Abiogénesis

por MoredaKantose

Un escenario posible del comienzo de la vida y su evolución.

0. Introducción

La abiogéneis (y no la evolución) es el proceso por el que un entorno sin vida llega a desarrollarla. Hay varios escenarios posibles, diferentes “hojas de ruta”, y es posible que algunos de ellos lleguen a mostrarse imposibles cuando hayamos aprendido más¹. De momento, yo sigo uno de ésos escenarios, y lo que les voy a contar es éso: cómo podría haber surgido la vida. No necesariamente como surgió. Creo que nunca llegaremos a saber esto último porque las evidencias han sido destruídas por el tiempo.

Lo que sige es una especie de “clase de escuela” con mucho humor, pensada para aclarar a la gente como pudo funcionar la abiogénesis. A partir de ése modelo básico uno puede imaginarse más variantes.

A ello, pues.

1. La aparición de moléculas complejas

Año 4.367.890.123 antes de la Era Común.

9 de Enero.

Por la tarde, poco antes de la hora del té.

Pero… ¿hay té? Me parece que no… realmente, la Tierra es un lugar bastante desagradable como para poder tomarse un té. Para empezar, está caliente, buena parte de la energía gravitatoria de su formación sigue liberándose en forma de volcanes. Durante mucho tiempo estaba tan caliente, que cuando desde la atmósfera (tupida y llena de vapores) se arriesgaba una lluviecita, como la superficie permanecía muy por encima de los 100 grados, el agua se evaporaba, y lo que algún día sería el fondo de los mares seguía resquebrajado, seco, sin inmutarse.

El tipo desagradable.

Él, como si oyera llover, vamos.

Pero con el tiempo las cosas se enfrían, hasta las superficies de los planetas, y llega el momento de la venganza (la venganza es un plato que se come frío), y que cuando por fin la superficie bajó de los 100 grados ya hacía un ratillo que la atmósfera proporcionaba fresquitos de esos que favorecen lluvias torrenciales. Así que ahora mismo ha empezado a llover.

¡Y lo que está cayendo!

Para ser exactos, son todos los océanos de la Tierra “lo que está cayendo”. Durante unos millones de años casi no va a parar de llover. Buen sitio para vender paraguas. Y pararrayos, también, que las tormentas son de aúpa… ya hablaremos de qué le pasa a un nucleótido en la silla eléctrica.

Asi que puede que no haya té, pero al menos hay agua. Lo que pasa es que tampoco está muy buena para beber, me temo. Esto se debe a que en esta agua flotan en disolución moléculas de los más variados tipos. Los elementos que se acumulan aquí no son los más ligeros (como el hidrógeno puro, o el helio) que se han escapado de nuestro planeta o flotan en la atmósfera. Tampoco los más pesados, como el hierro, aunque sí haya algo de hierro por ahí… que nos permitirá fabricar espadas, hachas, acorazados y otras cosas muy útiles pata matarnos unos a otros. La mayor parte del hierro, sin embargo, se está acumulando en el centro del planeta, formando un magento gigantesco que un día guiará nuestras brújulas, lo que parece bastante más simpático que lo otro.

Lo que sí hay a porradas es carbono, nitrógeno, oxígeno… y luego aluminio, magnesio, silicio, fósforo… hay muchos otros minerales, desde luego, pero estos son los más corrientes en el Cosmos y por tanto en la superficie de la Tierra.

Lo que no está mal porque el carbono es un “pegamento” excelente. Todos los demás “pegamentos” para hacer moléculas son bastante más raros. Asi que surge una rica química con carbono en este nuevo océano. Los químicos la llaman “química orgánica” para darle vidilla al asunto, pero eso no quiere decir que esté viva, de momento aquí no respira ni Dios.

Lo que es una suerte, en el fondo, porque en la atmósfera no hay oxígeno libre, el que usamos para respirar: Un humano desnudo puesto aquí puede elegir entre asfixiarse, cocerse lentamente o envenenarse (sin tiempo para el té). Lo que necesitamos los humanos se llama O₂ (oxígeno libre), y de eso en estos momento, como que no hay. El motivo de que se hayan agotado las existencias es que el O₂ es muy amigo de juntarse con la gente (¿será por lo de “libre”?), y por tanto si lo dejas suelto en la atmósfera enseguida se monta una peña con tres colegas, un sulfuro y dos H’s (ácido sulfurico), o con 2 H’s (agua)… o con lo que sea, realmente, con el primero que pase con tal de dejar la aburrida vida de pareja de O’s. Dos “O” pueden estar juntos un rato, pero luego se cansan. Como novios primerizos. Sólo aguantan unos cientos de años, lo que pensándolo bien no está tan mal para ser novios primerizos…

Bueno, el caso es que algunas moléculas son más frecuentes que otras… el porqué se sale bastante del tema, pero baste decir lo siguiente: Si otras moléculas distintas que las que fueron hubieran sido las más frecuentes, nada nos indica que no hubieran sido igual de capaces de montar el follón que montaron éstas (la vida). Así que la cosa no tiene mucha importancia, tanto monta, monta tanto.

Y juntando, juntando (más o menos por azar) moléculas complejas salen moléculas más complejas. ¡Esas manos levantadas, que las estoy viendo! Me váis a decir que bien, pero que la complejidad de moléculas que pueden salir más o menos por azar es limitada: Y tenéis razón. Depende (a) de la cantidad de moleculillas que tengamos para mezclar, y (b) del tiempo que nos tomemos. A partir de ahí nos podemos imaginar la cantidad de moléculas más o menos complejas que podemos obtener simplemente a base de tirar dados químicos. Vamos a ver…

1. La cantidad es “una burrada”.

2. El tiempo, “otra”.

Veamos lo primero para empezar: ¿Cuántas moléculas creéis que caben en el océano? ¿Millones? ¿Billones? Hagamos unos numeritos con una molécula que me gusta mucho porque sirve para adelgazar (un tema mío pendiente): El FAD, flavin-adenin-dinucleótido. Su fórmula es C₂₇ H₃₃ N₉ O₁₅ P₂, osea que es un bicharraco con 86 átomos puestos en formación. 27 son Carbonos (C), 33 son hidrógenos… y así (el hidrógeno libre H₂, por cierto, es un astronauta nato y para estas fechas ya se han ido todos al espacio). Bueno, el peso molecular del FAD es 785, eso quiere decir que en 785 gramos caben… 6,0221415E+23 moléculas. Esto último es el “Número de Avogadro”, las moléculas por cada unidad de peso compuesta por el peso molecular, expresado en gramos. Eso, para los que se quedaron dormidos en la clase de “mates” hace algunos años, quiere decir que en tres cuartos de kilo (más o menos) de FED caben 602.214.150.000.000.000.000.000 moléculas.

Son… bastantes, ¿no?.

Bueno, digamos que en el océano primitivo un gramo de cada millón de toneladas estuviera compuesto de moléculas tan complejas como el FED o más… una estimación muy pesimista ¿no os parece? Un gramo entre un millón de toneladas, caray, que océano más simple.

¿Cuál es el peso del océano primitivo? Cuando está terminado, no muy diferente del actual. El cual es un volumen de 1.347.000.000 de Km3 con más de mil millones de toneladas por Km3: Un m3 de agua pesa una tonelada, un dm3 pesa un kilo, y un cm3 un gramo. Como hemos supuesto que un gramo de cada millón de toneladas está compuesto de materia tan compleja como un FED, tendríamos 1,347 x 10 E+12 gramos de esas moléculas, que serían por ejemplo (con un peso molecular de 1000 de promedio) 8,11 x 10E+44 moléculas. Es decir 811 septillones de moléculas.

Septillones. Cada uno es un millón de millón de millón de millón de millón de millón de millones.

Esto debería quedar claro: Por mucho que subamos la complejidad de las moléculas orgánicas no vivas, nos van a seguir saliendo muchos, muchos sextillones de ellas. ¿Y cuántas de cada tipo? Hombre, hay muchas combinaciones… pero las más probables son las más probables, y de ésas habrá quintillones flotando por ahí².

