carbono y el amoníaco por nitrógeno molecular –tal como manda el pensamiento actual– y si se deja por fuera el hidrógeno molecular, la producción de sustancias orgánicas se reduce drásticamente a cero. Aún no tenemos el veredicto final. Las estimaciones sobre la composición de la atmósfera primitiva son muy inciertas y muy seguramente sean revisadas en el futuro. Entre tanto, y proveniente del espacio, se ha obtenido inesperada evidencia que da validez a los hallazgos de Miller, aunque no a sus condiciones experimentales.

9. ¿Qué importancia tienen los descubrimientos de Cech y Altman en las hipótesis sobre el origen de la vida sobre la tierra? ¿Qué son las Ribozimas? ¿Por qué son importantes las enzimas en las reacciones biológicas?

La gran mayoría de las enzimas, agentes catalíticos responsables de las reacciones químicas que tienen lugar en los organismos vivos, están formadas por proteínas. ¿Qué conclusión se saca de lo anterior? El siguiente paso en el camino hacia la vida fue la formación de proteínas que, a su vez, proporcionaron las primeras enzimas de manera que el proceso biogénico pudo proseguir. ¿Cierto? ¡Falso! Al menos según la opinión actual de la mayoría de los científicos. Las proteínas, sostienen los expertos, tuvieron que ser precedidas por el ácido ribonucleico (ARN). El principal argumento para sustentar esta creencia, es que en el mundo viviente actual las moléculas de ARN proveen tanto la maquinaria catalítica como la información –en sí derivada del ADN como veremos más adelante– para ensamblar las proteínas a partir de los aminoácidos. Sin duda, aquellos en la clase con un poco de perspicacia bioquímica, notarán inmediatamente la falla que tiene este argumento: en el mundo viviente actual ninguna molécula de ARN podría surgir sin la ayuda de las enzimas proteicas. En otras palabras, las proteínas hacen el ARN, que hace las proteínas, que hacen el ARN… ¿qué vino primero, las proteínas o el ARN? Es el viejo problema del “huevo o la gallina” que, según se dice, mantuvo a un mandarín chino cavilando toda su vida. Los biólogos moleculares han escamoteado esta triste suerte recurriendo al “Dogma de Crick”, que no es un verdadero dogma por supuesto, sino un postulado derivado por lógica, que el codescubridos de la Doble Hélice enunció desde 1957, con muy poca de la evidencia empírica que hoy en día se encuentra

disponible y que lo refuerza abrumadoramente. Dicho postulado establece que la información fluye solamente de los ácidos nucleicos a las proteínas y jamás en sentido inverso14, razón por la cual se puede asegurar que el ARN vino antes que las proteínas. Esta afirmación cobró mucha fuerza a comienzos de los años ochenta, cuando dos investigadores americanos, Thomas Cech de la Universidad de Colorado, en Boulder y Sidney Altman, de la Universidad de Yale, quienes compartieron un premio Nobel en 1991, encontraron cada uno por su lado que ciertas moléculas de ARN están dotadas de actividad catalítica15. Ello sugería que las enzimas de ARN –llamadas “ribozimas” por Cech– podrían haber realizado la función catalítica que hoy cumplen las proteínas, en lo que hoy se conoce como el mundo del ARN, expresión acuñada en 1986 por el químico de la Universidad de Harvard, Walter Gilbert, cuya metodología de secuenciación del ADN le mereció un premio Nobel en 1980. Gilbert define el mundo del ARN como un estadio temprano en el desarrollo de la vida en el que “las moléculas de ARN y los cofactores constituían un conjunto de enzimas suficiente para llevar a cabo todas las reacciones químicas necesarias para las primeras estructuras celulares”. Podemos pensar que lo más probable es que, sea lo que sea que haya existido antes del ARN, las moléculas antecesoras de las proteínas actuales vinieron después. La evidencia que respalda el papel primordial del ARN en el nacimiento de estas moléculas da poca cabida a las dudas.

10. ¿Cuál sería la evolución de los metabolismos de los seres vivos?

Las moléculas de ARN son largas cadenas formadas por un gran número –hasta

muchos miles– de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres

partes: un grupo fosfato, una ribosa, que es un azúcar de cinco carbones, y una

base, de las que existen cuatro clases: adenina, guanina, citocina y uracilo. Las

cuatro son moléculas planas con forma de anillo que exiben alguna complejidad,

formadas por átomos de carbono, nitrógeno, hidrógeno y (excepto el uracilo)

oxígeno. La adenina y la guanina pertenecen al grupo de las purinas y constan de

dos anillos molecualres fusionados, mientras que la citocina y el uracilo son

pirimidinas y su estructura es más simple, formada por un sólo anillo. En el ARN,

los nucleótidos se unen mediante enlaces entre la ribosa del uno y el fosfato del

otro. Como resultado, todas las moléculas de ARN comparten la misma columna

vertebral (excepto en lo que concierne a su longitud) formada por moléculas

alternantes de ribosa y fosfato. Las bases se encuentran prendidas a cada unidad

de ribosa de esta columna vertebral, como se muestra en el siguiente diagrama,

donde cada unidad es un nucleótido: Los químicos han logrado fabricar cada uno

de los cinco componentes del ARN con cierto éxito, pero con rendimientos muy

bajos y bajo condiciones demasiados apartadas de un escenario prebiótico

factible y deferente para cada sustancia. El ensamblaje de los componentes

acarrea problemas adicionales de tal magnitud, que nadie lo ha intentado dentro

de un contexto prebiótico. En cualquier molécula de ARN, las bases se encargan

de suministrar la información; podríamos decir que son las cuatro letras con las

cuales se construyen las palabras del ARN. Por su parte, la columna de fosfato-

ribosa juega un papel puramente estructural y como consecuencia, una de las

tendencias a la investigación ha sido la de buscar columnas vertebrales más

simples que lleven las mismas bases y que carguen el mismo tipo de información.

Orgel y sus colaboradores, en el Instituto Salk, han seguido con especial diligencia

e ingeniosidad este camino, produciendo algunas moléculas interesantes pero sin

llegar a resolver el problema a satisfacción19. Recientemente, Peter Nielsen,

joven investigador danés, ha atraído considerable interés con una molécula que

él mismo llama ácido nucleico péptico (ANP), en el que la columna consiste en

aminoácidos unidos de la misma manera que en las proteínas20. Aún no existe

evidencia que permita evaluar esta intrigante manera de mezclar el huevo con la

gallina. Ninguna de estas moléculas, si es que alguna vez existieron, ha dejado

huellas en los organismos actuales. Es más, resulta demasiado confuso cómo

pudieron surgir y luego ser reemplazadas por moléculas de auténtico ARN. Es

justo aclarar que aún no se ha identificado ningún mecanismo mediante el cual

se pueda explicar satisfactoriamente la síntesis prebiótica del ADN, a pesar de los

