ElDiseño: Hipótesis del Mundo de ARN

De sustancias químicas a códigos en el origen de la vida: ¿Un puente demasiado lejano?

Una comunicación de la Universidad de Carolina del Norte, «New evidence emerges on the origins of life on Earth», comienza con un eco deliberadamente bíblico. Nos imaginamos a dos científicos de la UNC suspendidos sobre las aguas de la sopa primordial:

En el principio había unas sustancias químicas simples. Y produjeron aminoácidos que en su momento llegaron a ser las proteínas necesarias para crear unas células simples. Y las células simples se convirtieron en plantas y animales. Investigaciones recientes están desvelando cómo la sopa primordial creó los bloques constructivos, los aminoácidos, y hay un consenso científico extendido acerca de la evolución desde la primera célula a las plantas y a los animales. Pero sigue siendo un misterio cómo los bloques constructivos fueron ensamblados la primera vez para formar las proteínas que formaron la maquinaria de todas las células. Ahora, dos científicos veteranos de la Universidad de Carolina del Norte —Richard Wolfenden, PhD, y Charles Carter, PhD— han arrojado nueva luz sobre la transición desde los bloques constructivos hasta la vida hace como 4 mil millones de años. [Énfasis añadido.]

Es encomiable que reconozcan el «misterio» en conseguir proteínas a partir de bloques constructivos. En realidad, este es el quid de la cuestión, ¿no? La clave reside en el mensaje, no en meramente las letras. Así, dejemos de lado la cuestión de la evolución de plantas y animales a partir de células simples mediante selección natural. Dejemos de lado la cuestión de si un «consenso científico extendido» tiene mucho peso en la filosofía de la ciencia. E incluso vamos a concederles su «sopa primordial» sin quejarnos del problema de la dilución y otras cuestiones relacionadas.

Aquí está la dificultad que Wolfenden y Carter tratan de abordar: pasar de las «sustancias químicas simples» al LUCA (siglas en inglés correspondientes a Último Antepasado Común Universal). Supongamos que la evolución darwinista puede llevar de LUCA a Lucy o a cualquier otro animal complejo o a un humano. Esto nos deja con un planteamiento claro y definido: cómo pasar de sustancias químicas simples al LUCA. Carter y Wolfenden son los respectivos autores principales de artículos aparecidos en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, uno de ellos sobre los efectos de la temperatura sobre los aminoácidos, el otro sobre el origen de los códigos químicos, que proporcionan los detalles.

El comunicado periodístico emitido por la UNC contiene una sorpresa que puede desagradar a otros investigadores dedicados a estudiar el origen de la vida: el hundimiento de la «problemática» teoría del mundo del ARN.

Sus descubrimientos, publicados en artículos complementarios en Proceedings of the National Academy of Sciences, se enfrentan a la problemática teoría del «mundo del ARN», que postula que el ARN, la molécula que en la actualidad desempeña funciones en la codificación, la regulación y la expresión de genes,se elevó a sí misma desde la sopa primordial de aminoácidos y sustancias químicas cósmicas para dar origen al principio a cortas proteínas llamadas péptidos, y luego a organismos unicelulares.

Wolfenden y Carter argumentan que el ARN no funcionó solo; de hecho, no era más probable que el ARN catalizase la formación de los péptidos de lo que era que los péptidos catalizasen la formación del ARN.

«Nuestro trabajo expone que la estrecha vinculación entre las propiedades físicas de los aminoácidos, el código genético y el plegado de las proteínas fue probablemente esencial desde el principio, mucho antes que llegasen unas moléculas grandes y sofisticadas a la escena», declaraba Carter, profesor de bioquímica y biofísica en la Facultad de Medicina de la UNC. «Esta estrecha interacción fue probablemente el factor clave en la evolución desde los bloques constructivos a los organismos».

Este descubrimiento añade una nueva capa a la historia de cómo la vida evolucionó hace miles de millones de años.

De modo que han rechazado el mundo del ARN. Pero, ¿van realmente a pasar desde la sopa al LUCA con un solo salto? Se aventuran a lo que Carter llama «el desierto del conocimiento» de lo que vino antes de un antecesor capaz de selección natural. «Ni tan siquiera hemos sabido cómo explorarlo», observa. Para conseguir «complejidad a partir de la simplicidad», van a pensar acerca de «interacciones entre aminoácidos y nucleótidos que llevaron a lacocreación de las proteínas y del ARN».

Wolfenden examina las propiedades físicas de los veinte aminoácidos y cómo responden a las temperaturas. Como los autores creen que era más cálido en los tiempos de la sopa primordial, quería asegurarse de que reaccionaban en los pliegues proteínicos de la misma manera que lo hacen en los medios modernos, con independencia de tamaño y de polaridad. Lo hacen, incluso a 100°C.

Una serie de experimentos bioquímicos con aminoácidos realizados en el laboratorio de Wolfenden estableció que dos propiedades —los tamaños así como las polaridades de los aminoácidos— eran necesarias y suficientes para explicar el comportamiento de los aminoácidos en proteínas plegadas y que esas relaciones también se mantenían a las temperaturas más altas de la Tierra hace 4 mil millones de años.