¿Y el tiempo? Bueno, estas moléculas se mezclaron durante más o menos dos mil millones de años antes de que sepamos que ya había vida. Reconozco que comparado con las cifras que acabo de manejar, “mil millones” de años es una tontería, pero fin… Asi que así está el paño: Muchas, pero que muchas moléculas orgnánicas, la mayoría simple pero aun así muchas, pero que muchas de ellas complejas.

En el próximo capítulo hablaremos primero del agua, pero luego nos iremos a una de esas moléculas complejas. Se llama Pepe.

[1] La abiogénesis, sin embargo, es fácil de demostrar: la vida existe. Luego tuvo que comenzar de alguna manera en algún momento. Como estamos entre humanistas, creo que no es necesario esforzarse en descartar ideas del fundamentalismo religioso al respecto. Ahora bien, que la abiogénesis sea un hecho no significa que haya tenido lugar en la Tierra. Ése es sólo uno de los escenarios posibles.

[2] Por si a alguien se le ocurre traducir esto al inglés: “Billón” : trillion. “Trillón” : quintillion. “Quintillón”: septillion.

2. El Agua Electrónica

Observemos por un momento una molécula de agua:

Las bolitas rojas son protones, que tienen una carca eléctrica positiva. Las bolitas azules son electrones, que tienen una carga eléctrica negativa (electrocutarse, por ejemplo, es algo negativo). Las bolitas negras son neutrones, que son neutros, aburridos. Sólo les divierten las reacciones nucleares en cadena, asi que normalmente preferimos que se aburran.

Los protones solitarios son el núcleo de átomos de Hidrógeno. La bola de protones con neutrones es el núcleo de un átomo de Oxígeno. Como el agua tiene 2 átomos de “H” y uno de “O”, se dice que el agua es “H₂O”.

Los electrones se organizan por capas. La primera capa, la más cerca del núcleo, se ve más bonita cuando tiene dos electrones. De hecho no caben más. Como el hidrógeno normal, suelto, sólo tiene uno, siente que le falta otro. La segunda se ve preciosa con ocho electrones. El oxígeno tiene ocho, pero dos están en la primera capa, asi que la segunda tiene sólo seis, y siente que le faltan dos. Asi que tenemos en este caso dos hidrógenos y un oxígeno por ahí sintiendo que necesitan electrones. Pero no hay. Asi que se juntan y hacen un plan.

El plan es que cada uno de ellos se viste con los electrones del otro, sin que por eso el otro tenga que dejarlos. Los núcleos se ponen bien juntitos y hacen como si los electrones del otro fueran suyos. El oxígeno hace como que los dos electrones de los dos hidrógenos fueran suyos, y tuviera por tanto ocho electrones en la segunda capa. Y cada hidrógeno hace como si un electrón del oxígeno fuera suyo, y tuviera dos electrones en la primera capa. Y todos tan contentos.

A esa especie de pacto de caballeros entre átomos, a esa especie de “yo te cubro a tí, y tú me cubres a mí… de electrones”, es un tipo de enlace. Los enlaces son la forma con que se hacen las moléculas: Ahora esos dos hidrógenos y ese oxígeno van juntos a todas partes (porque si no, ya me dirán, qué vergüenza de pronto, con los agujeros de la capa al aire…). Y eso es una molécula de agua, H₂O

Ahora bien, lo interesante de esto es que para que funcione, los electrones tienen que ir de lado. Es como cuando el caballero intenta cubrir a su pareja con su abrigo, mientras lo lleva puesto: Va escorado. Los hidrógenos escoran su electrón hacia el oxígeno para que éste pueda aprovecharlo. Y no se llevan el electrón del oxígeno al otro lado, lo dejan también cerca de éste.

Como resultado, cerca de cada núcleo del hidrógeno hay una carga eléctrica positiva. Porque faltan electrones. Y más allá cerca del núcleo de oxígeno hay una carga negativa: Porque sobran electrones, hay 8 y sólo 6 protones. El agua, por tanto, tiene dos polos eléctricos: Está cargada negativamente por la parte de arriba, y positivamente por la parte de abajo (en la figura).

Vista desde lejos, por tanto, una molécula de agua tiene sus “zonas”. Si usted es un tipo negativo, se sentirá atraído por la zona de arriba (ya que en electricidad, positivo atrae negativo, y viceversa). Si es positivo, por la de abajo. Y eso, que vale para usted (bueno, si usted tiene el tamaño de una molécula), vale también para otras moléculas cuando se acercan a una de agua.

Y esto no sólo vale para el agua: El agua es un ejemplo muy simple de cómo una molécula puede tener, en su superfice, zonas cargadas eléctricamente. Cara al mundo exterior, duro y cruel, una molécula ofrece dos cosas: Una superficie con una forma (una “topología”, que diria el listillo de la clase) y una “distribución de carga”, es decir partes de esa superficie que estan caragadas positiva o negativamente.

Cuando otra molécula resulta que tiene una zona de forma complementaria, y de cargas opuestas, entonces es muy probale que esas moléculas acaben pegándse la una a la otra… aún sin ponerse a repatrir electrones. Por ejemplo, una protuberancia puntiaguda cargada negativamente, es complementaria de una oquedad puntiaguda cargada positivamente. Si uno lo piensa, la cosa tiene su punto pornográfico, pero será mejor que lo dejemos por esta vez. La proxima vez hablaremos, por fin, de Pepe.

3. Enlaces y Desenlaces

Díganle “hola” a Pepe.

Pepe es una molécula compleja. ¿Se acuerdan del FED? Pues algo parecido. Si representara aquí todas sus bolitas no haríamos otra cosa hoy. Cientos y cientos y cientos de bolitas. Una superficie compleja, con muchas áreas positivas y negativas, protuberancias y oquedades.

He supuesto que dos partes de esa superficie son especialmente interesantes. Digamos que son partes que pueden dar lugar a enlaces basante fuertes, de esos obscenos de pegarse con algo complementario (no de los de repatirse electrones, aunque en el fondo también podría ser).

Pepe es además un tipo estable. Estable porque no le faltan o sobran electrones por ninguna parte, asi que no se le van a ir pegando átomos por ahí, va a seguir siendo Pepe, con sus 22 átomos de carbono (por ejemplo), ni uno más, ni uno menos.

Pero estable también porque no se rompe así como así. Y es que las moléculas no son eternas (nada lo es salvo la suegra). Una molécula se puede romper, esencialmente, porque le pasen cosas raras:

A veces hace demasiado calor. Los átomos se agobian de estar tan cerca unos de otros que se van cada uno por su lado, y se acabó la molécula.
A veces llega alguien tentador y se lleva un par de átomos sin más… realmente eso es lo que ocurre con los ácidos, la sal o el alcohol. Son todos tentadores, como sabe quien ha probado unos vasitos de tequila (alcohol) con sal antes y limón (ácido) despúes. Tienta ¿eh? Pues a tus átomos, también.
La electricidad. Nada como un buen shock eléctrico para ponerte a tiritar. Tus átomos también tiritan, con lo que alguno se sale y se acabó la molécula: ahora ya es otra, ya no tiene los mismos átomos que antes.
La presión. La forma ideal de una molécula puede ser como una bailarina con los brazos extendidos y una pierna horizontal, toda “Lago de los Cisnes”. Pero si no hay sitio, hay que espachurrarse todo “Metro de Tokio en Hora Punta”, lo que rompe los enlaces de la molécula y los huesos de los japoneses faltos de calcio.

Hay muchas más formas de romper moléculas (y japoneses), pero lo interesante con esto es que las moléculas tienen su “líneas de corte por aquí”. Por ejemplo, un choque eléctrico tenderá a romper la misma molécula por el mismo sitio. O por uno, de dos o tres sitios diferentes.

Dijimos que Pepe es estable. Eso quiere decir que es bastante resistente. Hace falta mucho ácido para acabar con él. Mucha sal. Mucho alcohol, electricidad, temperatura o presión.

Eso no es nada raro. Al menos, no muy raro. Y recuerden que tenemos cuatrillones de moléculas complejas en el mar primitivo.

Y como tiene dos superficies estables, tenemos mucho tiempo de vida de Pepe para ver si encuentra pareja. Alguna molécula que case con sus superficies, para ir juntos por ahí. Yo he buscado un poco por el océano primitivo y he encontrado una buena pareja para Pepe: Se llama Mari.

