Un experimento recrea el mundo sin vida y surgen protocélulas, un paso previo a los seres vivos: “No hay un soplo divino”
Los investigadores, de un laboratorio español, observan por primera vez la aparición de compartimentos junto a los ingredientes básicos de los organismos
El geólogo Juan Manuel García Ruiz cuenta todavía asombrado que él y sus colegas han creado “un protomundo” en su laboratorio, a apenas 1.500 metros de la playa de La Concha, en San Sebastián. Suena trascendental, y lo es, pero se trata de un pequeño recipiente transparente, de tres litros, en el que básicamente han metido un vaso de agua, metano, nitrógeno y amoniaco, añadiendo descargas eléctricas para imitar el salvaje ambiente de la Tierra primitiva. Es una versión más del célebre experimento de Stanley Miller, un químico estadounidense de 22 años que en 1952 demostró que era sencillo crear los ladrillos básicos de los seres vivos en ese caldo primigenio. García Ruiz, sin embargo, se ha topado con una sorpresa mayúscula. En su frasco también han surgido “protocélulas”, unas estructuras que considera la antesala de la vida. “Es alucinante”, proclama.
El investigador, nacido en Sevilla hace 71 años, relata que su experimento apenas duró dos semanas. Enseguida se formó una capa superficial, como la nata en la leche, y el agua clara se volvió de color marrón amarillento. Las imágenes al microscopio son desconcertantes. Aparecen multitud de diminutas estructuras curvilíneas, que cualquier observador atribuiría a seres vivos, pero no lo son. Son simplemente moléculas autoorganizadas.
“Siempre nos hemos aproximado al origen de la vida siguiendo el texto bíblico, como si hubiera un soplo divino, un momento en el que ya es irreversible. Lo que nuestro estudio sugiere es que no ha debido de ser así, sino que esto es una evolución química de millones de años, absolutamente azarosa, como la evolución biológica posterior, y que va aumentando la complejidad con el tiempo. Puede llegar a estructuras autoorganizadas y, en algunos casos, a estructuras autoensambladas, como la vida”, expone García Ruiz. “Este tipo de protomundos deben de existir en miles de millones de planetas en el universo. Y esos protomundos pueden llegar a algo tan complejo como la vida o a nada. No hay un diseño inteligente, no hay un soplo divino, pero tampoco hay ninguna reacción fundamental”, subraya el geólogo, del Donostia International Physics Center.
El veinteañero Stanley Miller escribió sus resultados en una decena de párrafos en febrero de 1953 y cambió la forma en la que la humanidad se veía a sí misma. Mostró que bastaban tres gases, agua y descargas eléctricas para crear en el laboratorio aminoácidos, los componentes de las proteínas, que son las máquinas biológicas que forman la materia viva. El equipo de Juan Manuel García Ruiz ya repitió el experimento de Miller en 2021, pero cambió el recipiente original de vidrio por uno de teflón. Su conclusión fue una noticia que dio la vuelta al mundo: allí no surgió ningún ladrillo de la vida. La sílice —un mineral formado por silicio y oxígeno— presente en el vidrio era esencial. El año pasado, un consorcio encabezado por García Ruiz recibió 10 millones de euros de la Unión Europea para estudiar el papel de la sílice en el origen de la vida.
El nuevo experimento ha generado aminoácidos y también las cinco nucleobases que son el ingrediente fundamental del ADN, pero la gran novedad es la aparición simultánea de esas “protocélulas”. El geólogo explica que son una especie de vesículas huecas, que compartimentan el espacio encerrando los ladrillos de la vida y facilitando que reaccionen entre ellos, un paso clave en aquel inmenso océano primitivo. “Estas protocélulas también debieron aparecer en el experimento de Miller y en los posteriores, pero nadie las había buscado hasta ahora”, sostiene García Ruiz, que ha liderado la investigación junto a su colega alemán Christian Jenewein.
