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¿La vida en el universo comenzó por accidente? Buscando las piezas que faltan

Por: Ephraim Horowitz

La vida por accidente es un principio fundamental de la sociedad moderna. Sienta las bases para la selección natural y el humanismo social. Por lo tanto, es importante entender las fallas esenciales en esta posición. Este artículo es el segundo de una serie que examina los principales problemas con la tesis de la vida por accidente.

El caso básico

Los científicos postulan que el universo inicialmente no contenía vida. A través de un conjunto de circunstancias, la vida se genera espontáneamente con un solo organismo vivo. Los campos de la biología y la química que estudian este tema son la abiogénesis1 y la química prebiótica2, respectivamente. Es la generación de este primer organismo vivo en un universo completamente muerto lo que es importante comprender. Como tal, la abiogénesis y la química prebiótica no consideran la mutación de los peces en salamandras o la transmutación de los pinzones de Darwin de picos cortos a largos3, sino cómo surgieron los primeros organismos vivos en un planeta sin vida.

Algunos asuntos

Hay muchas razones para descartar la afirmación de que la vida sucedió por accidente. Por ejemplo, en un artículo anterior4, discutí la improbabilidad masiva de la generación accidental de ADN, un componente importante de cualquier criatura viviente. Allí discuto que un universo de 10 mil millones de años luz de ancho en constante mutación durante diez mil millones de años tendría esencialmente una posibilidad cero de crear una sola hebra de ADN.

Pero hay otros problemas. Por ejemplo, el ADN debe existir dentro del contexto de una célula viva. Entonces, cualquier mecanismo aleatorio que genere la primera cadena de ADN también tendría que generar simultáneamente la célula en la que existe.

Otro problema es que las cadenas de ADN son muy largas. La biogénesis asume que las cadenas parciales intermedias son lo suficientemente estables para que existan el tiempo suficiente para combinarlas en cadenas más largas.

Luego están las cuestiones filosóficas. Por ejemplo, si por casualidad, los científicos pudieran descubrir cómo se creó la vida, eso no probaría la falta de un Creador. Si descubres cómo hacer un pastel, eso no prueba que nadie lo haya hecho.

Estos y otros temas pueden ser temas interesantes para futuros artículos. Pero este artículo examina la presunción de que el universo estaba febrilmente ocupado generando combinaciones aleatorias de átomos hasta que logró crear una sola célula viva.

Una gran suposición

¿Estaba el Universo creando continuamente números masivos de combinaciones aleatorias de átomos hasta que generó vida? Si las estructuras complejas necesarias para sustentar la vida se generaran al azar, entonces deberíamos esperar ver partes de ellas por ahí. Si el universo en general, y la Tierra en particular, son tan prolíficos y están tan predispuestos a crear estructuras complejas como el ADN, entonces también deben ser capaces de crear subestructuras largas parecidas al ADN que estarían flotando esperando a toparse entre sí para crear cadenas aún más grandes y más grandes y, finalmente, la vida misma.

Sin embargo, no vemos evidencia de estructuras de vida parciales ni nada que se le parezca. Las células vivas tienen muchos átomos. Por ejemplo, una única célula de Escherichia coli tiene 7 mil millones de átomos de carbono5; y los átomos de oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en medidas similares, y muchos otros elementos en medidas más pequeñas. Por el contrario, los compuestos de fuentes no vivas son muy simples, típicamente no más que unos pocos átomos. Esto es bastante vacío y no vemos nada en el medio. En pocas palabras, no solo es estadísticamente imposible que el universo cree la vida accidentalmente, ¡ni siquiera lo intenta!

Un viejo problema

Por supuesto, no soy el primero en hacer esta observación. Charles Darwin consideró y luego descartó el problema hace más de 130 años al afirmar que “… podríamos concebir en un pequeño estanque cálido, con todo tipo de amoniaco y sales fosfóricas, luz, calor, electricidad, etcétera, presente, que un compuesto proteicosic se formó químicamente y se preparó para sufrir cambios aún más complejos; en la actualidad, tal materia se devoraría o absorbería instantáneamente, lo cual no habría sido el caso antes de que se formaran las criaturas vivas”6Darwin está diciendo que hay tanta vida alrededor que podría comerse cualquier evidencia de compuestos de vida parcial. ¿De verdad? ¿Hay tanta vida hambrienta que nunca encontrarías una manzana en descomposición bajo un manzano? Habiendo poseído manzanos, desearía que este fuera el caso. Este abundante planeta produce abundantes alimentos que pueden permanecer al menos el tiempo suficiente para que lo observemos.