Mari también es estable, también es compleja, y tiene esas dos superficies interesantes que ven, y que casan con las de Pepe. De hecho, casan las dos: Esto sí es algo de suerte, pero créanme, ni es muy difícil que ocurra en la realidad, ni es realmente necesario que ocurra en la realidad, sólo hace esta explicación algo más simple.

De los dos enlaces que pueden formar Pepe y Mari, uno es más fuerte y otro es más débil. Los he representado más grande y más pequeño para eso, para decir que uno de los enlaces va a ser má fuerte que el otro.

Asi que Pepe y Mari se juntan por su enlace más fuerte, y tenemos una nueva molécula compleja. Les presento a Jose Mari, Chema para los amigos:

Va a ser difícil que Pepe y Mari se separen, al menos por un buen, buen rato… ya que los enlaces son bastante resistentes y ellos son estables. Pero… ¿qué pasará cuando Chema se tope con otros Pepes y Maris por ahí, que acudan a la superficie reactiva de Pepe y de Mari, que se ha quedado libre? La solución, en el próximo capítulo: “Catalizando, Que Es Gerundio”.

4. Catalizando, Que Es Gerundio

Bien, déjenme representar a Chema de la siguiente forma: P es Pepe, y M es Mari. Pepe y Mari están unidos por un enlace muy serio, que representaré con un § a falta de algo mejor. P § M

Además, Pepe tiene un enlace más débil, y Mari justo el complementario, como hemos visto en los dibujitos del capítulo 3:

P >

§
M <

Como (a) Pepe y Mari son serios (estables) (b) por tanto su enlace lo es y (c) hemos visto que hay unos cuántos Pepes y Maris por ahí… lo que pasa a continuación es bastante normal: Viene otra Mari, y se encuentra con el enlace débil de Pepe, y se une a él…

P >> M
§    §
M <

…y al cabo de un tiempo (aunque la historia podría haber sido mucho más indirecta) se encuentran con un Pepe, que se une a la mari de arriba a la derecha por el enlace fuerte, y a la Mari de abajo a la izquierda por el débil:

P >> M
§    §
M << P

Esta estructura ya no tiene superficies reactivas libres, por lo que le auguramos una larga vida. En el fondo, es como dos Chemas juntos, unidos por los dos enlaces débiles que son, como hemos visto, idénticos: si uno le da media vuelta a este cuadro y lo pone cabeza abajo, obtiene lo mismo que tenía.

¿Que ocurre a continuación? Pues algo bastante probable, dadas las circustancias… tarde o temprano surgen las circunstancias de calor, temperatura, acidez o carga que provocan que se rompa el enlace débil. Como los dos son idénticos, el resultado es…

P >
§
M <

….y por otro lado, alejándose lentamente con la corriente…

> M
  §
< P

…osea, dos Chemas (si gira el último 180 grados se obtiene el primero).

Por tanto, estamos viendo cómo de un Chema es probable que, ante la presencia de tanto Pepe y Mari sueltos por ahí, surgan dos Chemas. Una vez los Chemas abandonan la zona donde los enlaces débiles se rompen, este proceso puede repetirse tantas veces como haya Pepes y Maris libres. Por supuesto algunas veces lo que se romperá es el enlace fuerte. Otras, el débil se romperá antes de formar un nuevo Chema. Otras se romperán todos los enlaces a la vez (por ejemplo ante un shock eléctrico demasiado fuerte) y otras la catástrofe será tal que del Pepe y la Mari no quedarán más que cenizas. Pero estos escenarios son, para estas moléculas, menos problables que su reproducción… mientras hayan Pepes y Maris libres.

¿Deja de haberlos alguna vez? Hombre, claro… y no .

Sí, porque tarde o temprano la mayoría de los Pepes y Maris son ya Chemas.
Pero no del todo porque siempre habrá, de vez en cuando, circunstancias que (a) hagan nacer nuevos Pepes y Maris o (b) destruyan los enlaces fuertes de un Chema.

Los Chemas llegarán a ser más frecuentes que los Pepes y Maris solteros… pero estos últimos nunca desaparecerán del todo.

Lo que hemos visto es, en el fondo, un caso particular de “catálisis”: Un catalizador es una molécula que fabrica otras moléculas, una detrás de otra… un Chema es un catalizador. Lo único que tiene de particular el caso (y tampoco es tan raro) es que los Chemas son, en estas circunstancias, caralizadores de otros Chemas. A esto se le llama “molécula autocatalizadora”, y tampoco es tan raro.

También se les puede llamar de otra forma… “seres vivos”.

¿Los Chemas “nacen”? Bueno… salvo el primero, los demás pueden perfectamente haber surgido de otros Chemas. “Pasan a existir”, surgen, de otros Chemas.
¿Los Chemas “mueren”? Bueno… tarde o temprano dejan de existir. Un golpe de salinidad, un shock eléctrico y… adiós mundo cruel.
¿Los Chemas “se reproducen”? Un Chema puede provocar que surjan más Chemas.

¿Son entonces los Chemas “una especie de seres vivos”? Depende del punto de vista. La definición más hermosa que conozco que “vida”, la que yo aplico, los excluye como seres vivos, pero por motivos demasiado complejos para comentarlos aquí.

Lo importante, sin embargo, es que sean o no sean seres vivos, evolucionan a la manera de los seres vivos. Y eso hace que sean capaces, a largo plazo, de generar seres “indudablemente” vivos. Veremos cómo.

5. Evolución

El océano primigenio se nos ha llenado de Chemas. Hay Chemas por todas partes.

Eso hace que también haya muchas moléculas parecidas a Chemas, producidas por Chemas con algún fallo en el proceso de catalización. Pero la mayoría serán, desde luego, Chemas puros y duros… las reproducciones fallidas no tienen esa “capacidad de catalizar idénticos”, y si catalizan algo, serán más Chemas de lo buenos.

De entre los cuatrillones de intentos de reproducción, salen bien 999.999 de cada millón. Pero eso implica aún trillones de Chemas raros, no-realmente-Chemas. Fijémonos en uno en concreto porque es interesante. En este caso, el fallo fué que se metió una molécula no demasiado rara enmedio. Lo hizo porque tiene un buen enlace fuerte para Pepes, y otro bueno y fuerte para Maris. Se llama Luis, y lo que pasó fué lo siguiente…

Había un Chema:



P >

§

M <

…llegó un Pepe…

P >


§    §

M << P

…llegó Luis, que además de tener los enlaces fuertes para un Pepe y un Mari, tiene uno mas débil del que hablaremos luego.

P >

§

§  ] L

§    §

M << P

….y sólo ahora llegó Mari…

P >> M

§    §

§  ] L

§    §

M << P

Cuando se separaron, quedó lo siguiente:

> M

  §

] L

  §

< P

El enlace propio del Luis no se parece a ninguno de los de Pepe o Mari. A lo que sí se parece es a uno de otra molécula muy parecida (esto es muy normal, que dos moléculas muy parecidas tengan enlaces que se complementan). En este caso la molécula parecida también tiene esos dos enlaces complementarios “§”.

Se llama Sónsoles (”S”).

Lo que ha ocurrido es una mutación. Muchas veces, una mutación como esta no conlleva ninguna ventaja, incluso puede ser un engorro. Esas mutaciónes (que ocurren a trillones en nuestro océano) no llevan a nada y tarde o temprano son eliminadas. Pero ésta, concretamente, ha tenido suerte (de entre los trillones que no) y el hecho de que Luis tenga una Sónsoles va a definir el éxito de esta nueva molécula, el combinado:

P >> M

§    §

L [[ S

§    §

M << P

A éste combinado lo llamaremos un Joseluis. En principio, no hay motivos para suponer que los Joseluis llegen a substituír algún día a los Chemas. El Chema es un tipo normal, pero genial en su normalidad. El problema es que el ambiente está cambiando: El mar se está haciendo salado. Al comienzo, el océano era dulce como el agua de la lluvia que lo generó, pero con el tiempo, como el agua del mar se pasa el día lamiendo rocas, se está haciendo cada vez más salado (las rocas son saladas, cómase una y lo comprobará).

