Kitabı oku: «Exploraciones por el planeta Comida»

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MATERIA Y ENERGÍA

La vida es materia organizada que puede reproducirse. Por ahora solo conocemos la vida tal y como existe en la Tierra y trabajamos para saber cómo apareció en nuestro planeta y si hay en otros lugares del universo. Ya hemos podido descubrir que en este planeta la vida empieza muy pronto. Si el planeta se forma a partir de agregados rocosos que proceden de la actividad del Sol hace unos 4.500 millones de años, ya tenemos alguna evidencia de una forma antecesora de los actuales seres vivos hace como mínimo 3.600 millones de años. En aquel tiempo todo era muy diferente del planeta que conocemos ahora. La temperatura de la Tierra y de su atmósfera era más elevada y el aire contenía gases ricos en nitrógeno y carbono y pobres en oxígeno. La dinámica de los cuerpos planetarios en aquellos periodos formadores del sistema solar era intensa y sabemos que hubo periodos en los que el planeta fue bombardeado por numerosos meteoritos y cometas. De una colisión de un gran objeto sobre este planeta en formación pudo constituirse la Luna.

En aquel entorno convulso empezaron a formarse las piezas con las que están hechos los seres vivos. Es posible que algunos materiales orgánicos llegaran del espacio por meteoritos o fragmentos de cometas. Incluso alguien ha teorizado que los primeros organismos vivos se formaron fuera de la Tierra, quizás en Marte, y que llegaron a nuestro planeta a través de materiales arrancados del planeta vecino por colisiones diversas. También se ha dicho que vinieron en una nave espacial dirigida desde un astro diferente del Sol, pero esa es una hipótesis muy difícil de probar. Estos materiales fueron interactuando y construyendo estructuras de mayor complejidad. Una de las etapas esenciales en este proceso debe de haber sido la formación de vesículas que separan su interior, rico en materia orgánica seleccionada, del exterior. En todas las etapas de la evolución biológica ha habido periodos en los que el organismo produce una separación entre el exterior, donde los materiales se diluyen y de donde pueden llegar peligros, del interior, donde las interacciones entre los elementos que componen el organismo encuentran un entorno adecuado para hacerlo y que hay que mantener en las condiciones correctas. Estas vesículas con material orgánico en el interior es lo que denominamos una célula, que, sola o en cooperación con otras, se convirtió desde entonces en la unidad central de los organismos biológicos. Conseguir un entorno estable es una de las finalidades principales de los mecanismos celulares y de los organismos vivos en general. Conseguir con éxito esta estabilización en el interior de la célula va acompañado de sistemas de reproducción que tienen como objetivo ir produciendo otras células de características parecidas. Podemos decir que toda la evolución biológica no es más que la continuación de este proceso que empezó en etapas tan iniciales de la evolución del planeta.

En este contexto primitivo, los primeros organismos vivos obtenían probablemente la energía de las fuentes de calor del planeta, que estaba todavía en formación, o de compuestos químicos ricos en energía. Obtenían también los materiales que necesitaban de un entorno rico en compuestos orgánicos y en minerales, eso que ha sido calificado como «sopa primitiva». Allí debían de encontrarse los componentes esenciales que constituyen una célula viva, como las grasas que forman la membrana que separa el interior del medio que lo rodea, los aminoácidos que forman las proteínas y los nucleótidos que forman el ADN y los otros ácidos nucleicos. Todos estos compuestos han sido encontrados en meteoritos y cometas, junto al agua, y se han hecho experimentos que demuestran que, en las condiciones que se daban en el periodo en que se formaban en el sistema solar primitivo, su síntesis era muy favorable y frecuente. Esto significa que en algún momento de la evolución del planeta podría haber en algunos lugares unas concentraciones elevadas de los compuestos orgánicos a partir de los cuales se formaron los primeros organismos vivos. Para reproducirse, pero también simplemente para mantener sus actividades, los seres vivos han necesitado siempre obtener energía y materia para construir las estructuras que los componen. Y esto ha sido así desde los primeros momentos en que apareció la vida sobre el planeta Tierra.