considerables esfuerzos que han hecho algunos de los mejores químicos del

mundo. Aun los más acérrimos defensores del mundo del ARN, han expresado su

excepticismo frente a esta corriente de investigación21. ¿Podría el azar ser la

solución? ¿Las trece picas en la misma mano? Una única y muy poco probable

combinación de circunstancias que condujo a la formación espontánea de unas

pocas moléculas de ARN en algún lugar del mundo prebiótico? Se ha recurrido a

esta posibilidad sobre la base de que entonces la autorreplicación habría

asegurado la propagación del ARN, y así, el mundo del ARN habría surgido a

partir de una sola semilla molecular, en sí producto del azar. Sin embargo, esta

explicación no tiene fundamente, pues en el proceso de replicación, el ARN que

ya existe solamente suministra información; la conformación de moléculas

nuevas de ARN requiere la misma complejidad química que la configuración de la

primera molécula. Necesitaríamos trece picas muchas veces seguidas. Lo anterior

resulta aun más cierto por cuanto el mundo del ARN no fue un momento efímero

y transitorio en la historia de la vida. Fue un período largo y extendido que duró

todo el tiempo necesario para que surgiera la maquinaria sintetizadora de

proteínas, y produjera las distintas enzimas protéicas que finalmente asumieron

la labor de sostener catalíticamente la vida naciente. No sabemos si ello tomó

milenios o semanas, pero es seguro que tomó un tiempo suficientemente largo,

que sólo pudo ser posible en presencia de un recio apoyo químico.

11. ¿Cómo se realiza el análisis de la evolución biológica en términos de los catalizadores biológicos?

Así como el metabolismo no puede operar en ausencia de enzimas, el protometabolismo, sin importar el tipo de caminos que haya seguido, no pudo operar sin catalizadores. Los textos académicos definen a los catalizadores como sustancias que ayudan a las moléculas reactivas a juntarse e interactuar de manera específica sin ser ellas mismas consumidas en la reacción, y que, por lo tanto, pueden cumplir su función un número indefinido de veces seguidas. ¿Por qué la vida naciente necesitó catalizadores si en el mundo físico permanentemente ocurren reacciones químicas sin su ayuda? Hay dos razones importantes para explicar esta necesidad: rapidez y rendimiento. Las reacciones no catalizadas en general ocurren muy lentamente, lo que quiere decir que en el escenario prebiótico, importantes productos de reacción podrían destruirse casi tan rápidamente como se formaron, sin llegar a adquirir nunca un nivel de concentración suficiente para que tuviera lugar el paso siguiente. El bajo rendimiento plantea un problema igualmente espinoso.

12. Evalúe los “pros” y “contras” de la hipótesis de analizar las vías metabólicas para rastrear el origen de la vida.

Esto nos lleva nuevamente a un importante punto enfatizado en la Primera Parte, que es la necesidad de congruencia entre el protometabolismo temprano y el metabolismo actual. La red de intermediarios químicos que participaron en el protometabolismo sirvió de estricto tamiz para la selección de enzimas apropiadas entre los péptidos presentes. De esta manera, fue posible que el protometabolismo evolucionara gradualmente para convertirse en metabolismo, y que los multímeros dieran lugar a las enzimas sin transgredir el sacrosanto Dogma Central. No había necesidad alguna de replicar péptidos o traducir

inversamente los péptidos primitivos en los ARNs correspondientes, pues toda la información requerida se encontraba en la red metabólica. Las supercarreteras metabólicas no fueron construidas independientemente de los caminos existentes, sino que se desarrollaron mediante ampliaciones y perfeccionamientos de esos mismos caminos a través del tiempo. Junto con el desarrollo escalonado de la traducción y el código genético, las enzimas fabricadas por la maquinaria de ARN, o más bien, por sus precursores peptídicos, poco a poco fueron asumiendo las labores desempeñadas por los catalizadores primitivos. La transición fue gradual, pues se requirió mucho tiempo para que la traducción llegara a un punto en el que los péptidos se reprodujeron a partir de plantillas de ARN bien definidas y replicables. También se requirió mucho tiempo para que las protocélulas adquirieran cientos de enzimas, una a una, por mutación y selección. El protometabolismo gradualmente dio lugar al metabolismo durante ese tiempo, pero sólo llegó a reemplazarse completamente cuando la última enzima esencial estuvo en su lugar. Durante esta transición, mis multímeros hipotéticos –si es que alguna vez existieron– se hicieron cada vez menos indispensables, aunque la capacidad para fabricarlos a partir de tioésteres no desapareció necesariamente. Dicha capacidad pudo haberse conservado y perfeccionado por mutación y selección, si alguno de esos multímeros llevaba a cabo funciones útiles que ninguno de los nuevos péptidos podía lograr. Así, la síntesis de la grmicidina S y otros péptidos inusuales a partir de tioésteres, que todavía realizan ciertas bacterias, podrían ser herencia del mecanismo ancestral; sin embargo, también podrían ser una reinvención evolucionaria reciente. Los tioésteres desempeñan tantos papeles de importancia trascendental en todos los organismos vivos, que su utilidad en la síntesis de péptidos fácilmente puede haber surgido más de una vez. Entre la aparición del primer péptido –ensamblado al azar por moléculas interactuantes de ARN– y la inauguración de un aparato de traducción completamente integrado, poseedor de un código genético sin ambigüedades y un conjunto confiable de ARN y enzimas funcionales para hacer cumplir el código, la vida naciente pasó por una larga sucesión de pequeñísimos saltos evolucionarios separados por períodos de sondeo de mayor o menor duración. Se me viene una imagen a la mente, y es aquella de una superficie de agua extendiéndose lentamente sobre un terreno irregular; el agua se arremolina aquí y allá, en respuesta a las fuerzas locales de atracción que luchan con la tensión superficial, hasta que de repente ocurre una pequeña ruptura en una dirección dada, y toda la presión momentáneamente se concentra en una única corriente. Entonces se reanuda el sondeo y se anda a tientas hasta la siguiente ruptura. La evolución anduvo a tientas por medio de las mutaciones azarosas, que trajeron como

consecuencia la síntesis de moléculas peptídicas alteradas. Logró hacer saltos direccionales a través del ocasional surgimiento de un producto peptídico alterado que confirió una ventaja selectiva a la protocélula en cuestión. Al igual que con el agua que se esparce, el resultado de este proceso depende de la estructura del terreno. Nos resulta imposible, sin conocer más a fondo el terreno prebiótico, reconstruir esta fase de la evolución con detalle, pero sí podemos adivinar su posterior resultado con algún grado de confiabilidad. Cuando esta etapa llegó a su fin, la mayoría –si no todos– de los veinte aminoácidos proteinogénicos ya habían sido reclutados para la síntesis de proteínas, el código genético había adquirido su estructura actual –excepción hecha de algunos ajustes menores– y la traducción de los mensajes del ARN en péptidos era esencialmente inequívoca y confiable. ¿Cuáles entonces, fueron los pasos siguientes?

13. Comente y analice qué incidencia tiene la síntesis de compuestos orgánicos en un laboratorio sin la mediación enzimática y evalúe el rol de las enzimas en estos procesos.

Para comprender mejor el asunto consideremos el siguiente caso: en 1960 el

químico estadounidense, nacido en Cataluña, Juan Oró, descubrió que la

adenina, uno de los constituyentes del ARN, se podía formar en un solo paso a

partir del cianuro de amonio, compuesto que muy posiblemente se encontraba

presente en la Tierra prebiótica. Este notable hallazgo, donde una biomolécula

central se forma de manera tan simple, fue aclamado casi tan sonoramente como

el histórico experimento de Miller y se ha convertido en un paradigma que se

incluye en los textos académicos como prueba del poder de la química abiótica.