Este no es un punto polémico, porque es de aplicación a proteínas plegadas (que ya existen), y no tiene nada que ver con códigos o con antepasados comunes. Como tal, es sólo de interés académico para los bioquímicos. Así, podemos pasar ahora al artículo sobre el origen de los códigos. Aquí, Carter y Wolfenden atacan la cuestión fundamental:

El segundo artículo de PNAS, bajo la dirección de Carter, examina cómo las enzimas llamadas aminoacil-ARNt sintetasas pasaron a reconocer el ácido ribonucleico de transferencia, o ARNt. Estas enzimas traducen el código genético. ...

«Que la codificación genética se desarrollase en dos etapas sucesivas —donde la primera fuerelativamente simple— puede ser una razón por la que la vida pudo surgir mientras la tierra era todavía bien joven», observaba Wolfenden.

Un código más primitivo, que capacitó a los péptidos codificados más primitivos ligar el ARN, pueden haber proporcionado una ventaja selectiva decisiva. Y este primitivo sistema pudo luego experimentar unproceso de selección natural, lanzando una forma de evolución nueva y más biológica.

Esta estrategia de dividir para vencer, que designan como «mundo de los péptidos y el ARN», en lugar de un «mundo de solo ARN», se enfrenta con unos retos desmoralizadores que el comunicado de la UNC pasa de puntillas. Carter y Wolfenden son conocedores de que las modernas aminoacetil-ARNt sintetasas (aaRS) incorporan dos códigos: el código proteínico y el código genético. Este conjunto de veinte enzimas sabe a qué aminoácido debe vincularse en un extremo de una molécula de ARN de transferencia (ARNt), basado en el codón triplete que lee en el otro extremo. Es como traducir el español al chino. Un mensaje codificado ya es cosa compleja, pero la capacidad de traducir de un lenguaje a otro es marca de un diseño inteligente. Veamos como ellos «naturalizan» este proceso.

Una clave de la tesis de Carter es que unas hipotéticas sintetasas que designa como «Urzimas» (ur = primitivo) podrían unir aminoácidos a brazos aceptores de ARNt, incluso sin los anticodones en el otro extremo. «Urzimas sintetasas acilan ARNts cognados incluso sin dominios de unión de anticodones, en conformidad con la posibilidadde que el reconocimiento del brazo aceptor precedió al reconocimiento del anticodón». Aquí, él trata de conseguir el código proteínico de un solo salto. Este código experimenta una especie de selección natural primitiva, explica él, ordenando los aminoácidos por tamaños, grado hidrofóbico, u otras propiedades puramente fisicas. Pero se trata solamente de una «ventaja selectiva potencial», observa el artículo:

Los aminoácidos de clase I permitieron la formación de núcleos no polares y los aminoácidos de clase IIpoblaron las superficies de las proteínas globulares. Sería de esperar que la vinculación entre clases surgiendo de sus linajes de sentido/antisentido simplificaría la búsqueda de alfabetos reducidos de aminoácidos que pueden haber estado en uso durante la primitiva evolución de las proteínas,conduciendo al código genético universal.

¿Ventaja selectiva para quién? ¿O para qué? Aquí tenemos que hacer una pausa y formular preguntas serias. En este escenario, algunas semi-sintetasas que no reconocen anticodones «permiten» la formación de núcleos no polares. Otros aminoácidos forman pegotes en sus superficies. ¿Tenemos acaso proteínas funcionales aquí? No, tenemos pegotes de aminoácidos. No estamos ni siquiera seguros de que sean homoquirales, como tienen que serlo para funcionar. Se trata sólo de pegotes aleatorios de detritos en una sopa primordial, sin rima ni razón para existir aparte de alguna clase de ordenación por tamaños. No hay ninguna ventaja selectiva. Uno podría conseguir más o menos de ciertas clases de tamaños, pero si los pegotes no desempeñan ninguna función, carecen de todo sentido. No hay código. No hay mensaje alguno que les indique que deben hacer. No hay siquiera ningún código genético aún: el «reconocimiento» de ADN-a-codón-a-anticodon que tiene que estar asociado con un reconocimiento del brazo aceptor.

¿«Búsqueda», dicen ellos? Sin inteligencia, no existe ninguna «búsqueda de alfabetos reducidos de aminoácidos». No hay razón alguna por la que «puedan haber estado en uso» por ni para nada. ¿Por qué iba esto a «conducir al código genético universal»? Contemplemos una de aquellas máquinas que pueden ordenar pelotas de golf en una curva de distribución normal. ¿Acaso la pelota de golf en la columna central tiene una «ventaja selectiva» por estar ahí? No. Está ahí sencillamente debido a leyes gravitatorias y probabilidades. No hay función. No hay significado. El mecanismo natural de Carter de ordenación de aminoácidos adolece del mismo problema conceptual: él puede imaginar una ordenación de la población por tamaños o propiedades de las cadenas laterales, pero esto es el final de la línea si los pegotes no hacen nada.

