Origen de la vida

L'origen de la vida ha estat un enigma que els éssers humans hem tractat de dilucidar al llarg del temps i del que encara ara existeixen múltiples models i explicacions que no acaben de donar una resposta concloent al com i quan va sorgir la vida al nostre planeta.

Antigament els nostres avantpassats tenien una concepció mística de l'origen de la vida. Així doncs, en totes les religions de la Terra podem trobar un relat sobre la creació del nostre món i dels éssers vius que l'habiten tenint tots un aspecte en comú: la vida va sorgir mitjançant la vehiculació divina a partir de matèria inert en la que el Deu creador va insuflar vida. Aquesta teoria anomenada Creacionisme és defensada per diversos sectors de la població d'alguns paisos en totes les seves variants que inclouen des d'un creacionisme clàssic que rebutja l'evolució i les evidències geològiques fins a creacionismes contemporanis que defensen la mediació de Deu en tots els fets històrics presentats per la ciència.

Fugint de les concepcions místiques, el poble en general creia, en el passat, que moltes bestioles com ratolins, gripaus, abelles, mosques, cucs i larves sorgien de la matèria inert o la matèria morta en descomposició. A aquest procés l'anomenaven Generació espontània i un dels grans defensors va ser Aristòtil (384 aC - 322 aC). Per al filòsof grec el llot del fons d'un riu, el sotabosc ple de fulles i branques en descomposició o un tros de carn putrefacte eren la matèria (principi passiu) a partir de la qual, si insuflaves forma i vitalitat (principi actiu o entelèquia) podien sorgir éssers vius. La teoria va ser tant àmpliament acceptada que fins hi tot segles desprès podies trobar texts com aquest:

Jan Baptiste van Helmont (1667) Font wikipedia

La singularitat de la teoria va fer que molts naturalistes al llarg del temps dubtessin de la seva validesa, fins al punt que alguns van atrevir-se a provar la seva refutació fent servir mètodes experimentals i no seguint una metodologia empírica:

Francesco Redi (1626 - 1697) va pensar que si no es deixava que les mosques arribessin a la carn resultaria impossible que d'aquesta en poguessin sorgir larves. Per tant va dissenyar un experiment en el que limitava l'accés dels insectes a la matèria orgànica:

Va disposar tres flascons amb carn: el primer obert, el segon tapat amb unes gases que permetien l'entrada d'aire i l'últim completament hermètic. Els resultats els podeu observar a la imatge.

John Needham (1730 - 1781) Va realitzar un experiment en el qual va fer bullir un brou de carn per eliminar els microorganismes preexistents i desprès va segellar els flascons. Dies desprès va obrir els flascons i va comprovar que s'havien format colònies de bacteris.

Lázaro Spallanzani (1721-1801) Va repetir els experiments de Needham incorporant algunes variacions: va esterilitzar els flascons abans d'omplir-los de brou, va fer bullir el brou i va segellar amb molta cura els flascons. Dies després els va obrir i no havien aparegut colònies de bacteris. Va deixar un dels flascons obert uns dies i va comprovar que en aquest, que estava obert, sí van aparèixer colònies de bacteris.

Louis Pasteur (1822 - 1895) Partint dels experiments d'Spallanzani Pasteur va afegir una modificació: va utilitzar flascons amb coll de cigne que va omplir de brou. En fer-los bullir, una part del vapor quedava atrapat en el coll proporcionant un tap estèril prou eficaç. En cap dels flascons el brou es va descompondre ni van aparèixer colònies bacterianes. Temps desprès, va obrir un dels flascons en el qual el brou va trigar poc temps en fer-se malbé, mentre que els altres continuaven en aparent bon estat.

A partir d'aquests experiments Pasteur va formular la seva teoria sobre la biogènesi: Tot ésser viu prové d'un altre ésser viu.

La idea de Pasteur implicava una premissa sorprenent: si tots els éssers vius provenen d'un altre ésser viu d'on va sorgir el primer? Des de llavors tots els estudis s'han orientat a trobar una resposta a aquesta pregunta:

• Panspèrmia: Aquesta teoria defensa que la vida no es va originar a la Terra si no que va ser sembrada per les pluges de meteorits que va sofrir durant els primers milers d'anys des de la seva formació. Aquesta premissa parteix de la idea que determinats protobacteris, biomolècules i espores podrien viatjar en els meteorits i asteroides i entrar a la Terra en forma de pols estel·lar o fins hi tot sobreviure a un impacte contra la superfície (normalment contra masses d'aigua). D'aquesta manera, en trobar unes condicions òptimes, aquests microorganismes es poden reactivar, reproduir i adaptar per desenvolupar la vida al nostre planeta. Aquesta teoria es veu recolzada per anàlisis experimentals en les que determinats microorganismes poden sobreviure a condicions extremes i la presència de biomolècules en diversos meteorits. Alguns investigadors, com el físic Stephen Hawking (1942 - 2018) van suggerir que aquesta seria una forma en la que la vida es pot estendre per l'Univers. 