Sin embargo, el mayor rendimiento de adenina obtenido en esta reacción fue del

0,5 por ciento, lo que quiere decir que el 99,5 por ciento de la mezcla de reacción

estaba compuesto por otros materiales. Otro ejemplo es la síntesis de ribosa

(también componente del ARN) a partir del formaldehído, otro clásico de la

química abiótica. En este caso el rendimiento es menos del 0,1 por ciento, y al

menos cuarenta azúcares más se encuentran presentes en la mezcla. Los

rendimientos tan bajos de un producto en particular son típicos de muchas

reacciones químico-orgánicas cuando éstas no se someten a las estrictas

limitaciones que los químicos imponen en el laboratorio. Siempre hay reacciones

secundarias, que tienden a ser más numerosas entre más laxas sean las

restricciones. Si además el proceso requiere varios pasos sucesivos, los

problemas como éste serán aún mayores. Imaginemos una corta secuencia de

tres pasos, de A a B, de B a C y de C a D, cada una con un rendimiento del uno por

ciento (que de por sí es alto para una reacción prebiótica). En términos de A, la

productividad de B será de 0,01, aquella de C 0,0001 y la de D 0,00000, o de uno

en un millón. Aun bajo las mejores condiciones, los químicos deben luchar contra

esta tendencia a la desaparición. Con frecuencia purifican un intermediario

significativo entre dos pasos, y cambian las condiciones de un paso a otro para

maximizar el rendimiento. Los químicos prebióticos deben enfrentarse

permanentemente a estas dificultades y han tenido que dilucidar una serie de

mecanismos, más o menos plausibles, mediante los cuales los intermediarios

relevantes hubieran podido concentrarse selectivamente en la sopa prebiótica.

Apliquemos entonces la regla de la congruencia y preguntémonos cómo hace la

naturaleza para convivir con este problema. La madre naturaleza ha encontrado

la solución en la especificidad de las enzimas; los catalizadores biológicos son

verdaderamente notables a este respecto, al ser inmensamente superiores aun a

los mejores catalizadores que el ingenio humano haya inventado jamás. En

consecuencia, la producción a gran escala y la ingeniería de las enzimas con

propósitos industriales se han convertido en importantes ramas de la

biotecnología moderna. Muchas enzimas catalizan una sola reacción o un grupo

de reacciones estrechamente relacionadas, que apenas llegaría a ocurrir sin la

presencia de un catalizador. Las enzimas son proteínas, o en casos excepcionales

moléculas de ARN (ribozimas), y de ninguna manera pueden haber existido en el

mundo pre-ARN, cuando aún no se disponía de la maquinaria requerida para la

síntesis de proteínas (cuya base es el ARN), de manera que es necesario buscar

los catalizadores del metabolismo en otro lugar.

14. Describa brevemente en qué consiste el Modelo de Wächterhäuser y qué “pros” y “contras” posee el mismo.

El químico y abogado de patentes de nacionalidad alemana, Günter

Wächtershäuser, ha construido un elaborado modelo que hasta ahora constituye

el más detallado de tales proyectos sobre el desarrollo del protometabolismo

sobre la superficie de cristales de pirita. La pirita, que se conoce como oro falso

por su tonalidad dorada, es un mineral compuesto por hierro y azufre que, en el

modelo de Wächtershäuser, debe su capacidad catalítica al hecho de que los

objetos cargados eléctricamente se atraen entre sí cuando sus cargas son

opuestas (y por ende se repelen cuando sus cargas son iguales). La pirita, con su

carga positiva, ofrece por lo tanto una superficie sobre la cual, según el autor

alemán, las moléculas con carga negativa, unidas por atracciones electrostáticas,

podrían agruparse en estrecha vecindad e interactuar de diversas maneras. De

hecho, Wächtershäuser explica la importancia del fosfato en el metabolismo con

base en este modelo, pues el fosfato tiene carga negativa, lo que le permite a las

moléculas a las que está unida, ligarse a la superficie de pirita. Desde un punto de

vista químico, el modelo de Wächtershäuser se inspira en su mayor parte en el

metabolismo que hoy conocemos y cumple la regla de la congruencia, aunque

algunos de los mecanismos a los que se acude son especulativos y requieren

mayor experimentación. Adicionalmente, su catalizador carece de especificidad,

excepción hecha de la muy amplia propiedad de ligarse con fuerza variable a

cualquier cosa que presente carga negativa. El modelo depende en gran medida

de la autocatálisis, concepto al cual han recurrido varios autores como solución al

problema de la catálisis prebiótica. La autocatálisis ocurre cuando el producto de

una reacción química resulta catalíticamente útil a la reacción: B cataliza la

conversión de A a B. En consecuencia, una reacción de lenta iniciación puede

acelerarse progresivamente, a veces aun hasta el punto de tornarse explosiva. No

hay ninguna posibilidad de que la vida naciente haya sido explosiva, pero lo que

se quiere demostrar es que procesos de difícil iniciación pueden llegar a ser

autosostenibles por autocatálisis una vez adquieren condiciones óptimas. Es una

manera de tomar acontecimientos de azar y convertirlos en “asuntos

incumbentes”. Aunque es cierto que todos los mecanismos mencionados hasta

ahora pueden haber tomado parte en el protometabolismo, ¿podrían haber

desempeñado todo este trabajo sin la ayuda de proteínas? Varios investigadores

han expresado dudas al respecto e insistido sobre la participación temprana de

catalizadores proteicos, corriendo el riesgo de contravenir el Dogma Central.

Sobre este punto de vista hay mucho qué decir, especialmente si el término

“proteína” se remplaza por el de péptido, definido éste como cualquier

ensamblaje de aminoácidos similar a una cadena, no simplemente el tipo

específico que se construye con una maquinaria ARN-dependiente a partir de

veinte clases de aminoácidos previamente establecidos.

15. Comente y describa qué son los proteinoides de Fox y que importancia pudieron poseer estos en el origen de la vida sobre la tierra.

Los aminoácidos –componentes esenciales para la fabricación de péptidos–

probablemente se encontraban entre las primeras sustancias orgánicas presentes

en el mundo prebiótico. En el recipiente de Miller se formaron más de doce tipos

de aminoácidos en cantidades significativas, y los mismos tipos han sido

extraídos de los meteoritos. Algunos de esos aminoácidos se encuentran en las

proteínas actuales y otros no; aun así, todos poseían las mismas características

esenciales que permiten a los aminoácidos unirse para formar péptidos: el grupo

carboxilo (-COOH) responsable de la naturaleza ácida de estas sustancias, y el

grupo amino derivado del amoníaco (-NH2). Tanto en los péptidos como en las

proteínas, estos dos grupos se unen para formar un enlace peptídico (-CO-NH-),

lo que conlleva la liberación de una molécula de agua. ¿Es posible que los

aminoácidos primitivos se hayan unido para formar péptidos bajo las condiciones

prebióticas? El bioquímico estadounidense, Sidney Fox, por muchos años

adscripto a la Universidad de la Florida y quien actualmente se encuentra en la

Universidad de Alabama del Sur, halló en 1958 lo que parecía ser una simple

respuesta afirmativa a este interrogante. Su receta: sencillamente, caliente una

mezcla seca de aminoácidos durante tres horas a 170°C (338°F). Saldrá el agua y

se obtendrá un sólido similar al plástico, que al ser triturado y mezclado con agua

rinde hasta un 15% de su peso en forma de producto soluble en agua constituido

en promedio por unos cincuenta aminoácidos entrelazados entre sí. Fox dio el

nombre de “proteinoide” a este producto, elección cautelosa puesto que los

proteinoides están lejos de la estructura en forma de cadena de los péptidos.