Esto es un problema para los Chemas... resulta que las nuevas condiciones de salinidad no son buenas para el enlace "§". Por otro lado, cuanto más grande es uno, menos superficie ofrece al exterior, por lo que menos importan las condiciones de salinidad. Con lo que los enlaces § de los chemas son más frágiles que los de los Joseluis. Cada vez que hay un golpe de salinidad (por ejemplo un géiser suelta su carga de agua resalá en el fondo del océano) muchos Chemas y Joseluises la cascan. Al comienzo hay muy pocos Joseluises, digamos que sólo hay uno y sus enlaces § se salvan (por el tamaño) mientras que los <<, más frágiles, quedan sueltos por ahí. Ante la abundancia de "comida" (Pepes y Maris sueltos) las mitades de los Joseluis se unirán deprisa a nuevos Pepes y Maris... con el tiempo, ya encontrarán uno un Luis y otro una Sónsoles.

Y ya tenemos dos Joseluis.

Cada vez que pase esto, cada vez que haya algún golpe de salinidad (y van habiendo cada vez más), habrá más y más Joseluises, y menos y menos Chemas.

¿Qué pasará? ¿Desaparecerán los Chemas?

El próximo capítulo hablaremos de Mariano, la penúltima molécula con nombre¹ que pondré en esta presentación.

[1] Sacados todos con mucho humor de cierto proceso electoral, pero que ya ha quedado obsoleto.

6. El Chema, Unido, Jamás Será Vencido.

Hemos visto cómo, a medida que aumenta la salinidad, el nuevo invento (el Joseluis) va substituyendo a los Chemas que desaparecen por culpa de ésta. Pero esto lleva tiempo: La salinidad del mar tarda mucho en aumentar porque no es tan fácil disolver una piedra a base de lametazos: hay que pegar muchos (¡pruebe en su casa! pero lave la piedra antes).

Y donde la salinidad no es tan baja, los Chemas, que son más sencillos, lo tienen más fácil para reproducirse porque no necesitan ni Luises ni Sónsoles. Lo que por cierto, es un excelente ejemplo de porque no siempre “una ventaja es realmente una ventaja” (imagínense que algo redujera la salinidad del mar de pronto) y también porqué no siempre “lo complejo es lo mejor” en la evolución.

Así que en algún momento del largo proceso de salinización marina, entra en acción otra molécula: Esta molécula ya no es de las estables, de esas que es tan fácil encontrarse por ahí, es más bien inestable cuando está sola. El motivo puede ser, por ejemplo, su distribución de carga. Hay muchas más combinaciones inestables que estables, por eso hay muchas más variantes y tiene mucho sentido que si una variante es posible, aparezca tarde o temprano. Y como hemos visto, tenemos tiempo. Lo que tiene esta molécula, Andrés, es que puede alterar la configuración de los Pepes y Maris para enlazarse con ellos. Aparte de esto, tiene dos enlaces mutuamente complementarios débiles parecidos pero no iguales (los llamaremos “(” y “)“) a los de los Chemas. Como puede verse, tiene mucho enlace, quizás por eso es inestable. Aquí tenemos un Andrés:

§
 )
A
 (
§

Y un día, uno de los Andrés que va flotando por ahí se encuentra con Chema. Aquí tenemos el resultado.

§
 )
A
 (
§
P >
§
M <
§

El caso, y esto es en lo que esta vez se tiene suerte, es que una vez enlazado con un Pepe, Andrés se vuelve más estable. Por eso sobrevive hasta entontrarse a otro Chema:

M <
§
P >
§
  )
A
 (
§
P >
§
M <

El caso es que esta nueva molécula (un Mariano) aguanta mejor la salinidad, al ser más grande. Y por otro lado, puede reproducirse simplemente usando otro Andrés:

M << P
§    §
P >> M
§    §
  ((
A    A
  ))
§    §
P >> M
§    §
M << P

Los Marianos son, como los Joseluises, sólo ventajosos en áreas de mayor salinidad. Al contrario que los Joseluises, son algo sensibles al calor (porque son grandes, y cuanto más grande más sensible). Pero al contrario que los Joseluises, necesitan una molécula única (el Andrés) en vez un par de moléculas complementarias para reproducirse.

Es decir, la predominancia de los Joseluises o de los Marianos depende de las características de cada medio. En Extremadupangea (una región primitiva que me acabo de inventar) la salinidad es alta, abundan los Luises y las Sónsoles, y hace mucho calor: La patria natural del los Joseluises. En Lamanchepangea (otra), sin embargo, la salinidad es también alta, pero hay menos Luises y Sónsoles, más Andreses, no hace tanto calor… asi que es la patria natural de los Marianos.

Algún día, pasadas las suficientes legislaturas (perdón: años), el tiempo del Chema habrá pasado: La salinidad del mar llegará a ser tal que no podrán seguir existiendo. Pero para ése entonces, los Marianos y los Joseluises, dos especies diferentes nacidas de los Chemas, lucharán entre sí por los recursos (Pepes y Marias libres) encontrando nuevas variaciones. Sólo el tiempo dirá quien se lleva el gato al agua… y en qué áreas del océano pangeático.

Llega el momento de abandonar esta parte de la historia. Cabe llegar a algunas conclusiones:

1) Hemos visto cómo surgen del océano original moléculas capaces de reproducirse, que se destruyen al cabo de un tiempo, que cometen a veces errores al reproducirse, y cuyas características óptimas dependen del entorno… seres vivos a efectos evolutivos, aunque se les llame despectivamente “protobiontes”.

2) Hemos visto cómo de una especie surgen dos, siguiendo estrategias diferentes: Una a base de encontrar cosas más raras o complicadas pero muy útiles. Otro a base de encontrar cosas más comunes y, sobre todo, a base de juntar varios organismos anteriores (en este caso dos Chemas).

3) Hemos visto como ninguna de las dos puede eliminar por completo a la otra de un santiamén, porque al ser diferentes cada una es “la mejor” en sitios diferentes.

4) Hemos visto que aunque no siempre lo más complejo es lo mejor, a menudo la evolución tiende a aumentar la complejidad para añadir nuevas funciones.

Queda mucho por explicar: Los Chemas y Joseluises no son ni siquiera protobiontes modernos, nos queda hablar de ARN y el ADN, del surgimiento de las plantas, del tema del oxígeno, la evolución “a saltos”, la adaptación fenotípica… queda mucha leña por cortar, pero vamos a pegar un salto de millones de años y ponernos en un océano ya pleno de protobiontes de múltiples tamaños, y veremos qué más se han inventado para entonces.

Algunos inventos son bastante sangrientos, avanzo…

7: Conejos.

Hemos visto como de una sóla especie evolucionaba otra cuando, en un entorno determinado, una alteración permitía al mutante ser más eficiente reproduciéndose. Y cómo este proceso, sin embargo, no implicaba la desaparición de la especie anterior, ya que ésta podía seguir siendo más eficiente en otros entornos… produciendo otras. Hemos visto aumentar la variedad y la complejidad.

Ahora han pasado unos cuantos millones de años. El resultado es una gran complejidad, una gran variedad, y una gran competencia entre moléculas. Hoy veremos una de las más interesantes…

Supongamos que sus moléculas complementarias son P y M, L y S, y que normalmente la mitad se ve así.

  P >
  §
( A
  §
  M <

Cuando empieza a reproducirse, es decir cuando empiezan a pegarse moléculas, en principio no pasa nada raro, salvo que las moléculas nuevas no parece que vayan a juntarse.

     P >> M
§    §    §
S (( A
§    §    §
     M << P

Tenga en cuenta el lector que la geometría de verdad es tridimensional. Imaginemos que los M y P libres están lo bastante cerca del S, en la dimensión adelante/atrás, hacia el lector, como para que sus enlaces fuertes (los ‘§‘) sí se atraigan. Como son fuertes, acabarán superando las resistencias de los enlaces débiles (los ‘(‘)… ¡PANG! Los enlaces débiles se rompen y los fuertes ganan la partida forzando la situación. ¿El resultado?

  P >         > M
  §             §
( A  <=== ===>  S (
  §             §
  M <         < P

Las dos mitades, rotos los enlaces débiles, recuperan su forma original… pero de hecho, la molécula original acaba de reproducirse. ¡Vaya invento!

