Ciencia

¿Cuáles fueron las primeras formas de vida en nuestro planeta?

La vida en la Tierra surgió hace unos 3.800 millones de años, apenas 700 millones de años después de la formación del planeta y bajo unas condiciones ambientales extremas, pero, ¿cuál fue el ser vivo del que venimos todos?
Arquea

El origen de la vida es, sin duda, una de las grandes incógnitas del mundo de la ciencia. Hoy damos por hecho que en el mundo hay millones de especies distintas increíblemente diversas, desde los animales hasta las plantas, pasando por las bacterias o los hongos.

Sabemos que el mecanismo por el que han surgido todas estas especies es la selección natural, es decir, que todos los seres vivos de la actualidad proceden de un antepasado común que fue diferenciándose, en función de las necesidades de la población, en unas especies u otras. Por ello, a lo largo de cientos de millones de años, la vida ha conseguido una diversidad tan asombrosa.

Y ahora, pensemos en lo que significa el concepto de “antepasado común”. Esto implica que debió haber una primera forma de vida, es decir, una entidad que, por primera vez en la historia de la Tierra, rompiera la barrera de la materia puramente química para transformarse en algo biológico.

¿Cómo fue este primer ser vivo? ¿De dónde surgió? ¿Cuándo lo hizo? ¿Cómo se diferenció en otros organismos? ¿Cómo fue la transición de química a la biología? ¿Quién fue el primer habitante de la Tierra? ¿Hubo un ser vivo que llegó a estar solo en el planeta? En el artículo de hoy intentaremos dar respuesta a estas preguntas, teniendo en cuenta que el origen de la vida es (y seguirá siendo) un misterio, al menos parcialmente.

¿Cómo era la Tierra hace 4.500 millones de años?

Para entender cómo apareció la vida y cuáles fueron los primeros seres vivos primitivos, debemos entender el contexto en el que surgió, es decir, cómo era nuestro hogar en el momento de su formación, hace 4.500 millones de años.

De hecho, la última datación sitúa esta fecha en los 4.470 millones de años. El origen de nuestro planeta, como el de todo el sistema solar, procede de una nube de gas, rocas y polvo en continua rotación por el vacío espacial. A lo largo de millones de años, los compuestos que conformaban esta nube, debido a las fuerzas físicas de atracción, fueron creando algo parecido a un disco.

En un punto de este disco, la masa empezó a compactarse enormemente hasta provocar la fusión nuclear de hidrógeno a helio: se había formado el Sol. La inmensa gravedad que generaba nuestra estrella hizo que la materia empezara a girar muy rápido y que se uniera, colisionando y formando masas de rocas y polvo más grandes que quedarían atrapadas por la atracción del Sol.

Y una de estas rocas era la Tierra, aunque no tiene nada que ver con la Tierra que nosotros conocemos. De hecho, nuestro mundo, después de formarse, era una masa incandescente que empezó a deshacerse en lava debido a las altísimas temperaturas. A pesar de que había masas sólidas, la lava las fundía, por lo que básicamente nuestro planeta era una masa de lava que flotaba en el espacio.

Sin embargo, lentamente la Tierra empezó a enfriarse, y cuando la temperatura superficial descendió hasta los 1.600 °C, esta capa exterior se solidificó formando la corteza terrestre. Pero que esto no nos engañe, la Tierra seguía siendo un ambiente totalmente inhóspito, simplemente ahora ya no era una “bola” de lava.

Y es que al no haber atmósfera, sufríamos el impacto continuo de meteoritos, los cuales, según diversas teorías, fueron los vehículos de entrada de agua en nuestro planeta. De hecho, se estima que más del 60% del agua de la Tierra viene del espacio.

Lo que también es interesante es que la actividad volcánica en la Tierra era increíblemente intensa. Y esto, por irónico que parezca, fue lo que hizo posible el nacimiento de la vida. Y es que gracias a los gases que emanaban de estos volcanes se formó una atmósfera primitiva. Pero, de nuevo, que esto no nos haga pensar que la Tierra ya se parecía a la de ahora. Ni mucho menos.