Para Fox, este descubrimiento marcó el comienzo de un pasatiempo que duró

toda su vida. Encontró que los proteinoides forman espontáneamente vesículas

microscópicas o “microesferas”, que para él fueron las primeras células, y dedicó

toda su carrera a su estudio. Pocos expertos en el origen de la vida son tan

optimistas como Fox en lo que concierne a la interpretación de sus resultados.

Estos se han objetado aduciendo que no es muy factible que las condiciones

necesarias para la formación de los proteinoides estuvieran presentes en la

Tierra prebiótica, que el material resultante tiene más en común con el

“menjurje” primitivo que con las proteínas, y que las microesferas distan mucho

de cualquier cosa que merezca llamarse célula. Aunque tiendo a compartir estas

dudas, he retenido dos de los hallazos de Fox por considerarlos posiblemente

significativos: los proteinoides poseen algunas propiedades catalíticas similares a

las enzimas; y la composición de aminoácidos de los proteinoides es específica y

reproducible a pesar de las desordenadas condiciones de su formación. Esto

quiere decir que los enlaces entre aminoácidos no se formaron puramente al

azar, sino que algunas asociaciones se vieron beneficiadas y otras excluidas. En

1951, antes de Fox, el químico alemán Theodor Wieland descubrió una forma

más ortodoxa para obtener péptidos31. En esa época, los bioquímicos acababan

de descubrir el enlace tioéster, que resultó tener importancia crucial en los

organismos vivos actuales y probablemente también en el origen de la vida,

situación excepcional que amerita una breve excursión por la bioquímica.

16. Comente qué son y cuál sería la importancia de los tioésteres de Wieland en los procesos de condensación y porqué estos son importantes en el contexto de la evolución de los metabolismos y de la aparición de la vida sobre la tierra.

Un éster es el compuesto resultante de la unión de un grupo hidroxilo (-OH),

característico de los alcoholes, con un grupo carboxilo (-COOH), característico de

los ácidos orgánicos. En el proceso se libera una molécula de agua y los dos

componentes se unen mediante lo que se llama un enlace éster (-O-CO-). El

tioéster surge de manera similar al unir, con la consecuente remoción de agua,

un grupo tiol con un ácido. Los tioles (palabra derivada del griego theion, azufre)

son el equivalente de los alcoholes, pero con la diferencia de que el átomo de

oxígeno ha sido reemplazado por uno de azufre, y se caracterizan por el grupo -

SH. Los enlaces tioéster presentan la estructura -S-CO-. Wieland comenzó a

interesarse en los tioésteres siendo estudiante de Feodor Lynen, el descubridor

del primer tioéster natural, un compuesto de ácido acético y tiol denominado

coenzima A en la jerga bioquímica. La coenzima A, molécula de importancia

central, fue descubierta en 1947 por el bioquímico estadounidense –nacido en

Alemania– Fritz Lipmann, el “padre” de la bioenergética, quien recibió el Premio

Nobel de medicina en 1953 por dicho hallazgo. Lynen, quien recibió una

retribución similar en 1964, encontró que los tioésteres son intermediarios

naturales en la síntesis de ésteres a partir de ácidos y alcoholes. El principal

problema en la fabricación de un éster a partir de un alcohol y un ácido es que

necesariamente debe extraerse una molécula de agua. Este tipo de reacción –

que implica cerrar un enlace y liberar agua– es lo que se conoce como

condensación, y no ocurre de forma espontánea en medios acuáticos

simplemente porque hay demasiada agua alrededor. La dirección espontánea de

la reacción, es decir, la dirección que no cuesta energía sino que por el contrario

la libera, es el contrario de la condensación (ruptura del enlace con ayuda del

agua) o hidrólisis. Por ejemplo, en presencia de una enzima apropiada, los

ésteres se hidrolizan para formar alcoholes y ácidos; para que ocurra el proceso

contrario, es decir, que alcoholes y ácidos se condensen formando ésteres, se

necesita energía, pues la molécula de agua debe extraerse a la fuerza. Los

químicos logran esto con unos reactivos especiales, llamados agentes

condensadores, pero la naturaleza utiliza un mecanismo diferente. Se comienza –

utilizando energía– por condensar el ácido con un tiol (coenzima A) para producir

un tioéster, paso que conlleva extracción de agua. En un segundo paso, el ácido

es transformado de coenzima A a alcohol, y la coenzima A se libera, pudiendo así

participar en una nueva ronda. Las reacciones de transferencia de grupos como la

que acabamos de describir, juegan un papel primordial en las innumerables

reacciones de condensación que constituyen la base de las complejas moléculas

biológicas, incluyendo entre éstas, no solamente a las proteínas y los ácidos

nucleicos sino también a los carbohicratos, las grasas y muchas otras.

Regresemos a Wieland. Habiendo sido testigo presencial del descubrimiento del

proceso biológico mediante el cual se forman ésteres por transferencia de grupos

de un tioéster, decidió entonces investigar si lo mismo era aplicable a los

péptidos, que de manera similar se forman mediante reacciones de

condensación, pero entre aminoácidos. Así, Wieland sintetizó tioésteres

aminoacídicos y luego sencillamente los echó al agua. Sorprendentemente,

¡funcionó! Se formaron péptidos, aun cuando no había un catalizador en el

medio. Este descubrimiento causó un divertido cambio de rumbo en la historia. A

fines de los años 50 y comienzos de los 60, cuando los científicos

desenmarañaban los mecanismos mediante los cuales se sintetizan las proteínas,

los resultado obtenidos por Wieland fueron considerados irrelevantes. Las

proteínas ciertamente se forman por transferencia de grupos –hasta aquí la

verdad continúa vigente– pero no a partir de tioésteres sino de ésteres (de

aminoácidos y moléculas de ARN). La reivindicación de Wieland llegó unos años

más tarde, cuando Lipmann hizo el asombroso descubrimiento de que ciertos

péptidos bacteriales, por ejemplo en antibiótico gramicidín S, son sintetizados en

la naturaleza a partir de tioésteres. Se encontró que el tiol implicado en este

proceso era la panteína, que en sí constituye el producto final de la coenzima A,

precisamente el tiol central que Lipmann había descubierto veinte años atrás.