La codificación de los brazos aceptores puede haber conferido una ventaja selectiva al distinguir entreaminoácidos más pequeños y mayores e identificar cadenas con ramificaciones β, alifáticas y carboxiladas. La Fig. 4 exhibe como sólo cadenas laterales pequeñas ajustan entre péptidos y bases de ARN, mientras que las cadenas laterales que se proyectan alejándose del ARN no están así constreñidas. La codificación del tamaño de los aminoácidos podría así haber ayudado a conservar estos patrones en transiciones a partir de una propuesta especificación directa estereoquímica a una codificación de triplete. La propensiónconformacional de cadenas con ramificaciones de cadenas laterales β podrían similarmente haber favorecidoestructuras secundarias β.

En el mejor de los casos, consigue montones de aminoácidos con propiedades y pliegues similares. Esto no es seleccionar; es sencillamente ordenar. Uno puede encontrar esto en lechos de ríos donde rocas de diferentes tamaños se ordenan en capas. Estos «patrones» quedan incluso «conservados», pero esto no constituye ni un código ni una especificación. ¿No queda claro que su transición de una «especificación directa estereoquímica a una codificación de triplete» no es real? Es sólo una «propuesta».

Esto es suficiente para refutar la hipótesis, pero ellos prosiguen. Reconocen que «el brazo aceptor y las bases de los anticodones componen unas especificaciones plenas, complementarias e independientes para los 20 aminoácidos canonicos al codificar, respectivamente, para tamaño y polaridad». Una especificación codificada plena es una marca de diseño inteligente, y dos especificaciones plenas codificadas e independientes para los mismos aminoácidos dan una plena certidumbre —especialmente cuando tenemos maquinaria que puede leer una especificación y traducirla a la otra especificación.

Además, los códigos se tienen que replicar de manera exacta, o se desvanecen rápidamente debido a una «catástrofe debida a errores». ¿Cómo surgió la corrección de errores? Pero estamos haciendo una digresión.

Al final del artículo, los científicos de la UNC pasan por alto la cuestión más importante: la conexión del código proteínico con el código genético. (Esto es en adición a algunos otros problemas con su escenario péptidos/mundo del ARN.) Vale la pena observar este malabarismo, con sus admisiones de ignorancia, gestualidades y una pasada lateral a jugadores en la banda:

Aunque no estamos en posición de abordar la cuestión acerca de cómo los brazos aceptores del ARNt aminoacetilado pudieran haberse alineado de acuerdo con un ARNm primordial en ausencia de anticodones, Rodin y Ohno sugerían que brazos aceptores de ARNt reconstruido exhiben señales de secuencias complementarias. Nuestros resultados reavivan la posibilidad de que tal complementariedady/o emparejado de bucles laterales pudieran haber alineado los brazos aceptores acilados, anticipando el ensamblaje de péptidos en conformidad a un mensaje.

Este párrafo socava todo lo que ha venido antes. Deshincha todo el bombo en el comunicado. Acaban de admitir que no saben como conectar el código proteínico con el código genético. Introducen algunas especulaciones de otros investigadores. Intentan «reavivar la posibilidad» de que sucedió algo afortunado. Luego atribuyen «anticipación» a moléculas ciegas en una sopa. Y luego aparece esta frase tan cargada de significado: «en conformidad a un mensaje».

Esto, la única mención de la palabra mensaje en el artículo, es precisamente la cuestión central. Un mensaje, escrito en el ADN, se transcribe a ARN mensajero. El ARNm transporta este mensaje a la familia de enzimas aaRS, que traducen fielmente el mensaje al código proteínico. Los ARNs de transferencia acilados son portadores de ambastraducciones al ribosoma, que lee el ARNm y simultáneamente ensambla los aminoácidos a proteínas que conviertenel mensaje a función plegándose para formar máquinas moleculares. Y esto no es todo: esas máquinas interaccionan en sistemas, regulados por capa sobre capa de especificaciones, mensajes y funciones. Por todas partes de la célula, sistemas de corrección de errores operan para impedir la pérdida o corrupción del mensaje.

«En conformidad a un mensaje». Con esas palabras se les escapa la realidad ineludible del diseño inteligente de la vida.

Imagen: © Stephen Coburn / Dollar Photo Club.

El origen de la vida hace frente a cuatro paradojas

Una sola de estas barreras ya sería suficiente para descartar un origen materialista de la vida, pero un veterano investigador sobre el origen de la vida reconoce cuatro paradojas en la investigación acerca del origen de la vida que nunca se han podido resolver.

«Nuestro grupo, actualmente, vende joyería de origen de la vida», bromeaba Bonner, con motivo de la entrevista en la que reconoce unos problemas fundamentales para la tesis de un origen materialista de la vida. En la ilustración, peridotos tallados, cortesía de Aomai

Susan Mazur, una periodista favorable a nuevas ideas acerca de la evolución, realizó una entrevista a Steve Benner (Universidad de Florida) para la publicación Huffington Post acerca de una Conferencia de Investigación de Gordonque presidirá en enero, llamada «Orígenes de la Vida». Ella y Benner concuerdan en que «nuestro tiempo pide más transparencia» en este campo. Benner se mostró bien transparente acerca de cuatro barreras que él designa como «paradojas» que siguen planteando un desafío para llegar desde sustancias químicas a un replicador darwiniano. Y admite francamente la quiebra en todas cuatro:

Hemos fracasado en proporcionar de ninguna manera continua una receta que nos lleve de las moléculas simples que sabemos que estaban presentes en la Tierra primitiva al ARN. Hay un modelo discontinuo que tiene muchos componentes, mucho de los cuales tienen soporte experimental, pero nos enfrentamos con estas tres o cuatro paradojas, de las que tú y yo hemos hablado en el pasado. Laprimera paradoja es la tendencia de la materia orgánica a degenerar y a producir alquitrán. Si se puede evitar esto, se puede comenzar a ensamblar cosas que no sean alquitranadas, pero entonces nos encontramos con el problema del agua, que se relaciona con el hecho de que cada enlace interesante que quieres establecer es termodinámicamente inestable respecto del agua. Si puedes resolver este problema, te encuentras con el problema de la entropía, que cualquiera de los componentes constitutivos estará presente en baja concentración; por tanto, para ensamblar una gran cantidad de estos componentes necesitas un ARN tipo gen —de 100 nucleótidos de longitud— que luche contra la entropía. Y el cuartoproblema es que incluso si puedes resolver el problema de la entropía, te encuentras una paradoja de que las enzimas del ARN, que quizá tengan actividad catalítica, será más probable que tengan una actividad en el sentido de destruir el ARN en lugar de crear ARN.

Benner seguía diciendo que: «Encontramos toda clase de problemas para conseguir una conducta que encontremos útil, por no decir que darwiniana, en todo esto». Todo lo que puede hacer es esperar que la Conferencia de Gordon produzca algo. A partir de aquí, la entrevista descendió a cuestiones de financiación. «Nuestro grupo, actualmente, vende joyería de origen de la vida», bromeaba. «Los minerales que crean el borato y el álcali y el fosfato son minerales como turmalina y apatita y peridoto». Es de esperar que las joyas hayan sido diseñadas inteligentemente.

Benner, te llamamos. Te pedimos que dejes el bando oscuro y vengas a la luz. La transparencia no funciona en las tinieblas. Tú sabes que todos los problemas que has mencionado son viejos problemas acerca de los que tus colegas se han estado quejando durante décadas. Hace casi diez años ya dijiste que los problemas son tan abrumadores que casi te hacen querer hacerte creacionista (Ver Experto en el origen de la vida bromea sobre volverse creacionista). Ahora sigues preocupado con cuatro «paradojas» (mejor dicho, refutaciones del materialismo) que no están más cerca de su resolución después de toda una vida de esfuerzos (Ver Los astrobiólogos comparten su ignorancia en AbSciCon). Pero, incluso si resolvieses estas cuatro (esperando contra toda esperanza), el mecanismo de «las cosas pasan porque sí» del darwinismo no puede llevar un replicador simple más allá del ARN, como acabas de indicar tú mismo. Deja de distraer al público con historias fáciles para la prensa acerca de boro procedente de Marte (28/08/13) y de peces de hidrógeno nadando en los mares de metano de Titán (31/01/05) y haz frente a la realidad.

Pues sí, hazte creacionista. ¿Por qué no? ¿Qué te detiene? ¿El miedo a las burlas de tus colegas? Esto, desde luego, sucederá, pero, ¿qué es más importante, la verdad o tus sentimientos? Y ahora, otra conferencia de tus viejos colegas donde comparten su ignorancia no conseguirá nada (como una anterior de la que informamos el 6 de mayo de 2008). Actúa de manera valiente, amigo. Haz lo correcto. No hay nada en ciencia ni en filosofía que exija a un científico que se rompa la cabeza contra el muro de un naturalismo estéril. Tú tienes un buen conocimiento de filosofía y de química orgánica, y sabes de qué va la cosa. Probablemente, además, ya tienes suficientemente capacidad económica para no depender de nadie. Además, los creacionistas no se están enfrentando a diario contra la realidad. ¿O quieres llegar al final de tu vida con un fracaso total en tus esfuerzos? Sal de esto. Harás muchos nuevos y mejores amigos en la luz, y ademáspodrás mantener tu racionalidad.

Destruyendo las pruebas sintéticas del Mundo del ARN

En junio de 2005, el biofísico David Deamer y colegas visitaron un estanque de agua calentado por actividad volcánica en la península rusa de Kamchatka. Los científicos creían que el agua era estéril y que el volcanismo había eliminado todas las señales de vida. «Darwin proponía que la vida había comenzado en “un pequeño estanque caliente” ... Estamos poniendo a prueba su teoría en un “pequeño charco caliente”», explicaba Deamer en una reunión de la Royal Society en Londres en Febrero de 2006. Este grupo vertió una «sopa primordial» de proteínas, ADN y membranas celulares en el estanque, y esperaron a ver qué iba a suceder.

