Nuestro ancestro más antiguo podría haber sido una burbuja: científicos buscan los orígenes de la vida antes del ADN

La vida en la Tierra podría haber empezado con diminutas burbujas que crecían, se dividían y transmitían a sus descendientes su composición química mucho antes de la aparición del ADN y del ARN. Los defensores de la hipótesis del mundo lipídico proponen que los primeros pasos de la evolución ocurrieron dentro de las membranas más sencillas formadas por moléculas orgánicas. Esas mismas burbujas podrían haber cambiado gradualmente y competido entre sí, como si fuesen organismos primitivos.

La principal dificultad en el origen de la vida consistía en que las sustancias necesarias para las reacciones químicas se desplazaban libremente en el agua y se dispersaban constantemente. Para que las moléculas pudieran interactuar y formar compuestos más complejos, era necesario mantenerlas juntas. Las burbujas microscópicas podrían haber actuado como recipientes naturales donde se acumulaban sustancias orgánicas y ocurrían reacciones.

No se necesitan células vivas para formar membranas. Algunas moléculas orgánicas están diseñadas de modo que un extremo atrae el agua y el otro la repele. Al caer en un cuerpo de agua, las moléculas se ensamblan espontáneamente en estructuras ordenadas: las partes hidrofóbicas se agrupan unas junto a otras y las hidrofílicas se orientan hacia afuera. En condiciones adecuadas, los lípidos forman una bicapa que se cierra en una pequeña vesícula con agua en su interior. El mismo principio rige las membranas de las células modernas.

Sin embargo, los partidarios de la hipótesis fueron más allá y sugirieron que las burbujas podrían conservar sus características químicas al dividirse. Imaginemos una membrana con dos tipos de moléculas. La primera acelera reacciones que producen la segunda, y la segunda a su vez facilita la producción de la primera. El apoyo mutuo permite que ambas clases se repongan continuamente, de modo que la vesícula crece conservando aproximadamente la misma proporción de sustancias.

Cuando la membrana se divide, cada estructura hija recibe parte de las moléculas originales. Las reacciones químicas continúan y las nuevas burbujas reproducen gradualmente la composición del progenitor. Así podría surgir un mecanismo primitivo de herencia sin genes. Los organismos modernos copian la información registrada en la secuencia del ADN, mientras que, según la hipótesis, a los sistemas químicos más antiguos les bastaba con mantener proporciones de distintas sustancias.

Cambios aleatorios en la composición podrían activar la selección natural. Si en una vesícula aparecía una nueva molécula capaz de acelerar la producción de otras, la membrana empezaba a crecer y dividirse más rápido que las vecinas. Con el tiempo, habría más descendientes del sistema químico exitoso, y las variantes que crecían más lentamente perderían terreno. En teoría, la evolución primitiva podría haber comenzado antes de que existiera el aparato genético tal como lo conocemos.

En 2000, investigadores comprobaron la idea mediante un modelo computacional. Los cálculos mostraron que conjuntos de moléculas orgánicas pueden, bajo ciertas condiciones, crecer, dividirse y transferir parcialmente su composición a generaciones posteriores. En el modelo surgían diferencias que permitían a algunos sistemas químicos reproducirse con más éxito que otros. De este modo, los científicos demostraron la posibilidad teórica de la selección natural sin ADN ni ARN.

No obstante, aún no existen pruebas experimentales concluyentes. Los científicos no han logrado crear en laboratorio un sistema completamente lipídico que evolucione por sí mismo. Además, cálculos publicados en 2010 pusieron en duda la capacidad de las vesículas para transmitir con suficiente precisión la composición química a sus descendientes. Si en cada división las proporciones cambian mucho, las características útiles se pierden rápidamente y la selección natural deja de operar. También sigue abierto el interrogante de dónde pudieron provenir en la joven Tierra los lípidos necesarios en cantidad suficiente.

Los investigadores consideran otras posibles membranas para los primeros sistemas químicos. Las paredes de esos recipientes naturales podrían haber sido formaciones minerales, incluidas combinaciones de hierro y azufre. Otra posibilidad son gotas líquidas en las que las sustancias orgánicas se agrupan sin una membrana. Los científicos ya estudian gotas de ARN capaces de concentrar moléculas en un volumen pequeño y crear condiciones para su interacción.

Las fuentes termales atraen especial atención. En pequeñas cuencas, el agua pudo evaporarse muchas veces y volver a rellenarse tras las lluvias. Al secarse, las sustancias orgánicas se concentraban entre capas de lípidos y, al llenarse de nuevo la cuenca, tenían la oportunidad de participar en reacciones nuevas. Los investigadores exploran si ciclos semejantes podrían haber conducido gradualmente a la formación de sistemas químicos más complejos.

La hipótesis del mundo lipídico tiene un competidor importante. Según la hipótesis del mundo ARN, los primeros mecanismos de herencia surgieron gracias a moléculas de ARN capaces de almacenar información y acelerar reacciones químicas. No obstante, incluso los defensores de ese escenario reconocen que los sistemas químicos primitivos necesitaban límites físicos, de lo contrario las sustancias necesarias se dispersarían demasiado rápido en el entorno.

Por ahora, los científicos no saben qué apareció primero: las membranas, las primeras moléculas con información hereditaria o las reacciones químicas capaces de sostenerse por sí mismas. Es posible que varios procesos se desarrollaran a la vez y se unieran gradualmente en las primeras células. La hipótesis del mundo lipídico ofrece una alternativa interesante para el origen de la vida: antes de aprender a copiar el código genético, los sistemas químicos más antiguos podrían haber aprendido a conservar su propia composición y a transmitirla a las generaciones siguientes.