Esas con las misteriosas vueltas que da la ciencia. En base a sus hallazgos,

Lipmann sigirió que el mecanismo dependiente del tioéster en la formación de

péptidos podría haber precedido al mecanismo dependiente del ARN en la

síntesis de proteínas durante el desarrollo de la vida, sugerencia que he

adoptado personalmente y que he aplicado a las etapas más tempranas del

proceso biogénico. Por razones que tendré oportunidad de explicar en gran

detalle más adelante, pienso que los tioésteres jugaron un papel fundamental en

el desarrollo de la vida. Esta afirmación encaja con dos requisitos primordiales

del camino que tratamos de descifrar: 1) congruencia, los tioésteres son

inmensamente importantes en el metabolismo actual y 2) el escenario

fisicoquímico de la cuna de la vida, el grupo tiol se deriva del sulfito de hidrógeno

(H2S), ese gas pútrido pero vital, prevalente en el mundo prebiótico. A mi modo

de ver, los tioles hicieron parte de las primeras moléculas orgánicas que a su vez

iniciaron el desarrollo de la vida en la Tierra prebiótica. Teniendo en cuenta las

características del escenario primitivo, esta sugerencia parece verdaderamente

factible, pero hasta hace poco carecíamos de medios para probarla, pues los

químicos abióticos, por sus propias razones, han tenido tendencia a rehuirle a la

química del azufre.

17. Comente cuál es la importancia de los dos descubrimientos de la síntesis abiótica de la coenzima M y la cisteamina por Miller, S. & Schlesinger [J. Molec. Evol., 36 pp. 302-307 (1993)] [(J. Molec. Evol., 36 pp. 308-314 (1993). Si le interesa el tema, puede profundizar buscando información en internet y analizando el rol de la coenzima A.

Recientemente sin embargo, la anterior omisión ha sido reparada con una

contribución del laboratorio de Miller que describe un procedimiento factible

para la síntesis prebiótica de dos tioles naturales. Uno de ellos es la coenzima M,

cofactor metabólico de ciertas bacterias productoras de metano que son

particularmente antiguas y conocidas como metanógenas. El otro es la

cisteamina, un constituyente de la panteína que, como hemos visto

anteriormente, es el componente clave de la coenzima A y el cofactor natural

que interviene en la síntesis de los péptidos bacteriales. El grupo de Miller incluso

ha llegado a obtener la molécula de panteína completa bajo condiciones

prebióticas factibles. Quisiera hacer una sugerencia más, quizá más polémica, y

es que las condiciones existentes en la Tierra prebiótica favorecieron la

formación de tioésteres a partir de los tioles iniciales y de los aminoácidos y otros

ácidos que muy probablemente también existían en grandes cantidades. Esta

posibilidad es más cuestionable porque supone la ocurrencia espontánea de una

reacción de condensación que consume energía. La analizaré en el siguiente

capítulo, donde se estudian las fuentes de energía protometabólica; por el

momento, tomémosla como hipótesis de trabajo.

18. ¿En qué consiste la hipótesis de los multímeros de De Duvé? ¿Qué rol le asigna este autor a estas moléculas?

Una vez asegurada la presencia de los tioésteres y los aminoácidos, sabemos, por

los experimentos de Wieland, que los péptidos tenían buenas probabilidades de

formarse espontáneamente a partir de estos compuestos, aun en ausencia de un

catalizador. Además de los enlaces peptídicos, tales ensamblajes podrían haber

incluido también que las moléculas catalíticamente activas estuviesen protegidas

contra la degradación por las mismas moléculas sobre las cuales actuaban, así

como hoy en día muchas enzimas se encuentran protegidas por los sustratos

sobre los cuales ejercen su acción. Así, solamente las moléculas capaces de pasar

esta múltiple selección, habrían contribuido significativamente a la mezcla

resultante. Dada la naturaleza estrictamente fisicoquímica de los factores

implicados en dicha selección, la composición de la mezcla habría permanecido

igual siempre y cuando las condiciones tampoco cambiaran. Punto que resulta

importante, pues hace que esta parte del proceso biogénico sea reproducible y

determinada, a pesar de ser dependiente de interacciones fortuitas. Si esta

mezcla reproducible incluyó o no las protoenzimas necesarias para el

protometabolismo, es una conjetura pero no implausible. En primer lugar,

sabemos que algunos de los proteinoides de Fox, y aún aminoácidos sueltos o

mezclas de ellos38, pueden desempeñar actividades catalíticas básicas, y lo

mismo debería cumplirse para el caso de los multímeros que he propuesto aquí.

Luego, las configuraciones genéticas que deberían conferir estabilidad, tales

como un tamaño molecular suficientemente grande y una conformación

compacta o cíclica, son también las que un químico proteico consideraría más

opcionadas a ser requeridas por la actividad catalítica. Tercero, como explicaré

en un capítulo posterior, las enzimas actuales deben haber comenzado a manera

de péptidos relativamente cortos, probablemente de no más de veinte a trinta

aminoácidos de longitud y de pronto aun más cortos, hecho que hace la

presencia de moléculas catalíticas en la mezcla de multímeros aun más factible.

Finalmente, hay que recordar la regla de la congruencia; estamos buscando

actividades que, en organismos vivos actuales sean desempeñadas por moléculas

de proteína y no por arcillas u otras superficies minerales. La exclusión de los

péptidos auténticos del tipo proteico, cuya formación y fiel reproducción bajo

condiciones prebióticas son bien poco probables, hace que los multímeros de mi

mezcla hipotética sean las siguientes moléculas más opcionadas para construir el

tipo de estructuras tridimensionales que determinan la catálisis de las enzimas.

Lo anterior en ningún caso excluye la participación de los metales u otros

cofactores en el protometabolismo; por el contrario, resulta bien intrigante que

una molécula como la panteína pudiera haber hecho parte de la mezcla de

multímeros.

19. ¿En qué consiste el planteo del hidrógeno faltante? Discuta las implicancias y soluciones sugeridas por De Duvé.

El problema se define más fácilmente en términos contemporáneos. Un ejemplo

consiste en tomar un tazón de hojas de espinaca y secarlas cuidadosamente para

remover completa y únicamente el agua (ningún otro constituyente volátil).

Cualquier cocinero sabrá que entonces quedará poco, pues la espinaca es “más

que todo agua”, pero lo que queda es precisamente el secreto de la super fuerza

de Popeye. Si se consulta a un químico, dirá que este material está compuesto

principalmente por carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno y que,

numéricamente, las proporciones son a grandes rasgos como sigue: C, 60; O, 40;

N, 2; y H, 100. Miremos ahora con qué fabrica sus constituyentes la planta de

espinaca: el carbono viene del dióxido de carbono de la atmósfera (CO2), el

nitrógeno del nitrato que se encuentra en el suelo (NO3) y el hidrógeno del agua

(H2O). Intentemos ahora fabricar espinacas a partir de estos elementos y

encontraremos que nos sobra una gran cantidad de oxígenos 120 átomos (60x2)

provenientes del dióxido de carbono, 6 del nitrato (2x3) y 50 del agua; en total

176 átomos, o sea un exceso de 136 átomos sobre los 40 que se necesitan. Otra

forma de expresar lo anterior es en términos del hidrógeno necesario para

converter el oxígeno en agua, es decir 272 átomos de hidrógeno en nuestro

ejemplo, pues serían dos por cada átomo de oxígeno sobrante. En conclusión, la

vida autotrófica (que se construye a sí misma) contemporánea, requiere una

fuente de hidrógeno. ¿De dónde lo obtuvo la vida naciente? Si la atmósfera

hubiese sido como la imaginó Urey, no habría habido problema. Tomemos el

carbono del metano (CH4), el nitrógeno del amoníaco (NH3), y el oxígeno del

agua, y ya de por sí tendremos un gran superávit de hidrógeno (326 átomos

contra los 100 átomos que se requieren), sin contar el hidrógeno molecular que

Urey incluyó por añadidura. Pero el dióxido de carbono como fuente de ese

elemento nos pone en problemas, como lo descubrió Miller en sus experimentos.