«Cuando los científicos sacaron muestra del agua después de unas pocas horas, se quedaron sorprendidos al ver que la mayor parte del material añadido había desaparecido. Los análisis revelaron que los ingredientes desaparecidos se habían unido con la arcilla que revestía el pequeño estanque. Las moléculas “quedan bloqueadas, de modo que no pueden interactuar”, dice Deamer. Como resultado, sigue diciendo Deamer, los calientes estanques volcánicos pueden ser puntos inverosímiles para el primer ensamblaje de pequeños fragmentos de la vida.» (Fuente aquí)

David Deamer vierte una «sopa prebiótica» de sustancias químicas y bioquímicas en un estanque volcánico en Kamchatka, Rusia, para ensayar una hipótesis acerca del origen de la vida. (fotografía por Tony Hoffman, fuente aquí)

Con esta anécdota comienza Robert Shapiro su reseña del último libro de Deamer: First Life: Discovering the Connections between Stars, Cells, and How Life Began [La primera vida: Descubriendo la conexión entre las estrellas, las células, y el origen de la vida]. De hecho, Deamer también se refiere a esto en el libro, y lo describe como «una confrontación con la realidad». Esto le enseñó que los sistemas naturales son totalmente diferentes del laboratorio, y aunque se han publicado numerosos artículos de investigación sobre abiogénesis de laboratorio, los autores no han llegado a captar el principio de que «no podemos trasladar los resultados conseguidos en el laboratorio a los escenarios naturales».

«Debido a que podemos conseguir que ciertas reacciones funcionen en condiciones controladas de laboratorio, advierte él, no sigue que en la Tierra prebiótica acontecieran ningunas parecidas. Podríamos pasar por alto algo que se hace evidente cuando tratamos de reproducir las reacciones en un escenario natural. Esta sugestiva »observación explica por qué el campo del origen de la vida ha sido parco en progresos durante el último medio siglo, y en cambio la biología molecular ha prosperado».

El enfoque teórico dominante actual acerca de la abiogénesis es el que se conoce como el mundo del ARN. La idea básica es que en la era arqueana de la Tierra Primitiva apareció espontáneamente una hebra de ARN. Esta molécula de ARN tenía la capacidad de autorreplicación. Shapiro dice: «La ventaja de esta idea es que la formación de sólo un polímero sería todo lo necesario para conseguir el comienzo de la vida. La desventaja es que un suceso como este sería abrumadoramente improbable». Hay problemas químicos ya para conseguir la hebra de ARN, pero encima de esto están los problemas de conseguir la replicación. Esta es la razón de que algunos científicos han decido abandonar el paradigma del Mundo del ARN e intentan desarrollar una perspectiva bastante diferente.

«Por ejemplo, no se encuentran nucleótidos en la naturaleza aparte de en organismos o en síntesis de laboratorio. Para construir una hebra de ARN se necesitaría altas concentraciones de cuatro nucleótidos concretos en el mismo lugar, con exclusión de otros. Si este es un prerrequisito de la vida, entonces es un fenómeno fuera de lo corriente, excepcional en el universo. Como alternativa, otros científicos (entre los que me incluyo) han sugerido que la vida comenzó sin la presencia de polímeros; que, en lugar de ellos, la herencia biológica y la catálisis comenzaron con monómeros».

De modo que el libro de Deamer emprende labrar un nuevo surco. Él considera que la célula ha de venir primero, de modo que busca maneras para construir un compartimiento similar a una célula. No le gusta la sugerencia de que esto debió suceder en una fuente hidrotermal submarina, porque considera el agua marina como un estorbo, no un activo. Y él intenta, en el interior de esta estructura a modo de célula, formar un polímero autorreplicante.

«La tesis de Deamer diverge del concepto estándar del Mundo de ARN. Él se centra no en la generación de un polímero desnudo similar al ARN, sino en la formación de un compartimiento simple de tipo celular o vesícula. Las células modernas están circundadas por una membrana grasa compleja que impide pérdidas. Se ha conseguido producir vesículas con propiedades parecidas en el laboratorio usando ciertos ácidos grasos. Deamer mantiene que la formación espontánea de vesículas en las que se podría incorporar ARN, fue un paso crítico en el origen de la vida. Desafortunadamente, su teoría retiene la improbable generación de polímeros autorreplicantes como el ARN.»

Este último comentario de Shapiro desvela que no se siente muy atraído por la propuesta alternativa de Deamer. Pero también sabe que una reseña no es la mejor plataforma para promocionar su propia propuesta alternativa. De modo que la conclusión insiste en pedir más realismo acerca de los defectos del Mundo del ARN y menos pensamientos deductivos acerca de la naturelza de la geoquímica arqueana.

«No obstante, la percepción de Deamer desinfla las pruebas sintéticas expuestas en numerosos artículos que prestan apoyo al Mundo del ARN. Y él concluye First Life convocando a la construcción de nuevo conjunto de simuladores que se ajusten más estrechamente a las condiciones de la Tierra primitiva. Desafortunadamente, las sustancias químicas que él sugiere para su inclusión están tomadas de la biología moderna, no de la antigua geoquímica. Deberíamos dejar que la naturaleza nos informe, en lugar de imponer nuestras ideas sobre ella.»

Este es un buen consejo para todos los estudiosos de la historia de la tierra. Puede que haya un consenso acerca del Mundo del ARN, pero no es un consenso fundamentado sobre datos. Esta propuesta tiene el respaldo de pruebas sintéticas extraídas de experimentos irrealistas de laboratorio, lo que expone todas las señales de un dogmatismo que impone sus ideas sobre la naturaleza. En nuestro actual estado de comprensión de las cuestiones involucradas, es tan sólo realista reconocer la provisionalidad de todas las actuales teorías sobre la abiogénesis.