Su composición era básicamente hidrógeno, helio, metano, amoníaco, gases nobles (como el argón y el radón) y muy poco (por no decir prácticamente nada) oxígeno. No hace falta decir que esta mezcla de gases sería totalmente tóxica para cualquier ser vivo actual. Pero esto no impidió que, bajo unas condiciones totalmente extremas, la vida encontrara un camino.

Y este camino apareció gracias, de nuevo, a los volcanes. Durante las erupciones, el oxígeno y el hidrógeno, por el hecho de estar a muy altas temperaturas, se fusionaron para dar lugar al vapor de agua (recordemos que una molécula de agua se forma con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno), el cual se condensaba al ascender por la atmósfera primitiva, generando así las primeras lluvias.

Volcán

La corteza terrestre siguió enfriándose hasta hacer posible la presencia de agua líquida en su superficie, formando mares y océanos muy distintos a los de la actualidad en cuanto a composición, pero ya había agua. Y en el momento en el que hay agua líquida, ya no importa si la atmósfera es inhóspita: la vida encuentra el camino.

¿Cuál es el origen de la vida?

Junto con cómo apareció el Universo, esta es una de las grandes preguntas de la ciencia. Todavía no hay una respuesta clara. Es más, seguramente nunca la tendremos. Pero sí que tenemos distintas teorías que explican, aunque no puedan confirmarse del todo, cómo fue posible que surgieran los primeros seres vivos.

Antes ya nos hemos puesto en contexto. Estamos en una Tierra que, después de unos 500 millones de años de su formación, ya tiene una corteza superficial, hidrosfera (capas de agua líquida) y una atmósfera que nos separa del vacío espacial. Aunque esta atmósfera sea tóxica para nosotros, no significa que tenga que serlo para todas las formas de vida. La vida, pues, ya tenía todo lo que necesitaba para aparecer.

Pero, ¿surgió de la nada? Ni mucho menos. En el mundo de la ciencia, no hay sitio para los trucos de magia. Y la teoría de la generación espontánea está más que rechazada, por no hablar del origen creacionista (por la mano de Dios) de la vida.

Tenemos que ir en busca de “la célula más simple del mundo”, aquella que, al igual que los virus están en la frontera entre lo “vivo” y lo “no vivo”, tenía que estar en la frontera entre lo químico y lo biológico.

La naturaleza no entiende de clasificaciones. Los únicos que nos esforzamos en encontrar la diferencia entre vivo y no vivo somos nosotros. Y entender que no existe un punto concreto en el que “se formó la vida” es clave para comprender el origen de la misma.

Sin entrar en debates filosóficos, la vida apareció por simple casualidad. Distintas moléculas químicas presentes en los océanos primitivos fueron uniéndose hasta que, por simple azar, dieron lugar a una estructura con un material genético con una membrana que lo protegía. Pero no hay un punto concreto en el que se pueda decir “este fue el primer ser vivo”.

Es más, las últimas investigaciones indican que la vida pudo aparecer en muchos lugares distintos, de formas muy diferentes y en momentos también distintos, surgiendo y desapareciendo periódicamente hasta que consiguió establecerse.

Y esto se estima que ocurrió hace unos 3.800 millones de años, pues es el tiempo que tienen unas rocas encontradas en Groenlandia y Quebec (Canadá) en las que se encuentran “marcas” de reacciones biológicas, las más antiguas de las que se tiene constancia. Esto significa que hace 3.800 millones de años ya había seres vivos en la Tierra. Pero, ¿cuáles fueron? ¿Cómo se formaron? A continuación lo vemos.

¿Cómo se formaron los primeros seres vivos?

Ahora que ya hemos visto cómo era la Tierra en una edad tan primitiva y hemos entendido que no hubo una generación espontánea de la vida, sino una mezcla de compuestos químicos al azar, podemos pasar a analizar exactamente cómo (aparentemente) se formaron los primeros seres vivos.