Aun si Urey tuviese finalmente la razón, el mal momento sólo habría sido

pospuesto pues, tarde o temprano –y tal vez más temprano que tarde– faltaría el

hidrógeno como falta hoy. ¿De dónde provino? Si encargáramos el caso a un

detective perspicaz, probablemente contestaría: “¿Por qué armar un problema?

¡Había más hidrógeno del que jamás se pudiera necesitar en los océanos!”.

Cierto, pero ese no se podía utilizar pues, como dicen, “no se pueden tener el oro

y el moro”, lo que, en el mundo de la química y de hecho en el universo, quiere

decir que “no se puede servir a dos señores”, no se puede sacar el hidrógeno del

agua y luego utilizarlo de nuevo para volverlo a convertir en agua, porque si se

puediera, habríamos inventado el movimiento perpetuo, sueño que han

perseguido varias generaciones de excéntricos siempre en vano, pues es

incompatible con una de las más profundas leyes de la naturaleza. Para cada

acontecimiento natural, existe una dirección permitida y una dirección prohibida;

las manzanas caen, no brincan hacia las ramas; los terrones de azúcar se

disuelven en el café, no se forman entre una taza de café azucarado. De la misma

manera, el hidrógeno se combina con el oxígeno para formar agua; el agua no se

disocia espontáneamente en una mezcla de hidrógeno y oxígeno. Las rutas de la

naturaleza son de una sola vía; se pueden tomar en dirección contraria por

supuesto, pero se debe trabajar para lograrlo: alzar la manzana; extraer el

azúcar, arrancar el hidrógeno de las moléculas de agua, por ejemplo con

electricidad. Este es el carácter absolutamente fundamental de la naturaleza, que

los científicos expresan con la llamada segunda ley de la termodinámica, a veces

simplemente la segunda ley: “si lograr un objetivo requiere esfuerzo, se está

andando en la dirección prohibida”. En la dirección permitida, por otra parte, el

fenómeno, bien aprovechado, podrá trabajar a nuestro favor aunque nunca

costará tanto esfuerzo como el que implicaría realizarlo por nuestra cuenta para

invertirlo. Con lazo y polea, se puede usar la caída de una manzana para alzar

otra manzana, pero sólo si esa otra manzana es más liviana. Lo anterior se ilustra

mejor si pensamos en que la dirección permitida es cuesta abajo y la prohibida

cuesta arriba; la posición horizontal indica que no se realiza trabajo en ninguna

de las dos direcciones, pues ese es el punto de equilibrio, el balance perfecto.

Regresemos al problema del hidrógeno faltante y observemos cómo lo resuelven

los organismos contemporáneos. ¿De dónde saca la espinaca el hidrógeno que

necesita para crecer? La respuesta está precisamente donde lo indicó el

detective, en el agua; pero tal como lo manda la segunda ley, la espinaca debe

trabajar para obtenerlo o, más bien, hace que el sol desempeñe ese trabajo. Eso

es exactamente lo que hace la clorofila, el material verde de las plantas, que

utiliza la energía del sol para arrancarle el hidrógeno al agua y llevarlo a un nivel

energético lo suficientemente alto como para que éste pueda, a su vez, sacar el

oxígeno del dióxido de carbono y el nitrato y reemplazarlo, todo ello con fuerza

propia, es decir cuesta abajo. El concepto del nivel de energía es crucial y

podemos imaginarlo fácilmente con una imagen tomada de la gravedad, aunque

en realidad aquí estemos hablando de energía química. Entre mayor sea el peso,

mayor será el trabajo que se puede realizar con su caída. En química, la altura se

reemplaza por otros conceptos tales como la presión, la concentración, el

potencial y otros similares. Nos las valdremos sin estas complicaciones y

adoptaremos el concepto del nivel energético que es menos riguroso pero de

más fácil comprensión. La clorofila es una molécula muy compleja, que a su vez

debe asociarse con otras moléculas complejas incrustadas en una membrana,

para poder llevar a cabo su misión, por lo que resulta muy improbable que un

sistema como éste hubiese surgido espontáneamente en épocas anteriores a la

vida. Debemos buscar la fuente de hidrógeno prebiótico en otra parte, y para

hacerlo, es necesario mirar más de cerca el átomo de hidrógeno. El hidrógeno es

el más pequeño de todos los átomos. Está compuesto por una partícula única,

cargada positivamente y conocida como protón, que forma el núcleo del átomo y

carga la mayor parte de su masa, y de un único electrón periférico, partícula con

carga negativa cuya masa es menos de un milésimo de la masa del protón. En el

diagrama simplificado del átomo, conocido con el nombre del gran físico danés

Niels Bohr, se ve al electrón gravitando alrededor del núcleo como un planeta

alrededor del Sol. La mecánica cuántica nos da una imagen más precisa pero

menos intuitiva, así que el modelo de Bohr será suficiente para nuestros

propósitos. En el agua existen naturalmente pequeñas cantidades de protones

libres como resultado de la disociación espontánea de la molécula de agua en

iones hidrógeno positivo H+, que no son otra cosa que protones y iones hidroxilo

negativos, OH-. En el agua pura, sólo una molécula en diez millones se disocia de

esta manera (lo que en todo caso representa más de un millón de miles de

millones de protones y iones hidroxilo en una cucharadita de agua). La cantidad

de protones libres en el agua aumenta y la de iones hidroxilo disminuye al

aumentar la acidez (o disminuir la alcalinidad que es lo mismo), y viceversa. Por

definición, los ácidos son sustancias que liberan protones en una solución acuosa

y, los álcalis o bases, son sustancias que recogen protones. Esta pequeña

excursión por la fisicoquímica era necesaria para aclarar un punto de importancia

fundamental: es posible sacar hidrógeno del agua si se suministran electrones.