Naturalmente, los experimentos de laboratorio se realizan con materiales seleccionados, bajo condiciones extremas de regulación y control de su adición en las distintas fases diseñadas del proceso, y de las concentraciones, temperaturas, y presiones de cada una de dichas etapas, a fin de conseguir los fines propuestos. En suma, cada experimento de laboratorio es una exhibición de Diseño Inteligente.

Astrobiology: Life's beginnings [Astrobiología: El origen de la vida]
Robert Shapiro
Nature, 476, 30-31, (04 August 2011) | doi:10.1038/476030a

Resumen: Robert Shapiro sobre un recordatorio de que los experimentos de laboratorio no siempre pueden trasladarse a la naturaleza.

Reseña bibliográfica: First Life: Discovering the Connections between Stars, Cells, and How Life Began [La primera vida: Descubriendo la conexión entre las estrellas, las células, y el origen de la vida], David Deamer, University of California Press: 2011. 288 pp. ISBN: 9780520258327

Véase también:

Luskin, C. Presto! The Origin of Life in Four Surprisingly Easy Steps [¡Presto! El origen de la vida en cuatro pasos sorprendentemente fáciles], Evolution News & Views, 8 de agosto de 2011

Las investigaciones sobre el Origen de la Vida van a la deriva

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Ha visto la luz en Scientific American un importante estudio acerca de la situación de la investigación acerca del origen de la vida. Robert Shapiro, un experto y galardonado químico, investigador oncológico, profesor emérito y autor de libros acerca de este campo, desmitifica el experimento de Miller, el Mundo del ARN y otros experimentos populares como callejones sin salida irreales. Al describir el fantasioso pensamiento de algunos investigadores, decía: «En una forma de vitalismo molecular, algunos científicos han dado por supuesto que la naturaleza tiene unatendencia innata a producir de manera preferente los componentes de la vida en lugar de las huestes de otras moléculas que pueden también surgir de las reglas de la química orgánica».

Shapiro había estado explicando que se pueden formar millones de moléculas orgánicas que no son nucleótidos de ARN. Y éstas no solo son inútiles para la vida, sino que interfieren e interceptan las reacciones beneficiosas. Luego pasaba a describir como la extrapolación a partir del Experimento de Miller produjo una sensación injustificada de euforia entre los investigadores: «Mediante la extrapolación de estos resultados, algunos escritores han dado por supuesto que todos los componentes de la vida se podrían formar con facilidad en experimentos tipo Miller y que estaban presentes en meteoritos y otros cuerpos extraterrestres. Pero no es así», advertía en una sección titulada «La Olla de Sopa está Vacía». Decía que ningún experimento ha producido aminoácidos con más de tres carbonos (la vida usa algunos con seis), y que ningún experimento tipo Miller ha producido jamás ni nucleótidos ni nucleósidos, esenciales para el ADN y el ARN.

Shapiro describió con cierto detalle las difíciles etapas que los químicos organicos emplean para sintetizar los elementos constructivos del ARN, usando condiciones sumamente irreales para la Tierra primitiva. «El tema era la demostración de que los humanos podían producir, aunque de forma muy ineficaz, sustancias que se encuentran en la naturaleza», decía él. «Desafortunadamente, no había ni químicos ni laboratorios en la Tierra primitiva para producir ARN.» Aquí tenemos un ejemplo de cómo los científicos tuvieron que trabajar para producir citosina, una de las bases del ADN:

Citaré un ejemplo de síntesis prebiótica, publicado en 1995 por Nature y reproducido en el New York Times. La base citosina del ARN se preparó con un elevado rendimiento calentando dos sustancias químicas purificadas en un tubo de vidrio sellado a 100 grados centígrados durante un día. Uno de los reactivos el cianoacetaldehído, es una sustancia reactiva capaz de combinar con una cantidad de sustancias químicas comunes que pueden haber estado presentes en la Tierra primitiva. Estas sustancias competidoras fueron excluidas. Se necesitaba una concentración sumamente elevadapara inducir la otra participante, la urea, para reaccionar a una velocidad suficiente para que la reacción tuviera éxito. El producto, citosina, puede autodestruirse por reacción simple con agua. Cuando se rebajó la concentración de la urea, o se dejó que la reacción continuase demasiado tiempo, cualquier citosina formada quedaba destruida a continuación. Esta reacción destructiva se había descubierto en mi laboratorio, como parte de mi investigación continuada sobre daños ambientales sobre el ADN. Nuestras propias células afrontan esto manteniendo un conjunto de enzimas especializadas en reparación del ADN.

