Modelos “Metabolism-First” el origen de la vida

Existen multitud de hipótesis que intentan explicar cómo surgieron los componentes de la célula y los diversos procesos que tienen lugar en ella, es decir, el origen de la vida. Una de estas ideas propone que los primeros elementos celulares que aparecieron fueron los genes, en forma de moléculas de ARN (ácido ribonucleico). Estas moléculas habrían surgido de manera espontánea, siendo capaces de catalizar su propia replicación, y dando lugar a las primeras proteínas.

La unión de estas proteínas primitivas con otras moléculas habría dado lugar a la formación de las primeras estructuras celulares, que conformarían unas células todavía “precarias”, llamadas protocélulas. Este modelo, al que se denomina “Genes-First” (literalmente, “primero los genes”), aún no ha encontrado las pruebas suficientes para poder ser probado y demostrado.

Existen otro tipo de planteamientos que pretenden demostrar también el origen de la vida: los modelos “Metabolism-First” (que significa, literalmente, “primero el metabolismo”).

Estos modelos son totalmente opuestos al modelo de “Genes-First”, es decir, rechazan la idea de que lo primero en surgir fuera un ARN capaz de autorreplicarse. Por el contrario, defienden la hipótesis de la existencia previa de un primitivo sistema metabólico basado en reacciones redox de diversos metales que se encontraban en las profundidades de los océanos.

A partir de los productos químicos y de la energía liberados en estas reacciones, surgieron un tipo de moléculas muy sencillas y pequeñas, que fueron evolucionando a otras de mayor tamaño y complejidad: las moléculas orgánicas. Finalmente, estas moléculas, con el carbono como componente mayoritario, fueron las precursoras de diferentes estructuras celulares, aún muy primitivas, que formaron la célula inicial, denominada protocélula.

El origen de la vida

Uno de los primeros modelos “Metabolism-First” fue descrito por Alexander Oparin, a principios del siglo XX, quien postuló que la Tierra primitiva estaba formada, principalmente, por hidrógeno, amoniaco, metano y vapor de agua. Estos elementos, bajo una fuerte atmósfera de carácter reductor, habrían sufrido gran cantidad de reacciones redox, evolucionando hacia sustancias más complejas de carácter orgánico.

Estas moléculas orgánicas habrían ido cayendo en océanos y lagos, formando el denominado “caldo nutritivo”, que habría sido el medio ideal para la concentración de este tipo de moléculas y su posterior asociación, formándose agregados moleculares, cada vez mayores y complejos, a los que denominó coacervados. Las estructuras así formadas habrían adquirido la capacidad de autorreplicarse, perfeccionándose cada vez más, siendo consideradas las precursoras del ADN.

Miller trató de comprobar esta hipótesis recreando en el laboratorio las condiciones atmosféricas primitivas que propuso Oparin y simuló los distintos procesos que se habrían llevado a cabo para la formación de las primeras células. Sin embargo, a pesar de los buenos resultados, ya que se consiguieron obtener diversos compuestos de interés biológico y químico, como aminoácidos y urea, estos experimentos no pudieron demostrar que el origen de la vida sucediera de la manera descrita por Oparin, sino que sólo probaron que las condiciones de la Tierra hace millones de años eran las adecuadas para que pudiera llegar a suceder.

Ya a finales del siglo XX, aparecieron otros modelos. Uno de ellos es la teoría del hierro-sulfuro, ideada por Günter Wächstershäuser, en la que se propone que el origen de la vida estuvo en la aparición espontánea de un ciclo metabólico, a partir de sulfuros de hierro o de otro tipo de metales. Este primer ciclo habría sido el ciclo del ácido cítrico, más conocido como ciclo de Krebs, en el que se produce la oxidación de carbohidratos, ácidos grasos y proteínas, hasta producir CO2 y agua, obteniéndose energía en forma de ATP. Este modelo aún no ha conseguido las pruebas suficientes para poder ser demostrado.



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