Hoy, en este episodio 700 de Quilo de Ciencia, voy a hacer una excepción y exploraré algunos aspectos que considero profundos sobre la vida en la Tierra y el Universo. Si decides acompañarme, te aseguro que lo que encontrarás a continuación será especial.

Comenzaré reiterando una idea que ya he explicado antes: la vida solo puede estar basada en moléculas de carbono. Para que estas moléculas carbonáceas puedan generar vida, es necesario, además, que estén rodeadas por agua líquida. Esta es la razón principal por la que las moléculas orgánicas que puedan encontrarse en otros cuerpos del espacio exterior, asteroides o cometas, no forman parte de nada vivo. La vida surge solo de una mezcla de agua líquida y de moléculas no acuosas que se encuentren en ella.

Las moléculas orgánicas de carbono no solo contienen este átomo en su estructura, sino también hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Además, el ADN contiene fósforo, y sin él, el ADN no existiría. Esto quiere decir que sin la existencia de fósforo no sería posible almacenar ni copiar la información genética, que es el proceso más importante para permitir que la vida siga viviendo, valga la redundancia. Si los seres vivos no pudieran copiar y transmitir la información genética, la vida se acabaría con su muerte.

Según una reciente publicación de la NASA, la sonda robótica Perseverance ha encontrado en Marte una roca que podría contener restos fosilizados de vida primitiva. La roca parece contener restos orgánicos, es decir, moléculas de carbono que hace muchos millones de años estuvieron inmersas en agua líquida en Marte y que podrían haber formado parte de seres vivos microscópicos, similares a las bacterias o arqueas terrestres.

¿Es esto probable? Es decir, ¿se generan seres vivos siempre que hay suficientes moléculas orgánicas de carbono en agua líquida? La intuición nos dice que no. Si analizamos la complejidad de los seres vivos más simples, comprobamos sin ninguna duda que estos seres no pueden surgir de la noche a la mañana solo por la presencia de unas cuantas moléculas carbonáceas en el agua líquida.

De la noche a la mañana, no, pero ¿en cien millones de noches y mañanas? Eso ya es otra cosa. ¿Y cómo podríamos saberlo?

En junio de 2024, un grupo diverso de investigadores británicos publicaba un artículo en la revista Nature Ecology and Evolution que trataba sobre el Último Ancestro Común Universal, llamado LUCA, por sus iniciales en inglés. LUCA es el ancestro común de todos los seres vivos, aunque no fue el primer ser vivo. LUCA tuvo ancestros y parientes que no generaron un linaje posterior. Solo LUCA lo logró. De él derivan las bacterias y arqueas, y más adelante en la evolución, las células eucariotas que nos forman. Los demás parientes de LUCA se extinguieron sin dejar descendencia que haya llegado hasta nuestros días. Forman ramas muertas en el árbol de la vida.

Por supuesto, LUCA es una inferencia, no es un fósil. Su existencia se deduce de las propiedades que compartimos todos los seres vivos y que indican sin que podamos dudarlo que todos derivamos de un ancestro común. Entre estas propiedades podemos citar que todos los seres vivos utilizamos 20 aminoácidos para fabricar nuestras proteínas, y que empleamos moléculas de adenosín trifosfato, ATP, para almacenar y liberar energía en las reacciones químicas del metabolismo. Otra propiedad indicativa de un origen común es que todos los seres vivos utilizamos ADN para almacenar información y, con pocas excepciones, empleamos un mismo código, un mismo idioma, para manifestar esa información en el mundo real.

¿Cuándo vivió LUCA? Los autores del artículo, utilizando las últimas tecnologías y algoritmos bioinformáticos, infieren que LUCA vivió hace entre 4.100 y 4.300 millones de años. Calculan que su genoma contenía 2,5 millones de letras y podía producir alrededor de 2.600 proteínas, una cantidad similar a la de las bacterias y arqueas modernas, como las de tu intestino.

De ser esto cierto, quiere decir que tan solo unos 200 o 300 millones de años tras la colisión de la proto Tierra con el proto planeta Theia, no solo había ya surgido la vida en nuestro planeta, sino que ya estaba poblado por organismos muy complejos. La vida ya existía sobre la Tierra con un nivel de complejidad bastante elevado tan solo 200 o 300 millones de años tras esa colisión cataclísmica, que dio origen a la Luna y que convirtió a la Tierra en un océano de magma, lo que marcó el punto inicial en el nacimiento y evolución de la vida. Esto sugiere que la vida también pudo aparecer con cierta facilidad en Marte cuando este planeta contaba con agua sobre su superficie.