Ya no necesitamos esperar que el azar parta los enlaces débiles. Ya no necesitamos esperar a un golpe de salinidad, de calor, de electricidad o cualquier otra cosa que rompa los enlaces débiles para que volvamos a tener “dos mitades” capaces de reproducirse de nuevo: A partir de ahora, el probionte se separa de su otra mitad en el momento en que esta esté completa, por su misma geometría, sin necesidad de intervención externa.

Para conseguir esto sólo hemos necesitado que la geometría nos ayude, que dos enlaces fuertes cercanos (dos y no uno, para no tener un parto prematuro) sean lo bastante fuertes como para romper los débiles. Pero el resultado es aterradoramente eficiente: La reproducción ya no es cuestión de esperar.

Como podrá imaginarse el lector, semejantes probiontes, que se reproducen como conejos, pronto le quitan terreno a los que no tienen esa capacidad o una equivalente… surgirán de nuevo muchas especies de probiones a partir de éste, pero los que no parten de éste desaparecerán.

No será la primera vez… como con la historia bíblica de Noe (que resulta ser, en el mito, tan “padre de todos nosotros” como Adán) de vez en cuando la vida sobre la Tierra (o parte de ella) se hará heredera de una única especie, que tiene una idea tan buena que acaba extinguiendo todo lo que no se basa en ésa idea.

8. Predadores

Una vez las “moléculas evolutivas” pueden reproducirse “por sí solas”, la evolución se acelera, ya que la evolución depende decisivamente de la velocidad de reproducción. Surgen nuevas capacidades, mucho más rápidamente que antes.

Una de ellas puede ser la de rodearse de algún tipo de substancia, que destruye o debilita los enlaces de otras moléculas parecidas pero no iguales. Algo así destruirá a las moléculas de otras especies y dejará sus restos a disposición de la molécula que causa todo esto, de forma que le ayuda a reproducirse más rápidamente que las demás.

Han nacido los alimentos orgánicos, las presas y el depredador: Las moléculas ya no sólo compiten por los mismos recursos (como los Pepes o Maris) sino que activamente provocan la “muerte” de otras para “comérselas”, incoporando su substancia disuelta en su propio “organismo”.

Por supuesto, a poco que estos “depredadores” empiecen a tener éxito, empezará a ser útil para algunas moléculas rodearse de algo que las proteja. Algo como por ejemplo, una capa de moléculas tales que permitan que entren y salgan los “alimentos” (Pepes, Maris…) pero impida que entre aquello que los depredadores usan para destruír las “presas”.

Es cuestión de tiempo que esa capa se convierta en una membrana, cada vez más sofisticada. Dentro de ella estarán las cosas útiles, y fuera se quedarán las dañinas. Ésa es la idea… y ésa idea se llama hoy en día célula, y membrana celular.

Los predadores no tardarán en aprender que también les conviene tener membrana celular. Despúes de todo, se predador no es garantía de no acabar en el plato de alguien…

Nada en este proceso implica que las moléculas realmente “sepan” algo o “investiguen” algo… son formas de hablar para hacer esto ameno. La molécula capaz de defenderse de un predador puede surgir cien mil años antes que el predador, ya que las mutaciones se producen al azar… pero, si esto ocurre, como esta molécula no tiene ventaja alguna para reproducirse resepecto a su entorno, no hay motivos para que nunca pase de ser una más de millones de variaciones… y eventualmente desaparezca.

Sólo las altereraciones apropiadas que surgen en el momento apropiado, de entre las incontables posibles, dan lugar a nuevas especies.

La vida propiamente dicha está a punto de surgir.

9. Metabolismo.

Han pasado, de nuevo, unos cuantos cientos de millones de años, y el siguiente paso importante que van a dar estas moléculas complejas, con membrana y una cierta separación entre lo útil y lo inútil, es cambiar su forma de entender (seguimos hablando en metáfora) lo “útil”.

Alguna molécula puede descubrir, por ejemplo, que consumir energía de alguna forma (y hay muchas formas de consumir energía química) es útil para tener “sistemas de defensa” o “de ataque” mejores que los demás. Esto puede muy bien ser porque hay más sistemas inestables que estables, con lo que las mejores “armas” y “defensas” serán, típicamente, inestables. Eso significa que son mejores, pero sólo si puedes “pagarlas”: usando energía para mantenerlas.

Asi que en algún momento, alguna de estas mutaciones implica el uso de energía para mantenerse como es. Y eso es lo que hace la “vida”: usar energía para mantenerse como uno está¹.

A partir de aquí tendremos un uso diferente de la “comida”: Ya no sólo son pequeñas moléculas que sirven para ir haciendo, poco a poco, una copia de la molécula central que controla todo el asunto. Son también moléculas que tienen energía, un tipo de energía química que la célula (ahora sí, sin comillas) puede usar para mantener una serie de funciones.

Una vez descubierto que se puede usar energía, resulta relativamente fácil que la molécula aprenda a (es decir, que vaya evolucionando hacia otra que sepa) usar esa misma energía para otras cosas. Y luego, que aprenda a usar otras formas de energía química.

La energía empezará a ser almacenada en moléculas, traída de diversas formas, y usada de diversas formas, en un ciclo que re-utiliza muchos de los materiales para mantener un sistema dinámico funcionando:

Ha nacido el metabolismo.

Todos tenemos un metabolismo, y cada una de nuestras células tiene el suyo propio. Son mucho más complejos que esa primera célula, pero la idea sigue siendo la misma: Recoger energía de diversos modos, almacenarla, y usarla para diversas funciones.

Todo esto está controlado por una molécula central, que provoca de formas cada vez más complicadas y con más intermediarios, que todo el asunto funcione. Ésa molécula pronto dependerá de las demás para reproducirse, de forma que ya no es la molécula sino la célula entera la que se reproduce. Y para controlar esa enorme complejidad irá haciendo falta una molécula central cada vez más larga y flexible… la vida encontrará la solución con los ácidos nucleicos.

[1] Dicho de forma muy sencilla – la forma más complicada la tienen aquí.

10. Los ácidos nucleicos.

En la giganteca retorta probionte en que se han convertido los océanos, algunos probiontes han empezado a usar ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son estables, muchos de ellos tienen complementarios, muchos de ellos pueden enlazarse con ácidos nucleicos por dos lados y con otro tipo de enlace con un tercero. Por esto son ideales para ocupar las posiciones medias de los probiontes.

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(un montón de ácidos nucleicos)
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Hemos visto como un probionte podría finalmente controlar su reproducción: En principio, la idea es esperar hasta que la otra mitad esté completa y entonces, inmediatamente, separarse. Y no antes, desde luego, porque si uno se separa antes de que la otra mitad esté completa lo que tiene es una molécula que no es realmente una copia: Uno no se ha reproducido.

Lo que tiene uno es ésos casos de error es otra cosa, más pequeña… que, claro, normalmente no sirve para nada… hum… ¿sabían ustedes que a la naturaleza le gusta hacer experimentos, sobre todo cuando dispone de una retorta inmensa y mucho tiempo por delante?

Y ahí vino el descubrimiento clave: Resulta que si una cadena de ácidos nucleicos se “reproduce demasiado pronto” lo que sale son proteínas. Y las proteínas, claro, son basura… la mayoría. Pero algunas no. Algunas tienen características ventajosas, como atraer moléculas/comida, o ayudar a controlar el momento de la reproducción “completa”. Al comienzo (y estamos hablando del comienzo) estas características son primitivas… pero los probiontes que las produzcan, en una especie de “error controlado”, tendrán ventajas. Para mantener las proteínas cerca, desde luego, hace falta una membrana. Pero ya hemos explicado cómo puede surgir una membrana antes de que surjan las proteínas. Sólo los ácidos nucleicos pueden hacer proteínas, y las proteínas (hechas de aminoácidos, algo muy común) son más ductiles y multifuncionales que cualquier otra cosa factible y abundante en esa sopa. En otra Tierra, quizás no lo habrían sido. No estamos hablando de una “brillante casualidad” sino del descubrimiento, escepcional pero a la postre inevitable dado el tiempo y los recursos invertidos, del óptimo mecanismo en el océano primitivo.