Buscando una pista

Los científicos han estado intentando durante algún tiempo inventar experimentos que indiquen que los compuestos naturales podrían generarse aleatoriamente en las circunstancias adecuadas. Los organismos más simples conocidos, las arqueas7, tienen cadenas de ADN de al menos 490.000 nucleótidos8Dado que un nucleótido típico de aproximadamente 25 átomos9, una cadena de ADN de arqueas tendría 1.2 millones de átomos, no todo el organismo, solo su ADN. Los experimentos hasta la fecha tienen resultados menos que espectaculares. Echemos un vistazo a unos pocos.

El experimento de Miller-Urey – 195210

Este experimento consistió en agua caliente, gases primitivos y chispas de descarga eléctrica contenidas en un aparato sellado de recipientes y tubos de vidrio. El resultado fue la creación química de varios aminoácidos, pero en su mayoría glicina, el más simple, con 10 átomos. Hay muchos debates altamente técnicos sobre la validez de este experimento, pero desde nuestro punto de vista, 10 átomos están muy lejos de los 1.2 millones necesario para el ADN de la criatura viviente más simple del mundo.

Por cierto, si la Tierra fuera como las condiciones experimentales, habría tenido enormes erupciones volcánicas liberando dióxido de carbono, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre a la atmósfera en presencia de una actividad de rayos significativa y continua.

El experimento de Joan Oró i Florensa – 196013

Este científico español sintetizó adenina, un componente clave de los ácidos nucleicos, a partir del cianuro de hidrógenoHCN. La adenina es una sustancia química importante en los organismos vivos, pero, nuevamente, solo tiene 15 átomos14. También mostró que los aminoácidos se pueden hacer a partir de reacciones de HCN y amoníaco. Una vez más, aunque importante, los aminoácidos más o menos tienen alrededor de 20 átomos15 cada uno.

Experimento de Jonathan Sutherland – 200916

Este químico británico descubrió reacciones químicas para crear dos de los cuatro nucleótidos que forman el ARN del ácido ribonucleico. “Si los cuatro nucleótidos se formaran naturalmente, se unirían fácilmente para formar una molécula de ARN con una columna vertebral de grupos alternativos de azúcar y fosfato“. Bueno, tal vez. No es tan simple. Estos cuatro nucleótidos pueden modificarse de cientos de formas, ya que se combinan para formar ARN. Las hebras de ARN pueden ser grandes. Por ejemplo, el ARN ribosomal de la arquea tiene alrededor de 4500 nucleótidos17,18. Los nucleótidos de ARN tienen hasta 16 átomos cada uno19.

Su Tierra prebiótica habría sido un estanque cálido disfrutando de la luz ultravioleta 16.

NASA Ames – 201520

“Los científicos de la NASA que estudian el origen de la vida han reproducido uracilo, citosina y timina, tres componentes clave de nuestro material hereditario, en el laboratorio. Descubrieron que una muestra de hielo que contiene pirimidina expuesta a la radiación ultravioleta en condiciones similares al espacio produce estos ingredientes esenciales de la vida”. Entonces, si tienes un montón de pirimidina alrededor de un gran cometa de hielo, es posible que tengas algunos de estos cimientos. Tenga en cuenta que el tamaño de estos compuestos es de 11 átomos.

En este modelo Ames de la NASA, la Tierra primitiva fue golpeada con varios meteoros de hielo grandes empapados en pirimidina cocida en luz ultravioleta.

Así que eso nos pone al día. Más de 50 años de intensa investigación científica han dado lugar a algunos ejemplos dispersos de la posible creación accidental de pequeñas cantidades de algunos bloques de construcción muy simples, cada uno de los cuales no tiene más de 20 átomos. Solo para obtener la porción de ADN de una criatura simple necesitamos alinear más de 1.2 millones de átomos. ¿Dónde están las piezas intermedias y por qué no las vemos?

