Del átomo al hombre (II): el límite de la vida

En la última entrada nos quedamos hablando de moléculas que, mediante reacciones energéticamente favorables, son capaces de auto-replicarse, sin necesidad de intervención externa. Evidentemente, en el momento en que se den las condiciones necesarias para ello, estas moléculas se harán más y más numerosas, y competirán entre sí por sus “recursos” (los componentes químicos que necesitan para sus reacciones de replicación).

Podemos decir que en la estructura química de estas moléculas se encuentra la “información” de cómo replicarse. En realidad no son una serie de instrucciones que las moléculas “lean” e “interpeten”; las moléculas son entes sin voluntad propia, se rigen por unas leyes de la física concretas y, como ya dije en la entrada anterior, perfectamente conocidas.

Las moléculas de las que estamos hablando son los ácidos nucleicos, RNA y DNA, y son la base de la vida. Estas moléculas son muy grandes, tienen una gran cantidad de átomos, y la mayor parte de éstos no interviene en la función replicadora de la molécula. Es por esto que pueden ser sustituidos por otros sin que la molécula pierda su capacidad característica. Esto da lugar a lo que conocemos como mutaciones. Pero no nos adelantemos demasiado.

Estábamos en nuestra sopa química, en la juventud de la Tierra, en la que se encuentran nadando nuestras moléculas replicadoras. Éstas se encuentran indefensas ante el ataque de cualquier compuesto químico que pueda reaccionar con ellas. Entiéndaseme, no me refiero a que hubiese un compuesto que, por voluntad propia, decidiera dirigirse hacia la molécula replicadora y reaccionar con ella; estoy hablando de cualquier compuesto que se encuentre en el caldo primigenio y que, de forma azarosa, se acercara lo suficiente como para reaccionar con ella y romperla.

De alguna  manera (en cuyos detalles no quiero entrar, primero, porque no los conozco, y segundo, porque no son necesarios para la exposición) algunas moléculas replicadoras pudieron rodearse de una membrana grasienta (o más técnicamente, lipídica) que las mantuviera aisladas del resto del medio. Evidentemente esto sólo puede darse si tales moléculas tenían en su estructura química la información para conseguir esa membrana; información química que obtuvieron de forma puramente azarosa, debida a los “errores” de replicación.

Incorporando ciertos mecanismos filtradores a esta membrana, las moléculas replicadoras podían acceder a los compuestos químicos que necesitaran del exterior, manteniéndose a salvo de los compuestos agresivos. Éste es el primer prototipo de célula. Podemos decir que la célula está considerada la unidad mínima de vida, si nos olvidamos de ciertos debates.

Está claro que la célula representa una ventaja evolutiva respecto a las moléculas sueltas, y es por esto que prosperó (de nuevo, teoría de la evolución). Añadiendo más información química a las moléculas replicadoras, los organismos celulares se fueron haciendo más complejos, siempre siguiendo el mismo procedimiento:

1. Cambio azaroso.
2. Ensayo en el medio.
3. ¿Funciona? -Sí: prospera. No: no prospera.

Notar que si el cambio funciona, entonces la información se añade a las siguientes generaciones de moléculas replicantes, mientras que si no funciona, el cambio se extingue a las pocas generaciones.

A partir de aquí la historia es fácil. Las células se agrupan, se organizan, formando organismos pluricelulares; en primer lugar, organismos muy “primitivos”, más tarde, organismos complejos, como las plantas. Elevando el nivel de complejidad están los animales y, en última instancia, nosotros. Pero todo este proceso ha sido fruto de la interacción electromagnética entre los componentes de la materia y las “leyes” de la evolución (la selección natural) cribando los distintos cambios que se producían en las moléculas replicantes, en nuestro caso el DNA.

Fijémonos que siguiendo este proceso desde el principio, llegamos a la conclusión que nuestro DNA tiene toda la información química sobre nosotros (sobre cada uno). Esta información es la que dice cómo va a crecer nuestro cuerpo, en particular, cómo va a crecer nuestro cerebro, y cómo va a actuar nuestro organismo en función de los estímulos externos. En definitiva nuestro comportamiento, nuestra manera de pensar, nuestra reacción ante el mundo que nos rodea viene determinada de manera unívoca en el momento en el que nuestro DNA queda definido.

Y con esta importante conclusión pongo fin a esta (mini) serie de (dos) entradas, agotadora pero reveladora. Para cerrar, simplemente recuerdo que mi campo no es la biología y que puede haber grandes meteduras de pata; si alguien las encuentra que me las diga e intento arreglarlo.