Si tiras suficientes veces un dado de seis caras, obtendrás un 6. Si tiras suficientes veces uno de 8, obtendrás un 8. La variedad de proteínas útiles y funciones asociadas crece con cada generación de un cuatrillón de probiontes…

Bien, la combinación ácido nucleico / proteínas tiene tanto éxito que acaba extinguiendo a todos los sistemas anteriores. Invaden la tierra primitiva, desde el fondo de los océanos a los géiseres… lo supervivientes más antiguos de la tierra primitiva los encontramos, aún hoy, precisamente en sitios como géiseres subacuáticos sin oxígeno.

Los primeros organismos con ácidos nucleicos, por cierto, no tenían el famoso ADN (ácido desoxirribonucleico) sino una variante más sencilla, el ARN (ácido ribonucleico). El ADN es un invento posterior, un arribista mandón que ahora usa el ARN de intermediario para comunicarse con las proteínas. Pero el ARN estuvo antes, y en su honor van aquí algunos enlaces a modelos de ARN:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/5/55/Pre-mRNA-1ysv.png

http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/RNA_sstrand.jpg

http://complex.upf.es/~josep/RNA.jpg

http://www.biologycorner.com/resources/mRNA-colored.gif

11. Y los Cielos se Abrieron.

Sigue lloviendo.

Digamos que ha estado lloviendo todo este tiempo. La atmósfera de la Tierra, tupida como el humo durante la creación de la tierra, ha ido aclarándose poco a poco. No ha sido fácil: Cada subida de temperatura, cada volcán (¡y había muchos!) soltando gases… provocaba evaporación y la hacía más tupida. Pero finalmente todo el agua ha llovido… lo que queda son esas nubes que todos conocemos, haciendo figuritas en el cielo. Los cielos se abren… Para los probiontes, es un desastre. No hay capa de ozono. El ozono es O₃, y si no se está soltando bastante oxígeno ni para hacer tener un buen número de parejitas en la atmósfera (recordad que los libres O₂ del capítulo 1 se han ido), imagináos si va a haber para un menage-a-trois.

El resultado es que una gran cantidad de luz de alta energía (llamada “ultravioleta”) golpea la superficie del océano sin piedad, destrozando los probiones a trillones. Los que quedan son los de abajo, protegidos por unos buenos metros de agua, mirando hacia arriba y la reserva maravillosa de comida pero sin poder acercarse. De vez en cuando la corriente les lleva comida abajo. Y de vez en cuando los lleva a ellos arriba y con ello a la tumba: avisé que esto sería sangriento.

Pero la vida se ha hecho dura de pelar. Mutaciones llevan a probiontes cada vez más resistentes y la reserva de comida de la superficie se llena de nuevo de bichitos con membranas protectoras. Y, por otro lado, la verdad es que la luz es energía, y la energía puede usarse para muchas cosas: Para mover esos cilios que algunos están empezando a tener, por ejemplo. Para sintetizar moléculas complejas a partir de comida sencilla (comida que no es comida para quien no sepa usarla). Si se pudiera usar esa energía de allí arriba, convirtiendo lo letal en útil… ¡hombre, si se puede!

El sistema inicial es terriblemente ineficiente y sencillo, pero es un ciclo de tranformaciones (de unos 2 o 3 pasos) que recoge una substancia muy común, el CO₂, y consigue, usando energía de la luz, quedarse el C para sus cadena de átomos y soltar el O₂. El O₂ es desagradable y reactivo, asi que hay que quitárselo de encima lo antes posible. Así que el primer probionte que lo intenta, ahí metido entre los demás cerca de la superficie, acumula unos cuantos O₂ que forman una burbujita… y hace ¡Blub!.

Y luego se sonroja y pide perdón.

Y es que lo que soltado, con perdón, es… ehm, eso mismo que soltamos nosotros cuando lo que hemos comido ya no nos sirve. El O₂ es el resto inservible y peligroso de una reacción que en principio es positiva. Te lo quitas de encima mandándolo a la atmósfera, que tiene mucho aguante y ya sabrá que hacer con él. Por suerte es un gas, así que se larga.

Me puedo imaginar otros probiontes, que usaron otro sistema cuyo resto era, pongramos, ácidos. La cascaron pronto, rodeados de sus propios ácidos que los corroían. No fue una muerte agradable, pero esto sirve para indicar que si el O₂ no hubiera sino un “resto” aceptable, simplemente no habría tenido éxito, dando tiempo a otro sistema a aparecer. Porque la energía es un tesoro para la vida, y tarde o temprano alguien iba a usar la que viene del sol. Nuestro sujeto se sonroja, pero sólo por un momento. Realmente, su color no es rojo. Es verde. Verde como una planta. ¿Y esto porqué? Pues porque es un planta. La primera planta, un alga marina unicelular.

Inmensamente mejorado, ese ciclo de uso de energía solar para acumular energía es la fotosíntesis, que no es una cosa de laboratorio sino algo muy natural que hacen todas las plantas: Comer energía y CO₂, soltar un poco (el O₂ es reactivo, energético) y quedarse el resto para crecer. Nuestra conexión con las plantas puede ser un poco asquerosilla si uno lo piensa bien, pero en todo caso vivimos de ella, tanto en lo que comemos como en lo que respiramos.

12. El Año que Vivimos Peligrosamente.

La atmósfera se va llenando de oxígeno, poco a poco. Al mismo tiempo el CO₂ disminuye, usado por las plantas. Usan muy poquito, asi que la cosa va lenta. Pero los efectos van dejándose sentir, sobre todo cuando la presencia de O₂ pasa a ser tal que en las capas altas de la atmósfera se forman los primeros O₃… ha nacido la capa de ozono, una capa más de la atmósfera si no fuera porque absorbe rayos ultravioleta. Eso provoca que la luz se vuelva más amigable… para los demás.

Las plantas, que habían empezado usando la luz de más alta energía (que es la ultravioleta) más bien dicen algo asi como “mira qué gracia, ahora que nos habíamos adaptado, nubla“. Pero la vida es resistente, y el proceso lento… las plantas se adaptarán de nuevo, a usar luces con un nivel de energía más bajo, como la luz que vemos, sin por ello dejar de añorar los años ultravioletas de su infancia, cuando el mundo era joven y no había hervíboros ni crueles vegetarianos.

El resto está empezando a hartarse de tanto oxígeno.

La verdad es que empieza a ser un problema. El CO₂ es de baja energía, asi que no se puede usar para obtener energía. El O₂ es esa cosa reactiva y peligrosa, pero con energía, que empieza ser cada vez más común. Hay que protegerse de él, y por lo demás tratar de ignorarlo.

O bien… hum… (silencio, la naturaleza piensa)

Bueno, si uno lo trata con mucho, mucho cuidado, quizás puede obtenerse energía de él, y de paso convertirlo en algo no tan peligroso, algo como el viejo, buen CO₂ que todos conocemos y amamos tanto. Se coge una reacción por aquí… una por allá… la naturaleza hace unos cuantos billones de experimentos (no es un experimentador muy eficiente, le cortarían el presupuesto enseguida), pero por fin se obtiene un modo seguro… ¡eureka!

En un mundo con cada vez más oxígeno, la capacidad no sólo de ignorarlo sino de usarlo es una gran ventaja… esta ventaja se expande como reguero de pólvora. Han nacido la biología aeróbica, que de hecho necesita oxígeno para vivir. A nadie le debería extrañar a estas alturas que las bacterias más antiguas que se conocen sean lo contrario: Anaeróbicas.

El aerobismo es una costumbre peligrosa. Se puede matar a una persona suministrándole demasiado oxígeno, de una forma bastante desagradable por cierto. El 21% del volumen de la atmósfera está compuesto hoy en día de oxígeno (el nitrógeno, una cosa estable y sin energía, se lleva la palma con un 78%), y no queremos más. Los humanos, aeróbicos como casi todo ser vivo de la actualidad, vive de usar esa peligrosa substancia y extraerle la energía.

El año que vivimos peligrosamente es cada uno de los años de nuestra vida.

13. No Te Pases de Listo.

Tarde o temprano, y por medios que bien pudieron ser diferentes, las diferentes criaturas aprendieron el aerobismo. En este momento casi todos son plantas, que usan la luz del sol. Las plantas compiten duramente por el espacio: El mar se ha convertido en un limo verde. Por la misma lógica por la que un Mariano incrementaba su eficacia con dos Chemas (¿se acuerdan?), las plantas han aprendido que juntado células y especializándolas pueden ser más eficaces.