Es interesante observar que las condiciones sugeridas por la recopilación de todos estos experimentos se excluyen mutuamente. El mismo Sutherland afirma: “las reacciones que hubieran hecho que cada uno de los conjuntos de piezas sean lo suficientemente diferentes entre sí – requiriendo diferentes catalizadores metálicos, por ejemplo – probablemente no habrían ocurrido en el mismo lugar”21.

Oh … un experimento más

Puede estar familiarizado con el Teorema del mono infinito, del cual una formulación es: “Un mono que pulsa teclas al  azar  en un teclado de máquina de escribir durante un tiempo infinito casi seguramente escribirá un texto determinado, como las obras completas de William Shakespeare”22. Bueno, un grupo de la Universidad de Plymouth en Inglaterra entregó una computadora a varios monos para ver qué pasaría. Para ser justos, no pretendía ser un experimento científico sino una demostración artística. Sin embargo, hubo un resultado interesante. Una vez que el mono se imaginó que podían escribir en la computadora, básicamente produjeron varias páginas de la letra “s”23. Entonces, si un ser complejo como un mono no tiene interés en generar combinaciones aleatorias, ¿por qué esperaríamos que la arena, la arcilla y el agua se comporten de manera diferente?

En conclusión

Aquí en la Tierra, vemos compuestos no orgánicos simples de solo unos pocos átomos. Numerosos experimentos ideados para simular condiciones especiales de generación de vida también han generado compuestos de aproximadamente 20 átomos. Pero las criaturas unicelulares vivas más simples tienen miles de millones de átomos. Esta es una brecha enorme y no vemos nada en el medio. Esta brecha indica que la Tierra no es el gran generador de moléculas aleatorias que tendría que ser incluso para intentar una oportunidad de vida accidental.

 

Fuente: Aish.com

Referencias

  1. Enciclopedia Británica; https://www.britannica.com/science/abiogenesis
  2. Sociedad Química Americana; https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.6b00336
  3. Ciencia diaria; https://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150211141238.htm
  4. Aish.com; http://www.aish.com/ci/sam/48970356.html
  5. BioNumbers, Instituto de Ciencia Weizmann; http://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?id=103010&ver=0
  6. “La vida y las cartas de Charles Darwin”, F. Darwin, John Murray, Londres, 1887. P. 18.
  7. Enciclopedia de la vida; http://eol.org/info/457
  8. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. ,   Institutos Nacionales de Salud ; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC240731/
  9. Biología de referencia; http://www.biologyreference.com/Mo-Nu/Nucleotides.html
  10. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. ,   Institutos Nacionales de Salud ; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4089479/
  11. AminoAcidsGuide.com; http://www.aminoacidsguide.com/Gly.html
  12. Universidad de Washington en St. Louis; https://source.wustl.edu/2005/09/calculations-favor-reducing-atmosphere-for-early-earth/
  13. Microbiología internacional; http://scielo.isciii.es/pdf/im/v8n1/necrologica1.pdf
  14. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. ,   Institutos Nacionales de Salud ; https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/adenine
  15. Departamento de Física y Astronomía, Universidad Estatal de Georgia; http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Organic/aminostruct.html
  16. New York Times, 13 de mayo de 2009; http://www.nytimes.com/2009/05/14/science/14rna.html?pagewanted=all&_r=0
  17. Enciclopedia del Nuevo Mundo; http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Ribosome
  18. Wiley, Essential Life Science; http://www.els.net/WileyCDA/ElsArticle/refId-a0000293.html
  19. ThoughtCo; https://www.thoughtco.com/know-the-kinds-of-nucleotides-4072796
  20. NASA; http://www.nasa.gov/content/nasa-ames-reproduces-the-building-blocks-of-life-in-laboratory
  21. Revista de ciencia; http://news.sciencemag.org/biology/2015/03/researchers-may-have-solved-origin-life-conundrum
  22. Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Infinite_monkey_theorem
  23. Los tiempos de Seattle; http://community.seattletimes.nwsource.com/archive/?date=20030509&slug=webmonkeys09

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