Estos pueden combinarse entonces con los protones resultantes de la disociación

de las moléculas de agua, formando así átomos de hidrógeno. Sin embargo, no

debemos olvidar la segunda ley; si pretendemos que el hidrógeno realice el

trabajo que tenemos en mente –arrancar el oxígeno del dióxido de carbono y el

nitrato– necesitamos que el hidrógeno esté en un nivel de energía lo

suficientemente alto para que de ahí en adelante pueda ir cuesta abajo. Ello

implica que los electrones deben en sí contar con niveles de energía suficientes

para que los átomos de hidrógeno que produzcan, al combinarse los protones,

sean llevados al nivel de energía requerido para arrancar el oxígeno del dióxido

de carbono y los nitratos. En conclusión, en presencia de agua, ya sea para

absorber o proporcionar protones, los átomos libres de hidrógeno y los

electrones son intercambiables. En la jerga bioquímica, es frecuente que la

participación de protones se considere implícitay que se hable sencillamente de

electrones. Por definición, la ganancia de electrones (o de hidrógeno) por parte

de una sustancia se llama reducción; la pérdida de electrones (o de hidrógeno),

oxidación. Los dos tipos de reacciones se encuentran ligados obligatoriamente:

para que una sustancia sea reducida otra tiene que ser oxidada de manera que

suministre los electrones necesarios (o átomos de hidrógeno). Por lo tanto,

siempre estamos tratando con reacciones de óxido-reudcción o, como se llaman

más comúnmente en la actualidad, reacciones de transferencia de electrones. Es

necesario tener siempre en mente la noción del nivel de energía; cuando tiene

lugar una transferencia de electrones, la sustancia que aporta el electrón es, por

definición, la sustancia en la que los electrones transferibles ocupan el nivel de

energía más alto y la sustancia receptora de electrones es la sustancia que, al ser

reducida, contiene los electrones que ocupan un nivel menor de energía. Los

electrones se mueven del donante al receptor en dirección cuesta abajo, como

cualquier otro evento en el mundo. Ahora, equipados con la anterior

información, podemos rastrear el escenario prebiótico en busca de una fuente

adecuada de electrones que lleve a cabo las reacciones requeridas, a las cuales

nos referiremos en adelante como reducciones biosintéticas. Se han propuesto

varias soluciones a este problema de las que mencionaré únicamente dos, que,

coincidencialmente, tienen que ver con el hierro. El primer mecanismo utiliza la

energía solar para remover hidrógeno del agua, de la misma manera que ocurre

en el sistema vegetal, pero con la inmensa ventaja de que no requiere un

complejo catalizador para funcionar; la reacción tiene lugar en una simple

solución acuosa, siendo su único requisito la presencia de átomos de hierro en

forma de iones ferrosos (Fe2+), que llevan dos cargas positivas41, (un ion es un

átomo o molécula cargado eléctricamente), material que como ya hemos visto,

abundaba en los océanos prebióticos. La fuente de energía es la luz ultravioleta

antes que la luz visible, lo que no acarrea problema alguno ya que la Tierra

prebiótica se hallaba expuesta a intensas radiaciones UV. Cuando un ion ferroso

es excitado por un fotón de luz UV, libera un electrón y adopta la forma férrica

(Fe+3) que lleva tres cargas positivas. El electrón se combina con un protón para

dar lugar a un átomo de hidrógeno, y en el proceso se transfieren electrones del

hierro ferroso (el donante) a los protones (los receptores). En la reacción inversa,

el hidrógeno sería el donante y el hierro férrico el receptor. En ausencia de luz

UV, la dirección cuesta abajo sería la segunda, pero gracias a la energía

suministrada por la luz UV, la dirección espontánea de la reacción queda

invertida y los electrones liberados por el hierro ferroso se elevan a un nivel de

energía conveniente que les permite servir de reductores prebióticos. Es posible

encontrar indicios de que esta reacción tuvo lugar en los depósitos de un mineral

llamado magnetita, un óxido mezclado de hierro ferroso y férrico que se

encuentra en estratos geológicos ricos en este metal conocidos como

formaciones en bandas de hierro42 en razón de su apariencia rayada. La edad de

este tipo de formaciones oscila entre 1500 a más de 3500 millones de años y

generalmente se acepta que surgieron de interacciones del hierro ferroso con el

oxígeno producido por las bacterias que utilizan la luz. Sin embargo, no se debe

excluir la posibilidad de que la reacción sustentada por la luz UV que acabamos

de describir, haya contribuido a su formación. Otra posible fuente de electrones

prebióticos es el sulfuro de hidrógeno, integrante típico del escenario en

cuestión. Wächtershäuser ha propuesto una reacción donde, en presencia de

hierro ferroso, dos iones sulfuro (SH-) –que se forman a partir del sulfuro de

hidrógeno en solución acuosa– se convertirían en un ion disulfuro (S22) con

liberación de hidrógeno molecular. El hierro en este caso no abandona un

electrón, sino que más bien dirige la reacción combinándose con el disulfuro para

formar disulfuro ferroso (FeS2), compuesto altamente insoluble; de esta manera

remueve de la solución el producto de la reacción y permite que se forme más.

La validez de este modelo ha sido probada experimentalmente43. El disulfuro

ferroso es el principal componente de la pirita, mineral propuesto por

Wächtershäuser como superficie catalítica en el modelo protometabólico del

mismo autor discutido en el capítulo anterior. Por lo tanto, contamos con dos

sistemas modelo que teóricamente podrían explicar el faltante de hidrógeno, y

que además no son mutuamente excluyentes; de hecho, las dos reacciones

podrían haber ocurrido simultáneamente o en ambientes diferentes. Por

definición, la reacción basada en la luz UV, podría haber tenido lugar únicamente

en aguas superficiales mientras que el proceso generador de pirita podría haber

ocurrido en las oscuras profundidades del océano. En conclusión, fuera cual fuera

la composición exacta de la atmósfera prebiótica, podemos asumir que es

probable que nuestro joven planeta, abundantemente dotado de hierro ferroso,

exudara hidrógeno por cada poro mientras en el fonde del océano se iban

depositando combinaciones de hierro destinadas a convertirse, algún día, en

minerales como la magnetita y la pirita. Y ciertamente, había electrones

disponibles a un nivel de energía lo suficientemente alto como para permitir que

las reducciones biosintéticas tempranas tuviesen lugar. Es interesante anotar

que, tanto el hierro como el azufre son constituyentes claves de los catalizadores

que participan en las reacciones de transferencia de electrones en los organismos

que viven en la actualidad. Es muy posible que los catalizadores más antiguos de

este tipo sean las proteínas conocidas como proteínas sulfuro-ferrosas44, en las

que el centro catalítico es un átomo de hierro que oscila entre el estado ferroso y

el férrico, rodeado de un racimo de sulfuro. La pista es inconfundible.

20. Comente por qué se considera que el ATP es una molécula clave en la síntesis de ARN.

El problema de energía en el mundo prebiótico se soluciona sólo parcialmente

con un suministro adecuado de electrones. El resto del problema tiene que ver

con el enlace de las moléculas en un medio acuoso. Hemos tratado ejemplos de

reacciones de este tipo como la formación de ésteres a partir de ácidos y

alcoholes, de tioésteres a partir de tioles y ácidos, de péptidos a partir de

aminoácidos, de nucleótidos a partir de fosfato, ribosa y una base, del ARN a

partir de nucleótidos. En los organismos vivos ocurren muchísimas más

reacciones de condensación, todas las cuales tienen en común la remoción de

agua y, tal como se explicó en el capítulo 2, dentro de un medio acuoso esa es la

dirección prohibida. La respuesta universal de la naturaleza a este problema se

encuentra en el ATP, compuesto casi tan famoso como el ADN cuya sigla

representa la Adenosina Tri Fosfato (Phosphate en inglés, de ahí la P en la sigla).