Tarde o temprano, alguna de ellas se especializará, precisamente, en reproducir todo el conjunto: Han nacido los gametos. Otras plantas aprenden a pegarse a la tierra: Eso les permite asegurarse una ración constante de minerales sin tener que esperar a obtenerlos del agua que flota alrededor.

Algún tiempo después, una célula que tenía una parte ácida tuvo la oportunidad de dividir una substancia demasiado compleja que andaba cerca, en componentes útiles para la reproducción. El método fué perfeccionándose: Crear una cámara para que el ácido no se pierda tan rápido. Disolver cada vez más substancias complejas. Pulsar cuando no hay comida, provocando un movimiento que con suerte puede llevar hacia otro lugar donde sí hay comida. Pulsar en una dirección. Pulsar sólo una parte (lo que requiere menos energía). Hacer más larga esa parte. Más. Moverla de forma definida. Ya tenemos cilios, una especie de rabitos… y nos movemos.

Las plantas multicelulares descubren el mismo método, y pronto desarrollan bracitos. Algo está a punto de ocurrir… y es que esto de la fotosíntesis está muy bien, pero es lenta . Si en vez de eso te mueves y, en vez de comer substancias inorgánicas, te comes otras plantas… obtienes mucha energía y material de golpe. De hecho, vives a otro ritmo, el ritmo de tus movimientos, y no el ritmo en el que la cada vez menos energética luz solar te permite acumular energía.

La vida está acelerándose. Una criatura “comeplantas” deja atrofiarse su propia fotosíntesis y funciona moviéndose… es un animal, dicho sea sin insultar: El primer animal.

Pongamos ahora un ejemplo interesante en el océano pangéatico: Digamos que en un punto determinado los “neoanimales” hallaron un modo terriblemente eficiente de buscar y comer plantas. Estos nuevos seres vivos ocuparon el lugar de los animales “normales”, los cuales sólo pudieron sobrevivir en los sitios físicamente aislados, como los charcos recientes y un par de lagos y mares internos. En el océano pangeático, explosivamente, los “neoanimales” se comieron todo lo comible.

Y luego, claro, se murieron de hambre.

Y es que la evolución no significa siempre una mejora para el individuo: Esa mejora tiene que ser de tal forma que la permita mantenerse a sí misma a largo plazo. Una mejora brutal y brusca, como la planteada, sólo lleva a su propia eliminación. Y después de eso, un día, una charquita antigua se conectó de nuevo con el océano, y sus plantas y animales normales lo repoblaron…. y de los “neoanimales”, ya nadie se acuerda (y no sólo porque me los acabo de inventar ).

Bien, la vida se ha hecho realmente compleja. Hay animales y plantas multicelulares, en cada una de sus células hay un núcleo de ADN (ahora sí) controlando todo el proceso. Vamos a estudiar un poco las complejidades de ese control… en el próximo capítulo.

14. Poniendo los puntos sobre las íes.

Bien avanzada la teoría evolucionista, un señor llamado Gould empezó a investigar algo tan sencillo como sus tiempos: Analizó el tiempo que requería una población determinada para evolucionar paso por paso, y la cantidad de cambios requeridos. Concretamente el Sr. Gould se puso a mirar mariscos (un tipo de pulpos y otro de… ehm… esto… no sé cómo llamar un trilobite para que se me entienda… ¿un milpiés marino?).

Descubrió que en ambos casos, a períodos de estabilidad evolutiva, les seguían períodos de cambios furiosos… esto era sorprendente, hasta entonces se suponía que una especie cambiaba poco a poco, gradualmente, adaptándose al entorno. Esto de la receta de la paella de marisco cambiando rápidamente enmedio del pleistoceno no sonaba muy gradual. ¿Qué estaba pasando? Pues básicamente, que la vida de había vuelto muy, pero que muy complicada. Y esto, además, a dos niveles distintos.

Por abajo: Hasta ahora hemos visto como el ADN crea ARN (un poco y de pasada), éste crea proteínas y las proteínas hacen el trabajo. Realmente tiene que haber proteínas desde un comienzo, es por esto que el buen Pasteur tenía razón y no es tan fácil que surja vida. Pero una vez surgida (y aquí me remito a los pasos que preceden a éste), el camino de información está claro: ADN => ARN => proteína. Y proteína => ADN sólo para ayudarle a reproducirse.

Tararí.

Ni por ésas.

Resulta que ése camino es demasiado rígido . Demasiado rígido para adaptarse a un entorno cambiante. Las especies aprendieron pronto que los ácidos nucleicos están muy bien pero son, de hecho, demasiado estables, demasiado seguros. Si se añade un poco de caos, se tienen más posiblidades de sobrevivir (a propósito, esto también tiene que ver con la jaranga – me refiero al sexo, lo trataré luego). Y así comenzó el mogollón: ARN que altera el ADN. Proteínas que controlan la activación de ADN. Y finalmente, el paso estrella: ADN que controla proteínas que activan otro ADN, es decir, una jerarquía de órdenes. Y créanme, la jerarquía se ha hecho tremendamente complicada.

Hoy en día, para que te salga una pata, pueden estar implicados más de 10 pasos del tipo ADN => ADN. Cada uno de esos pasos puede mutar. Cada mutación tiene efectos secundarios en otros procesos que comparten esos pasos. Cada paso incluye decenas de proteínas funcionando que también activan y sirven para otras cosas ¡un lío!

Además, señaló Gould, tenemos otros factores. En determinadas condiciones especiales, el ADN de un ser vivo puede ser transmitido a otro: esto lo han visto los que experimentan con transgénicos. Crean un trigo transgénico, lo plantan, y de pronto las cepas de trigo normales adquieren el material genético extraño – no pasa siempre ni mucho menos, pero pasa. Con lo que una única mutación, si “da” en el lugar adecuado, puede desencadenar una marea de cambios… un “punto de cambio” en la evolución de esa especie.

Por arriba: Porque el mundo no es una superficie uniforme, cosa que los primeros evolucionistas tendían a olvidar. El mundo es grande , y si uno es un animal de 10cm es todavía más grande . Eso quiere decir que los ambientes cerrados son multitud, miles a cientos de miles. En cada uno de ellos puede surgir, poco a poco y gradualmente, o bien de golpe, una especie. Y cada poco tiempo (porque hay muchos), uno de esos ambientes cerrados se comunica con alguno más grande (o muy grande) aportando lo que tenga de nuevo. Si es poco o nada, pues nada. Pero si es mucho, de pronto la evolución de trozo grande hace ¡BOOOM! Todo el mundo tiene que adaptarse a las mejoras que un pequeño grupo de gente montó en un garaje. Y como nosotros sólo vemos la historia de los grandes entornos, lo que vemos es que de pronto AT&T, IBM y Olivetti se ponen a producir chips como locos, y no podemos ver ya en qué garaje quién montó qué… porque el viento de la historia evolutiva se lleva los garajes.

Es decir: La evolución, la mayoría de las veces, no altera lenta y gradualmente una especie por completo, sino que va haciendo miles de experimentos a la vez, bastante radicales, en entornos aislados, cuando éstos se comunican con los entornos grandes (el océano, el desierto, la selva del Amazonas) podemos ver cambios acelerados y repentinos de varias especies adaptándose a las nuevas circunstancias. A esto se le llama “equilibrios puntuados” (EP’s), y completa y explica la evolución clásica.

En ningún momento Gould puso en duda los mecanismos básicos de la evolución, sino que discutió sus detalles en el apasionante debate de su teoría del Equilibrio Puntuado. Pero mejor le dejo hablar a él: “La evolución es una teoría. También es un hecho (…). A pesar de todos los debates (…) todos estamos intentando explicar lo mismo: El árbol de descendencia evolutiva que conecta a los organismos por su genealogía. Los creacionistas pervierten esto hasta caricaturizarlo negando a conveniencia la convicción común que subyace a nuestro debate, y sugiriendo que los evolucionistas están dudando sobre la existencia misma de lo que intentamos entender mejor.” ( http://www.stephenjaygould.org/library/gould_fact-and-theory.html ). Aunque sé que el ataque de Gould es algo injusto por ser demasiado genético, refiriéndose sólo a algunos creacionistas, sugiero a los lectores creacionistas que no caigan en este error y no le pongan a Gould palabras en la boca.