Sus resultados implican que la vida terrícola podría haber surgido cientos de millones de años antes de lo que se pensaba, durante el Hádico, el periodo geológico que comenzó hace 4.600 millones de años, con la formación del planeta Tierra, y finalizó hace unos 4.000 millones de años. García Ruiz destaca que sus “protocélulas” están formadas, con ayuda del burbujeo, por unidades repetidas de ácido cianhídrico, una sencilla molécula con un átomo de hidrógeno, otro de carbono y otro de nitrógeno. “Hay varios estudios que sugieren que a partir de esos polímeros de ácido cianhídrico se puede crear todo, todo lo que necesitas para llegar a los ladrillos básicos de la vida”, apunta el geólogo. Su estudio se publica este lunes en la revista PNAS, de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
El biólogo mexicano Antonio Lazcano recuerda que, hace justo 100 años, el científico soviético Aleksandr Oparin publicó su revolucionario libro El origen de la vida, en el que defendía la hipótesis de que los primeros organismos fueron el resultado de la evolución química de moléculas en el caldo primigenio de la Tierra primitiva. En plena Guerra Fría, el joven estadounidense Stanley Miller se subió a los hombros del soviético. “El mérito del trabajo de García Ruiz es el haber seguido la evolución de moléculas sencillas hasta la formación de complejas estructuras microscópicas en un mismo sistema”, aplaude Lazcano, fundador del Laboratorio de Origen de la Vida de la Universidad Nacional Autónoma de México.
El investigador mexicano, sin embargo, es cauteloso. “Yo no las llamaría protocélulas, porque eso sugiere una continuidad evolutiva que está lejos de demostrarse, y que no corresponde con su composición química”, señala. “Hacen bien en escribir que pueden haber sido microrreactores que permitieran otras reacciones, pero aún estamos lejos de la construcción de una secuencia detallada y realista de la evolución que llevó de los componentes inorgánicos y las moléculas de la Tierra prebiótica a los primeros organismos, entre otras razones porque aún no nos ponemos de acuerdo en cuál podría ser una buena definición de las primeras formas de vida”, advierte Lazcano.
El propio García Ruiz recalca esa incertidumbre. “Yo diría que la conclusión de nuestro trabajo es que, hoy en día, la diferencia entre lo vivo y lo no vivo es menos nítida que nunca, tanto morfológicamente como químicamente”, apunta el geólogo, que también es investigador emérito del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC), en Granada, donde su equipo realizó parte de los experimentos. García Ruiz alerta de que las misiones espaciales traerán en los próximos años rocas de Marte y podrían detectarse en ellas aminoácidos, las nucleobases del ADN e incluso estas “protocélulas”, pero eso no significará que se hayan descubierto rastros de vida extraterrestre.
El filósofo de la biología Kepa Ruiz Mirazo, experto en el origen de la vida y los modelos protocelulares, también aplaude el “excelente trabajo” de García Ruiz. “La relevancia y el interés específico de esta investigación, más allá de situar los primeros pasos hacia la vida en épocas muy remotas, radica en que la síntesis de moléculas orgánicas a la Miller va aquí acompañada de la formación de compartimentos con un tamaño, morfología y topología similares a los de una célula”, resalta Ruiz Mirazo, de la Universidad del País Vasco.
“Queda por resolver —y espero que este grupo aborde ahora el reto de demostrarlo— si ese tipo de estructuras supramoleculares cerradas y huecas pudieron acoplarse a alguna química prebiótica con la que coevolucionar hacia formas de organización realmente protocelular, estableciendo mecanismos de intercambio de materia y energía con su entorno”, advierte Ruiz Mirazo. “Desde mi perspectiva, la encapsulación de precursores biomoleculares, aunque sí es necesaria (como defienden los autores del artículo), no es por sí misma condición suficiente para que un compartimento sea concebido como protocélula. No obstante, así avanza la ciencia, en todos sus campos: cuanto más significativo sea un logro, más cuestiones abiertas plantea a su alrededor. Seguir investigando por esta senda, sin duda, ampliará horizontes en la búsqueda de nuestros orígenes más profundos y lejanos, como entidades biológicas que somos”, opina este investigador.
El geólogo Juan Manuel García Ruiz prepara una expedición en 2026 a Kenia, al Valle del Rift, un paraje que considera relativamente similar al de la Tierra primitiva, con lagos alcalinos y sílice en abundancia. Mientras tanto, su grupo continuará repitiendo el experimento de Miller en nuevas versiones, por ejemplo, cambiando la temperatura y añadiendo ingredientes, como el azufre, el fósforo y el monóxido de carbono. “Vamos a extender el tiempo y vamos a empezar a cocinar, a ver qué pasa”, anuncia.
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