La adenosina es la combinación de adenina, base del grupo de las purinas que, al

asociarse con una molécula de fosfato forma Adenosina Monofosfato (AMP), uno

de los cuatro nucleótidos que intervienen en la formación del ARN. Al añadir un

segundo grupo fosfato al fosfato del AMP, se obtiene adenosina difosfato (ADP),

que a su vez, si recibe un tercer grupo fosfato unido a su fosfato terminal formará

el ATP. Los enlaces que unen los tres fosfatos del ATP se conocen con el nombre

de enlaces pirofosfato, en nombre del pirofosfato inorgánico (PPi), combinación

de dos fosfatos que surge de calentar el fosfato inorgánico (Pi) a altas

temperaturas (pyr en griego significa fuego). La formación de enlaces pirofosfato

es una típica reacción de condensación durante la cual se libera una molécula de

agua. En la reacción inversa, los enlaces se rompen con ayuda del agua, mediante

un proceso de hidrólisis. En los enlaces de este tipo y en un medio acuoso, la

hidrólisis siempre va cuesta abajo mentras que la condensación va cuesta arriba.

El ATP es el agente condensador universal es decir, el extractor químico de agua

cuya hidrólisis, bien sea para producir ADP y Pi o AMP y PPi, sirve para eliminar el

agua necesaria para sellar el enlace creado. Lo anterior tiene lugar mediante

mecanismos especiales llamados transferencias secuenciales de grupos, que

actúan de manera que la molécula de agua eliminada se transfiere directamente

de las moléculas que se unen para generarlo, a la molécula de ATP que lo

consume, logrando así la ruptura hidrolítica; nunca se encuentra en forma libre

nise mezcla con el agua circundante. En este tipo de transferencia, el agua asume

la dirección que opone menos resistencia (ciesta abajo); si se requiere menos

energía para sellar un enlace entre X y Y que entre ADP y Pi o AMP y PPi –es

decir, si la hidrólisis del ATP libera más energía que la necesaria para unir X y Y–

se formará el enlace X-Y y el enlace pirofsfato del ATP se habrá roto; lo contrario

ocurrirá si las condiciones son inversas. Si la formación de los dos enlaces

requiere cantidades iguales de energía –es decir que la reacción es libremente

reversible– el intercambio será parcial de acuerdo con las reglas del equilibrio

químico. De hecho, la mayoría de los enlaces presentes en las sustancias

biológicas requieren menos energía para formarse que los enlaces pirofosfato del

ATP, lo que explica por qué el ATP es un eficiente agente condensador. Esta es la

razón por la cual Lipmann ha llamado los enlaces pirofosfato del ATP enlaces de

alta energía45. Los enlaces que se encuentran en las proteínas y otras sustancias

que se sellan a expensas de la hidrólisis del ATP, son enlaces de baja energía. El

ATP no es la única fuente de energía disponible para las reacciones de

condensación; no obtenemos ATP de los alimentos y nuestras células contienen

sólo pequeñas concentraciones de esta sustancia vital. Además, de no ser porque

el ATP se renueva constantemente a partir de los productos de su hidrólisis, la

vida simplemente cesaría. Examinaré este problema un poco más adelante en

este mismo capítulo; primero, preguntémonos si es factible que una sustancia

como el ATP hubiese estado disponible para la vida naciente. De seguro no el ATP

en sí, pues es una molécula demasiado compleja para estar presente en esta fase

de los acontecimientos prebióticos. Con el ATP ya estamos bien adentro en el

mundo del ARN, y no al inicio del protometabolismo. ¿Pero, qué hay de la más

sencilla molécula de pirofosfato inorgánico? El enlace pirofosfato del pirofosfato

inorgánico no es tan potente energéticamente hablando como los enlaces

similares del ATP, pero es suficientemente rico en energía para llegar a sustituir

el enlace ATP en muchos procesos. Existe amplia evidencia en el mundo viviente

actual de que el pirofosfato inorgánico puede llevar a cabo las mismas funciones

básicas del ATP y, la mayoría de los investigadores creen que el pirofosfato

precedió al ATP como primer portador de enlaces de alta energía46. Es posible

que este papel también lo hayan desempeñado los polifosfators, o asociaciones

de grupos fosfatados unidos por enlaces pirofosfato que también se encuentran

presentes en algunos organismos. En base a lo anterior, muchos han buscado un

registro geológico que compruebe la posibilidad de que tales sustancias hayan

existido en el mundo prebiótico. Los resultados de estos estudios son poco

prometedores. En el capítulo 1 expliqué cómo el fosfato inorgánico soluble, era

una rareza y el problema que ello representa en relación con la abrumadora

importancia biológica del fosfato en la actualidad. El problema se complica aun

más en el caso de los pirofosfatos y polifosfatos que son aun menos abundantes

que los fosfatos y que también se encuentran encerrados dentro de compuestos

insolubles en agua. Sin embargo, es posible que el ácido, que ya propuse como

probable vía de solubilización del fosfato, haya hecho lo mismo en el caso de los

pirofosfatos; además, la producción volcánica de pirofosfato fue detectada

recientemente y podría constituir la fuente más abundante bajo condiciones

prebióticas47. Otra posibilidad es que los tioésteres fuesen la fuente primitiva de

energía para las reacciones de condensación48. Los tioésteres son intermediarios

obligatorios en un gran número de reacciones de condensación que son

sustentadas por el ATP, donde uno de los participantes en la reacción es un

ácido. En este tipo de reacciones, el paso activado por la hidrólisis del ATP es la

condensación de un ácido con el tiol, que usualmente es fosfato de panteína o

coenzima A, lo que lleva a la formación del tioéster correspondiente. El grupo

ácido es transferido entonces del tioéster al receptor; tal como lo vimos en el

capítulo 2, estas reacciones toman parte en la formación de ésteres y algunos

péptidos. Muchos otros constituyentes importantes biológicos son conformados

por la vía de los tioésteres, entre ellos una gran variedad de sustancias grasas, el

colesterol, varias vitaminas, partes de la clorofila y numerosos intermediarios

metabólicos. Lo que hace atractivos a los tioésteres es que energéticamente

hablando, son equivalentes al ATP. Puesto que el enlace tioéster es un enlace de

alta energía, los tioésteres bien pueden sustentar el ensamblaje del ATP, al igual

que lo hace la hidrólisis del mismo. El químico estadounidense Arthur Weber, hoy

en día del Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California y

anteriormente del Instituto Salk, en San Diego, también California, quien ha sido

pionero en el estudio prebiótico de los compuestos sulfurados, ha demostrado

que los tioésteres pueden, bajo condiciones sencillas, sustentar la formación de

pirofosfato inorgánico a partir de fosfato inorgánico, mediante un mecanismo

muy similar a aquel proceso contemporáneo ligado a los tioésteres en el que el

ADP y el Pi, se unen para formar ATP. Rigiéndonos por la ley de la congruencia,

tenemos entonces dos posibilidades entre las cuales escoger: la primera es que el

pirofosfato existiera ya en el mundo prebiótico y haya servido de agente

condensador para el ensamblaje de tioésteres; la segunda, que los tioésteres

hayan venido primero y sustentado la conformación del pirofosfato. Otra

posibilidad es, por supuesto, que cada uno haya aparecido de manera

independiente y que sólo llegaran a interactuar más tarde. Antes de llegar a

ninguna conclusión debemos comprender los mecanismos mediante los cuales el

ATP se regenera continuamente en los organismos actuales a partir de los

productos de su propia hidrólisis.