Nos queda un anexo sobre la jaranga (vamos, el sexo, por si no lo habrían entendido) y la adaptación fenotípica. No he sabido ponerlo en esta serie, asi que va en el próximo y último capítulo.

15. La Adaptación Fenotípica, la Jarana y la Inteligencia.

En este paseo por la evolución hemos visto bastantes cosas. Una de ellas es que la adaptabilidad, es decir la variación, puede ser a veces buena y a veces mala. La variación implica tirar dados al azar, y por tanto si la mayoría de los número están marcados con una calavera, es mejor no jugar. Por otro lado, la variación es la única forma de adaptarse a un entorno cambiante. Y esta variación debe adaptarse a la velocidad de los cambios, porque el volcán que está a punto de llenar de CO2 tu valle no va a esperar hasta que estés listo para respirarlo. El dilema de cómo adaptarse de forma segura y rápida ha sido planteado ya por la naturaleza, y resuelto de diversas formas. Una de ellas es la “adaptación fenotípica”. Otra el la jarana y la francanchela. Y otra más, la inteligencia.

La adaptación fenotípica se basa en usar los canales de comunicación “contracorriente” que hemos mencionado antes. Normalmente el ADN manda al ARN, que manda a las proteínas, que hacen el trabajo. Pero las proteínas pueden reaccionar ante el entorno, cambiar… y con ese cambio comunicarle cosas importantes al ARN o incluso directamente al ADN. Imaginemos un sistema como el que sigue: Una proteína inhibe el crecimiento de pelo corporal (proteína pelada), otra lo potencia (la proteína peluda). A partir de un valor crítico de la primera, el ser desarrolla pelo corporal.

Ahora supongamos que una mutación, en vez de potenciar simplemente una u otra proteína, produce durante décadas la proteína peluda si y sólo si se alcanza determinada (baja) temperatura en el cuerpo. ¿Qué ocurrirá? Pues que en el momento en que haga demasiado frío, los hijos (que heredan el estado de las proteínas de la madre) empezarán a nacer con pelo, y durante algunas generaciones (o una, lo que sean décadas para ese animal) estarán calentitos.

Si durante ese tiempo se vuelven a alcanzar esas temperaturas (que aunque uno está calentito, si hace mucho frío, puede pasar), el sistema se mantiene. Si no, en algunas generaciones el gen se desactiva y, como el clima ha mejorado, permanece así, dormido… ¿¡qué invento, no!? No tenemos que esperar al mutaciones al azar, con el peligro que tienen y lo mucho que tardan en descubrir la solución adecuada. A partir de ahora, ese animal puede adaptarse sólo a diferentes entornos, y aparecer peludo o pelado, sin dejar de ser el mismo animal con la misma dotación genética. Como podréis suponer, la naturaleza ha usado este mecanismo una y otra vez, y se le llama “adaptación fenotípica” porque se basa en distinguir entre lo que se tiene (el genoma) y lo que está activo (el fenoma). (Un ejemplo humano en http://www.uninet.edu/tratado/c090503.html )

La jarana y francanchela es otro método parecido: En este caso, los genes que “no se expresan” son los “recesivos”. Recesivo es un gen cuando sólo se expresa (sólo es “fenoma”) cuando tanto el ADN del padre como el de la madre lo tienen. Conviene aquí aclarar que en la reproducción con jaranga y panderetas, el ADN del padre y el de la madre se parten en dos (a lo largo) y una mitad de uno se junta con una mitad de la otra. Así surge el ADN del chavalín.

Los genes de los animales (con perdón) que se reproducen así siempre van a pares: Por ejemplo el papá tiene “Rubio / Rubio” y la madre “Rubio / Moreno”. El hijo heredará un Rubio del padre y, o bien el Moreno, o bien el Rubio de la madre: Eso depende del azar. Así, un hermano puede salir “Rubio / Rubio” y otro “Rubio / Moreno”. ¿Son los hermanos “Rubio / Moreno” rubios o morenos? Eso depende de si el gen “Rubio” es recesivo (osea, sólo se expresa cuando el otro está de acuerdo) o dominante (osea, ignora al otro y se expresa caiga quien caiga). Supongamos que Moreno es dominante respecto a Rubio: Pues los hijos Rubio / Moreno serán morenos.

Sin entrar en demasiados detalle, los genes recesivos están algo “ocultos”: El hijo Rubio / Moreno jamás detecta que lleva un gen Rubio dentro. Si se encuentra con una chica Moreno / Moreno, todos sus hijos serán morenos (aunque la mitad llevarán el Rubio dentro, oculto). Si es con una Rubio / Moreno, tres cuartos de los hijos serán morenos y sólo un cuarto rubios. Si es con una rubia (¡pillín…! pero de bote no valen ¿eh?) la mitad de sus hijos serán morenos (y portadores del Rubio). Se mire como se mire, hay pocos rubios, el gen rubio está esperando… a que cambien las cosas.

Supongamos que los rubios pasan calor y se les quitan las ganas de “ná”. Incluso así, como lo llevan muchos morenos, el gen rubio seguirá estando en la población, apareciendo de vez en cuando… sí que desaparecerá algún día, pero muuuuuuy lentamente. Y mientras tanto, es posible que cambie el clima y sean los morenos los que ante el frío tengan problemas para reproducirse. Sin la jarana y la francanchela, la evolución, ante una situación nueva como ésa (el frío), tendría que esperar a que, por el azar de las mutaciones, entre los morenos surgiera un rubio. Pero la jarana permite a la evolución tener a los rubios ya preparaditos como “balas en la recámara” si las cosas van mal dadas: Cada generación salen unos cuantos.

La última forma de adaptarse, la inteligencia, es aún más rápida. La mayoría de las adaptaciones de la evolución ocurren en tiempos de generaciones, incluso la adaptación fenotípica implica toda la vida de los individuos. Pero hay cambios del entorno que aparecen antes, y que desaparecen con la misma rapidez. Antes ellos, lo mejor es hacer que el propio organismo que los vive y sufre aprenda a localizarlos y evitarlos. Para ello desarrollamos la capacidad de reconocer y recordar los entornos peligrosos… luego la de crear soluciones alterando el entorno… y por último la de imaginar entornos y soluciones nuevas “sobre el papel”, en el mundo abstracto del lenguaje.

La inteligencia es cara. El “dinero” de la biología es la energía, y nuestro cerebro consume más energía que cualquier otro órgano del cuerpo salvo el estómago. Asi que la evolución ha limitado esta solución a unas pocas especies, que tenían el tamaño adecuado y estaban sufriendo cambios rápidamente. “Unas pocas especies” son decenas de miles, en el caso de la inteligencia de primer tipo (reconocer y evitar), varios cientos en el caso de la de segundo tipo (por ejemplo todos los primates, además de los caninos y felinos), y un puñado en el caso de la de tercer tipo (por ejemplo los delfines, los chimpancés, y los humanos).

Un tipo determinado de chicos listos, los “homo”, finalmente empezaron a explorar, evolutivamente hablando, lo de la alteración del entorno, digamos más profesionalmente. Uno de ellos “topó con oro” y, como una empresa que descubre un invento revolucionario, acabó con todos los que estaban cerca (como los Lumière acabaron con las decenas de alternativas al cinematógrafo que se estaban estudiando).

Esa especie es el homo sapiens, de la que forma parte su humilde servidor y, me permito suponer, Ud. mismo, querido lector.

Epílogo

Esta historia ha terminado. Si han disfrutado tanto leyéndola como yo escribiéndola me alegraré mucho. No se fíen demasiado de cada detalle, sino que comprueben por sí mismos lo que les presente dudas y no olviden que estas aportaciones de un blog en Internet no pueden competir en exactitud y consistencia con un verdadero libro divulgativo sobre el tema.

En cuanto al los lectores creacionistas, espero que también hayan podido aprender algo, y que cuando discutan con los evolucionistas sobre la evolución, al menos se haga desde una plataforma común de comprensión de lo básico sobre la abiogénesis.