Para descifrarlo, los biólogos tuvieron que preguntarse cuáles son los componentes imprescindibles que necesita una célula para mantenerse viva. Y es que, por lógica, los primeros seres vivos tenían que ser también los más simples. Y encontraron la respuesta: proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estos tres ingredientes, juntos, son suficiente para dar lugar a la vida. Evidentemente, no como la que conocemos ahora, con su increíble complejidad, pero sí a la que tuvo que funcionar como precursora de todas las demás.

A través de unos mecanismos que siguen sin entenderse del todo, en estos océanos primitivos, las distintas moléculas que se encontraban en él se “mezclaron” para dar lugar a moléculas estructuralmente más complejas y de naturaleza orgánica. Estas eran los precursores de las proteínas, de los lípidos y de los ácidos nucleicos.

En este sentido, se cree que la vida empezó en las fuentes hidrotermales submarinas, de las que emanaban compuestos sulfurosos y que hicieron posible las primeras reacciones químicas relativamente complejas entre moléculas. Estas proteínas, lípidos y ácidos nucleicos reaccionaron entre ellas para, por simple casualidad, juntarse en unas estructuras que podrían haber sido simplemente una molécula química más, pero resultaron adoptar una naturaleza biológica.

Las proteínas y los lípidos desarrollaron una estructura que “almacenaba” a los ácidos nucleicos. Esta primera estructura primitiva fue desarrollándose hasta que estas tres moléculas se volvieron “dependientes” las unas de las otras. Se había establecido, pues, la primera relación simbiótica de la historia, aunque todavía estábamos en la frontera entre la química y la biología.

Sea como sea, y sin intentar encontrar un punto exacto en el tiempo en el que apareciera una primera forma de vida, se formó una estructura orgánica (decimos orgánica porque las moléculas tenían un esqueleto de carbono, que es el pilar de la vida) en la que estos ácidos nucleicos desarrollarían la increíble capacidad de replicarse, generando copias de sí mismos. En este momento, teníamos ya lo que conocemos como material genético.

Estas primeras formas de vida tenían unos ácidos nucleicos conocidos como ARN, el cual es el precursor de nuestro ADN. Este ARN, pese a ser primitivo, permitió la expresión de genes que dieron lugar a la síntesis de proteínas y otras moléculas. En el momento en el que unas estructuras orgánicas eran capaces de replicar un material genético y de relacionarse (entre comillas) con el medio exterior, se había formado la vida en la Tierra.

ARN
Cadena de ARN.

Pero, ¿sabes lo más asombroso de todo? Que estas primeras formas de vida siguen entre nosotros. Son las arqueas. Unos seres vivos similares a las bacterias pero más simples en cuanto a fisiología y estructura. Y debe ser así, pues son los precursores de la vida.

Y es precisamente en esta sencillez donde radica el hecho de que puedan adaptarse a cualquier ambiente, por extremo que sea. Pudieron vivir en un momento en el que no había oxígeno, prácticamente no había materia orgánica de la que “alimentarse” y las condiciones eran totalmente inhóspitas.

Sea como sea, estos organismos unicelulares (formados por una sola célula) fueron los primeros habitantes de la Tierra, hace ahora 3.800 millones de años. Fueron evolucionando dando lugar primero a las bacterias, que seguían siendo organismos unicelulares, pero que desarrollaron un nivel de complejidad mucho mayor.

Estas primeras formas de vida oxigenaron la atmósfera e hicieron posible la aparición de organismos capaces de respirar el oxígeno, como nosotros y la mayoría de seres vivos de la actualidad.

Hace 1.800 millones de años, estas células, conocidas como procariotas, consiguieron un éxito evolutivo increíble, que consistió en almacenar el material genético dentro de un núcleo, sin que tuviera que estar “flotando” por el citoplasma. Esto permitió que la complejidad siguiera aumentando exponencialmente, hasta dar lugar a la increíble diversidad actual.

Pero lo que es importante tener en cuenta es que la vida viene de unos organismos unicelulares similares a las bacterias y que reciben el nombre de arqueas, las cuales fueron capaces de replicar su material genético y de consumir energía para generar materia pero también de consumir materia para generar energía. A partir de estas formas de vida primitivas venimos nosotros y todos los otros seres vivos con los que compartimos hogar.

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