Parece haber una acusada diferencia entre el Mundo Real y el imaginario Mundo del ARN. A pesar de esta desconexión, Shapiro describe algo del bombo publicitario que generó el escenario del Mundo del ARN cuando Gilbert lo sugirió por primera vez en 1986. «La hipótesis de que la vida comenzó con el ARN se presentó como una realidad factible, en lugar de como una especulación, en las revistas, los libros de texto y los medios de comunicación», decía él. También describió los aros intelectuales por los que han tenido que pasar los investigadores para conseguir hacer que este escenario funcione: la congelación de océanos, el desecado de lagunas, desiertos secos y otros medios improbables en secuencias específicas para prevenir que las moléculas se destruyesen. Esto equivale a atribuir una conducta de satisfacción de deseos y de cumplimiento de objetivos a objetos inanimados, como Shapiro deja claro con esta pintoresca analogía:

La analogía que viene a la mente es la de un jugador de golf que, tras haber jugado una pelota de golfa través de un campo de golf de 18 agujeros, luego supusiera que la bola también podría jugar por sí misma por el campo en su ausencia. Él ya había demostrado la posibilidad del hecho; solo sería necesario ahora suponer que alguna combinación de fuerzas naturales (por ejemplo, terremotos, vientos, tornados e inundaciones) pudieran producir el mismo resultado, dado el tiempo suficiente. No sería necesario quebrar ninguna ley física para que tuviese lugar la formación espontánea del ARN, pero las posibilidades contrarias son tan inmensas, que la sugerencia implica que el mundo no viviente tenía un deseo innato de generar ARN. La mayoría de los científicos en el campo del origen de la vida que siguen sustentando la teoría de que el ARN fue primero o bien aceptan este concepto (de forma implícita, si no explícita), o bien creen que las probabilidades inmensamente desfavorablesfueron sencillamente vencidas por la buena suerte.

Contemplándolo de forma realista, hay la misma probabilidad de formación de moléculas perjudiciales. Estas funcionarán como terminadoras de cualquier molécula prometedora, dice Shapiro, que luego usa otra analogía. Describe a un gorila tecleando en un enorme teclado que contiene no solo el alfabeto latino, sino también todas las letras de todos los demás lenguajes y todos los conjuntos de símbolos de un ordenador normal. «Las probabilidades de una redacción espontánea de un replicador en el estanque que he descrito se pueden comparar con las de que el gorila redacte, en inglés, una receta coherente para la preparación de chili con carne.» Por esto mismo Gerald Joyce, el mismísmo Mr. Mundo-ARN, y Leslie Orgel, un veterano investigador en el campo del origen de la vida con Stanley Miller, llegaron a la conclusión de que la aparición espontánea de cadenas de ARN en la tierra primitiva «hubiera sido prácticamente un milagro».

Y todas estas malas noticias nos las encontramos justo a mitad del artículo. ¿Acaso nos trae algunas noticias? No todavía; primero tenemos que aceptar la regla fundamental enunciada por el premio Nobel Christian de Duve, que llamó a «rechazar aquellas improbabilidades tan inconmensurablemente elevadas que solo pueden designarse como milagros, fenómenos que caen fuera del ámbito de la indagación científica». Esto excluye comenzar a partir de moléculas complejas como el ADN, el ARN y las proteínas [véase El Origen del Primer Sistema Vivo].

En base a dicho principio, Shapiro abogó por un retorno a escenarios con ciclos medioambientales involucrando moléculas simples. Estos escenarios termodinámicos o de «metabolismo primero» son solo populares entre alrededor de un tercio de los investigadores sobre el origen de la vida en este momento. Entre sus partidarios destacados se encuentran Harold Morowitz, Gunter Wachtershauser, Christian de Duve, Freeman Dyson y el mismo Shapiro. Sus hipótesis también tienen ciertos requisitos que deben cumplir: una fuente de energía, límites, maneras de acoplar la energía a la organización, y un sistema o ciclo químico capaz de crecer y de reproducirse. (Los problemas de la genética y de la herencia se desplazan al futuro en estas teorías.) ¿Y cómo les va? «A lo largo de los años, muchos artículos teóricos han propuesto determinados esquemas basados «metabolismo primero», pero se ha realizadorelativamente poco trabajo experimental en apoyo de los mismos», admite Shapiro. «En aquellos casos en los que se han publicado experimentos, generalmente han servido para demostrar la verosimilitud de etapas individuales dentro de un ciclo propuesto». Además, «la comprensión de las etapas iniciales que llevan a la vida no revelaría los acontecimientos específicos que llevaron a los conocidos organismos de base ADN-ARN-proteína actuales». Como tampoco ningunos ciclos prebióticos verosímiles demostrarían que esto es lo que sucedió en la tierra primitiva. El éxito en los experimentos acerca del «metabolismo primero» solo contribuirían a alimentar la esperanza de que los ciclos prebióticos son creíbles en principio, no que realmente tuvieron lugar.

Sin embargo, el mismo Shapiro tuvo que volver a los milagros que antes había rechazado. «Algún acontecimiento o circunstancia casuales pueden haber llevado a la vinculación de nucleótidos para formar ARN», especula él. ¿Y de dónde vinieron los nucleótidos? ¿Acaso él mismo no había dicho que su formación era improbable hasta lo imposible? ¿Cómo escaparon a la rápida destrucción por el agua? Dejando aparte estos puntos, quizá los nucleótidos sirvieron inicialmente para otros fines y fueron cooptados, por azar, en el sistema de la vida en desarrollo. Sin embargo, exponiendo que estos pensamientos son poco más que un sueño imposible, admite: «Serían necesarios muchos pasos adicionales en la evolución para "inventar" los elaborados mecanismos para la replicación y la síntesis específica de proteínas que observamos en la vida en la actualidad».