Del átomo al hombre (I): moléculas replicantes

Después de un mes vuelvo por estos lares. Voy a enlazar una serie de entradas que pueden ser un poco pesadas para el lector al que no le entusiasmen estos temas de la misma manera que a mí, pero he de decir que van a ser claves para entender mis posteriores afirmaciones sobre el comportamiento humano en la sociedad. Para los que hayan leído el libro, digo que estas entradas serán un resumen de los primeros capítulos de El gen egoísta de Richard Dawkins; eso sí contado a mi manera y con mis palabras. Aún no he acabado el libro, o sea que al final de escribir estos prolegómenos,  después el contenido ya sí propio de mi cabeza, quizás no añada nuevo al libro (o peor aún, lo contradiga), así que pido disculpas con antelación. Con esto quiero que se vea el transfondo bioquímico y, en última instancia, físico que subyace al ser humano. Aconsejo la lectura atenta y comprensiva, y las cosas que no se entiendan o mis meteduras de pata, pues ponéis un comentario.

Todas y cada una de las cosas que existen en nuestro planeta están constituidas por átomos. Todo. El agua de los mares, los peces que viven en ellos, el aire que respiramos, el suelo que pisamos… hasta nosotros mismos, por supuesto. Bueno, esto no creo que sea novedad para nadie.

Pero, ¿qué es exactamente un átomo? Podemos separar el átomo en dos partes: un núcleo situado en el centro del mismo, que tiene carga eléctrica positiva, y una corteza de electrones (con carga eléctrica negativa) que orbitan alrededor del núcleo. Los átomos se asocian entre sí gracias a esta diferencia de cargas. Para los más profanos, se puede pensar en ello como imanes que encuentran un equilibrio entre atracciones y repulsiones.

Los átomos se agrupan formando moléculas. Ejemplos de moléculas son las del agua (H₂O, dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno) u otra más grande como la glucosa (C₆H₁₂O₆). La molécula de agua tiene 3 átomos, mientras que la de glucosa tiene 24. Hay moléculas de miles de átomos, y éstas son las que forman la base de la vida (las proteínas o el DNA, por ejemplo).

Bajo ciertas condiciones las moléculas interaccionan entre sí intercambiándose átomos u electrones y, lo que es más importante, energía. Algunas reacciones necesitan un aporte de energía (ya sea luz o calor) para ocurrir, mientras que otras liberan energía. Un ejemplo es la respiración celular, donde la glucosa almacenada en las células reacciona con el oxígeno que respiramos dando lugar a agua, dióxido de carbono (que expulsamos por las vías respiratorias) y energía; la energía que nos permite movernos. Un ejemplo de reacción que necesite energía es justo la inversa, la fotosíntesis de las plantas, que toman el dióxido de carbono y agua del medio y, con el aporte energético de la luz del sol, sintetizan glucosa y oxígeno.

Vale. Ahora echemos la vista atrás, a una época anterior a que cualquier ser vivo apareciera en nuestro planeta. En esos tiempos, la Tierra era un caldo químico, con condiciones ambientales (presión y temperatura) más extremas que ahora. En todo el planeta ocurrían reacciones químicas creando nuevas sustancias que aún no habían aparecido en la joven Gea.

Imaginémonos por un momento que se llega a sintetizar, de forma totalmente azarosa, una molécula tal que es capaz de reaccionar con otras dando como resultado un replicado de sí misma. Algo como A + B + C –> 2A. Está claro que mientras haya cantidad suficiente de “ingredientes” (en el ejemplo, B y C) esta molécula se replicará sin fin.

Ahora supongamos que aparece otra molécula que hace lo mismo. Por ejemplo A’ + B’ + C –> 2A’ (la C no lleva prima, es la misma que en la reacción de A). Después de un tiempo suficientemente largo, ¿cuál de las dos se impondrá? Es decir, ¿de cuál de las dos habrá más cantidad? Pues depende de varios factores. Por ejemplo, de la cantidad de B y B’. Si hay mucho B a disposición de A, pero poco B’ a disposición de A’, entonces está claro que la producción de A’ será menor que la de B. También depende de la velocidad a la que ocurre la reacción. Si, por ejemplo, A’ es capaz de reaccionar más rápido que A, se impondrá. Esto es consecuencia de que ambas luchan por un recurso común, C. Éste es el caso más elemental y primario de selección natural. Se impondrá aquella molécula que tenga mayor disponibilidad de recursos y mayor capacidad para adquirirlos/asimilarlos. Recordemos que las moléculas no piensan ni se mueven motu propio ni nada por el estilo. Son átomos agrupados, y se comportan como los imanes: se atraen o repelen (se asocian o disocian) según la naturaleza de lo que tengan en su entorno.