Hay bastante incertidumbre sobre los caminos que condujeron desde la aparición en la Tierra de las moléculas que constituyen los seres vivos hasta LUCA (Last Universal Common Ancestor). Así es como denominamos al organismo que sería el antepasado común de todos los seres vivos, que viviría hace unos tres mil millones de años y que era un organismo de una sola célula cuya biología debería de tener ya los elementos básicos –proteínas, azúcares, ADN, etc.– que hoy en día poseemos todos los organismos que vivimos en la Tierra. Que existe un organismo como LUCA ha sido postulado sobre la base de que la maquinaria básica del funcionamiento de todos los seres vivos es esencialmente la misma. Esta maquinaria incluye un sistema para conservar una información, que es la que define el organismo por sí solo y que tiene una naturaleza química en forma de ADN. Hay que señalar que este hecho ha sido utilizado también para apoyar la idea de que el origen de la vida se dio en otro planeta y que a la Tierra ya llegó LUCA o un organismo parecido. Incluso elementos de esta maquinaria como el código genético, que no necesitan adoptar exactamente la forma que tienen y podrían ser muy diferentes, tienen una presencia universal. Por eso se ha formulado la hipótesis de que esta maquinaria es la que tenía el organismo del cual descendemos todos los seres vivos. Quizás la vida habría podido ser diferente de la que conocemos, pero tal como era LUCA fue bastante eficiente para imponerse y originar la diversidad de organismos que en el pasado y hoy pueblan nuestro planeta.

Las fuentes de energía internas del planeta debieron de ser esenciales durante largas etapas en la evolución de los organismos primitivos. Y estos organismos estarían muy adaptados a estas condiciones tan diferentes de las actuales. En aquel entorno primitivo, con una actividad geológica interna del planeta muy elevada, debía de haber disponibles fuentes de energía más diversas e intensas que en la actualidad, pero que actualmente podemos observar en lugares concretos de la Tierra. Actualmente, en nuestro planeta se han descubierto un conjunto fascinante de organismos que denominamos arqueobacterias, porque algunos han supuesto que son reliquias de tiempos antiguos, o extremófilos, porque viven en entornos de alta temperatura o con contenidos en minerales muy extremos, como son las fuentes termales o los entornos ricos en metano o sal, y utilizan el calor o la descomposición de materiales ricos en energía para su actividad. Pueden ser los testigos de cómo funcionaba aquella vida primitiva. Entre estos organismos se encuentran, por ejemplo, los que viven en altas concentraciones de sal y que se alimentan de residuos orgánicos en el agua saturada de cloruro sódico. De hecho mueren si los colocamos en entornos menos extremos que parecerían más apropiados para vivir. Aprovechan la luz solar mediante un mecanismo muy parecido al modo en que detectamos la luz en nuestra retina y se protegen de los rayos ultravioleta con pigmentos que proporcionan ese color rojo que vemos en los lagos salinos y que proviene de pequeños crustáceos que se alimentan de las arqueobacterias. A su vez, estos crustáceos son el alimento de los flamencos que vemos en estos entornos y que adoptan esa misma coloración roja.

Los organismos compuestos de una sola célula, sean de la especie que sean, bacterias o arqueobacterias, necesitan energía, pero también componentes para construir aquello que compone su estructura y, sobre todo, para reproducirse. Las bacterias que conocemos hoy necesitan disponer de alguna fuente de carbono, nitrógeno y fósforo y minerales, es decir, necesitan alimentarse. Por lo tanto, han desarrollado sistemas que detectan dónde están los nutrientes que necesitan y muchos de ellos tienen sistemas para moverse y dirigirse allí donde está lo que necesitan y para huir cuando les puede perjudicar. También tienen maneras de permitir que los materiales que necesitan para vivir puedan difundirse de manera selectiva en el interior de su célula. Podemos decir que es un modo sencillo y primitivo de comer, ya que estos organismos han de detectar lo que necesitan, aproximarse y acabar incorporándolo a su interior. De este modo pueden aumentar sus poblaciones y competir con otros organismos por los materiales que todos necesitan para vivir. Algunos microorganismos tienen la propiedad de alimentarse de otros englobándolos en su estructura, lo que denominamos fagocitosis. En el interior de la célula los digieren, lo que significa que rompen las moléculas en sus componentes básicos, e incorporan el producto de la digestión a sus cadenas metabólicas. Estas son las primeras manifestaciones de lo que podemos denominar comer.