Llega ahora el final apoteósico de Shapiro. Para un artículo predominantemente desalentador y crítico, su último párrafo es sorprendentemente optimista. Exponiendo que los escenarios sumamente inverosímiles de grandes moléculas implican un universo desolado, ofrece esperanzas con la alternativa de las moléculas pequeñas. Citando a Stuart Kauffman: «Si todo esto es cierto, la vida es inmensamente más probable de lo que hemos supuesto. No solo estamos en nuestra casa en el universo, sino que hay mucha más probabilidad de que lo estemos compartiendo con compañeros desconocidos».

Actualización Al día siguiente aparecieron cartas al editor en Science,¹ debatiendo las dos teorías principales sobre el origen de la vida. Los signatarios incluían la mayoría de los grandes nombres: Stanley Miller, Jeffrey Bada, Robert Hazen y otros debatiendo con Gunter Wachtershauser y Claudia Huber. Después de tamizar la jerga técnica, el lector se queda con la fuerte impresión de que esencialmente ambos campos se han refutado mutuamente. Del lado de la sopa primordial, los signatarios desmontaron detalles en un artículo emitido por el lado del «metabolismo primero». Las concentraciones de los reactivos y las condiciones especificadas se calificaron como «inverosímiles» y «sobremanera improbables».

Wachtershauser y Huber replicaron que la «teoría de la sopa prebiótica» demanda una «dilatada y poco clara autoorganización en un océano frío y primitivo», que según ellos es más improbable que el medio ambiente volcánico de su propia teoría del «organismo pionero» (metabolismo primero». Es una insensatez esperar que los productos de una sopa prebiótica sobrevivan en el océano, de entre todos los lugares, «donde después de algunos miles o millones de años, y bajo toda manera de diversas influencias, se cree que la magia de la autoorganización generó de alguna manera una primera forma de vida no especificada». Los puñales destellan en la lucha entre las dos principales escuelas.

¹Cartas, «Debating Evidence for the Origin of Life on Earth [El debate de la evidencia acerca del origen de la vida en la tierra]», Science, 16 February 2007: Vol. 315. no. 5814, pp. 937 - 939, DOI: 10.1126/science.315.5814.937c.

Gracias, Robert Shapiro, por poner a descubierto las falsedades con las que nos han estado alimentando durante casi un siglo. El Experimento de Miller, el Mundo del ARN y todo el bombo publicitario de incontables comunicaciones, artículos, divulgaciones en la prensa popular y animaciones de la TV son mitos imposibles. Agradecemos su ayuda en ayudar a revelar por qué todo ha sido una falsedad impuesta con bombo publicitario. Ahora acabe bien su trabajo y expónganos que su modelo no es mejor que el otro.

Usted sabe que no puede quedarse indefinidamente en el campo de las moléculas pequeñas. No ha comenzado a salvar el abismo entre los ciclos metabólicos con pequeñas moléculas e inverosímiles sistemas con grandes moléculas (ARN, ADN y proteínas). Sea cual sea la manera en que usted trate de cerrar el vacío, va a incurrir en las mismas críticas que usted suscitó contra los cuentacuentos del Mundo del ARN. No puede recurrir a la selección natural sin una replicación precisa (véase El Origen del Primer Sistema Vivo).

¡Qué extraño de qué manera esta gente pretende que si pueden simplemente conseguir que unas moléculas tiren de sí mismas hacia arriba hasta la etapa de replicación, las mutaciones y la selección natural asumirán el control del proceso a partir de entonces! ¡Antes que puedas decir 4 mil millones de años ya tenemos bioquímicos investigando!

El artículo de Shapiro es muy valioso para exponer la inmensa diferencia entre el bombo publicitario acerca del origen de la vida y su inverosimilitud —más aun, imposibilidad— en la química del mundo real. Su alternativa es débil y agobiada por las mismas dificultades. Si una bola de golf no va a acabar los agujeros 14 a 18 por sí misma sin necesidad de ayuda, tampoco acabará los agujeros 1-5. Si un gorila no puede teclear una receta en inglés para chile con carne con la ayuda de miles de teclas en un teclado, tampoco podrá teclear una receta para sopa caliente, ni usando solo un 1% de las teclas. Además, ni el gorila ni la bola de golf van a querer encaminarse en el proyecto evolutivo. No podemos atribuir un «deseo innato» a un gorila, a una bola de golf, ni a un planeta estéril de sustancias químicas para producir lenguajes codificados y máquinas moleculares.

Más tarde o más temprano, toda la maquinaria, los replicadores, los códigos genéticos y los complejos procesos de disminución de entropía tendrán que entrar en la cuenta. Cuando Shapiro se dé cuenta de que su alternativa es tan culpable como la que él critica, puede que se nos una un ardiente nuevo defensor del diseño inteligente en nuestras filas. Únase al bando vencedor, doctor Shapiro, antes de caer junto con los perdedores en el agujero negro de las falsedades intelectuales.