• Síntesi abiòtica o abiogènesis: Aquesta teoria recupera, en certa manera, la idea de la generació espontània però amb la particularitat que en lloc de formar-se els éssers vius directament de la matèria en descomposició, el que es formarien són protobacteris a partir de compostos químics orgànics que es poden sintetitzar de forma natural en determinades condicions.

Aleksandr Oparin (1894 - 1980) va ser un biòleg i bioquímic soviètic que va formular una de les primeres hipòtesis sobre l'origen de la vida. Es va adonar que determinats compostos químics com el Metà (CH4) o l'amoníac (NH3) eren presents en abundància en altres cossos estel·lars. Així mateix, l'oxigen es podia extreure de l'aigua (H2O) i que aquesta es força present en les abundants erupcions volcàniques (constitueix un 10% del magma que expulsa un volcà en qualsevol erupció). Aquests compostos químics són precisament la base de la vida. Oparin va postular que en condicions adequades on l'aigua fos líquida, estigués a suficient temperatura i sota l'acció dels raigs UV i les descàrregues elèctriques de les tempestes es podrien haver produït reaccions químiques que permetessin l'aparició d'aminoàcids i altres biomolècules. Hem de tenir present que abans de la teoria d'Oparin, molts altres investigadors havien provat experimentalment la síntesi de determinades biomolècules amb èxit. Aquestes biomolècules, sotmeses a l'acció de la pluja, les altes temperatures i les radiacions solars, es devien combinar unes amb les altres fins a formar proteïnes i altres compostos més complexos enriquint els mars i oceans en el que va anomenar "brou primordial". En aquest context les proteïnes, dissoltes en aigua, formen col·loides que interaccionant entre ells poden formar protobionts: els precursors de les cèl·lules. 

Així doncs, aquests protobionts podrien haver adquirit la capacitat d'autoreplicar-se i de consumir la matèria orgànica en abundància que hi havia al brou primordial.

Stanley Miller (1930 - 2007) i Harold Urey (1893 - 1981) van ser uns investigadors estatunidencs que familiaritzats amb els postulats d'Oparin es van proposar provar experimentalment la hipòtesis. Van dissenyar una estructura de vidre esterilitzat que contenia els gasos altament redutors que es pensa abundaven en l'atmosfera primitiva: metà, amoníac, nitrogen i aigua. Van fer passar aquests gasos per un circuit on eren sotmesos a l'acció de radiacions, altes temperatures i a descàrregues elèctriques tot simulant el que serien les condicions de l'atmosfera primitiva. Passat un temps, van analitzar el resultats i van trobar diversos compostos orgànics entre ells múltiples aminoàcids diferents (fins a 20) i diversos sucres, però el que no explicava aquest experiment era la formació dels àcids nucleics.

Altres investigadors han proposat hipòtesis de la formació de biomolècules complexes i protocèl·lules basant-se en les condicions inicials que devien haver al principi de la formació de la Terra. En aquest sentit s'han estudiat escenaris amb condicions extremes com les fonts hidrotermals submarines, llacunes volcàniques amb alt contingut en sulfurs i ferro o les sorres de platges radioactives degudes a l'alta concentració de minerals d'urani. 

• Teoria de la gènesi mineral: En aquesta teoria els investigadors defensen que l'agregat molecular no podia succeir a l'aigua ja que les molècules estarien massa disperses entre sí, per tant postulen que probablement la mediació de determinades als minerals podien afavorir les reaccions químiques necessàries. Així doncs, la formació dels protobionts s'hauria d'haver donat en zones argiloses.
• Teoria de les fonts hidrotermals: Les condicions que es donen en les fonts hidrotermals submarines es creu que són similars a les que devien haver a la Terra al principi de la seva formació: alta temperatura per la proximitat als volcans, alta concentració en ferro, sulfurs, metà, amoníac i diòxid de carboni, falta d'oxigen i falta de llum. En aquestes condicions es formen de forma natural molècules orgàniques que podrien acumular-se al costat de les xemeneies submarines i formar-se els agregats moleculars necessaris per formar els protobionts.

Tot i les múltiples teories en cap cas han aconseguit encara replicar experimentalment els àcids nucleics tot i que sí han pogut sintetitzar biomolècules complexes. Es pensa, no obstant, que a partir d'aquestes biomolècules es van formar primer els àcids nucleics, potser primer l'RNA, per desprès saltar a estructures acel·lulars autoreplicants, on entrarien els virus, per posteriorment formar els primers protobacteris i més tard els diferents tipus de cèl·lules eucariotes.

Hi ha moltes teories i models que s'han proposat i que es continuen investigant sense resultats encara concloents. L'origen primigeni de la vida continua sent encara un misteri per resoldre.