Como sabemos, el ADN que LUCA ya poseía almacena información mediante largas cadenas de cuatro moléculas nitrogenadas, es decir, que contienen átomos de nitrógeno intercalados entre átomos de carbono, la base de su estructura. Estas bases nitrogenadas son adenina, timina, citosina y guanina (A, T, C y G). Las adeninas de una hebra se unen siempre a las timinas de la otra, y las citosinas se unen siempre a las guaninas. Así, una hebra contiene información complementaria a la otra, y con la información de una hebra se puede formar la otra.
Llegados a este punto, podemos abordar cuestiones profundas sobre la base molecular de la vida. Por ejemplo, ¿por qué las bases del ADN contienen átomos de nitrógeno en su estructura principal, pero no el más abundante átomo de oxígeno? El oxígeno forma parte de muchas otras moléculas de la vida, especialmente de los aminoácidos y carbohidratos, pero no está presente en el núcleo estructural de las bases del ADN, aunque algunas bases pueden tener un átomo de oxígeno enlazado a algún carbono de su estructura, pero siempre de forma muy escasa.

¿Por qué es esto así? Si los organismos que quizá vivieron antaño en Marte poseían ADN, ¿estaría este ADN marciano formado también con bases nitrogenadas y no oxigenadas? Estas son, en mi opinión, preguntas profundas sobre la naturaleza de la vida, ya que plantean interrogantes universales, no solo terrícolas, sobre esta.

Las bases del ADN se unen mediante enlaces químicos no muy fuertes, reversibles y de naturaleza electrostática, es decir, formados por la atracción de cargas eléctricas opuestas, llamados puentes de hidrógeno. Sin estos enlaces la vida no existiría. Los puentes de hidrógeno entre las bases del ADN actúan como una especie de velcro que puede unirse y separarse. Es crucial que las dos hebras se unan, pero es también importante que puedan separarse, porque de otro modo la información que contienen no podría ser leída. Imagina un libro con sus páginas pegadas y que no se pueden separar. La información escrita en esas páginas tal vez esté allí, pero sería inaccesible. Es como si no estuviera. Lo mismo sucedería con el ADN si las dos hebras no pudiesen separarse.

Por esta razón, los enlaces que unen a las dos hebras entre sí no pueden ser muy fuertes, o de otro modo las hebras no podrían separarse. Sin embargo, tampoco pueden ser muy débiles, o las hebras se separarían en momentos inoportunos. Esto implica que los puentes de hidrógeno entre las bases de las dos hebras del ADN deben ser de la fortaleza adecuada para permitir su estabilidad, al mismo tiempo que permiten el acceso a la información cuando sea conveniente.

De entre todos los átomos que forman las moléculas de la vida, solo dos pueden formar puentes de hidrógeno: el oxígeno y el nitrógeno. Sin entrar en los detalles, la distribución de cargas eléctricas alrededor de ambos átomos explica que el oxígeno sea el que más fuertes los forma.

Esta podría ser una razón por la que las bases del ADN son nitrogenadas. Es lo que les permite formar puentes de hidrógeno de una fortaleza adecuada, algo inferior a la fortaleza de los que formarían si fueran oxigenadas. Esto sugiere que el ADN marciano también debería estar formado por bases nitrogenadas.

Pero esto no es todo. La información almacenada en el ADN debe ser lo más estable posible. Si la tinta para escribir un texto sobre un papel no se secara y continuara siendo líquida, las letras escritas con ella cambiarían y se convertirían en otras letras o en signos ilegibles. La información se perdería. Para mantener la información se necesita estabilidad, no fluidez ni flexibilidad. Lo mismo sucede con las letras del ADN, que deben ser fijas y estables. Puesto que las letras del ADN están formadas por moléculas, estas deben ser lo más estables posible, es decir, no deben romperse ni reaccionar fácilmente con el agua o con otras moléculas de la vida que podrían destruirlas o modificarlas.

Las letras más estables posibles estarían formadas exclusivamente por átomos de carbono. Sin embargo, el problema sería entonces que no podrían formar puentes de hidrógeno entre ellas ni tampoco la característica doble hélice con información complementaria en ambas hebras. Letras formadas solo por átomos de carbono no sirven para almacenar información. Es necesario incluir a otros átomos y, de los átomos posibles, el más adecuado es el nitrógeno. El nitrógeno permite la formación de puentes de hidrógeno de la fortaleza adecuada y consigue que las letras del ADN, formadas por carbono y nitrógeno, sean estables y no se borren fácilmente debido a los avatares moleculares de la vida.

En mi opinión, estas razones sugieren con insistencia que la vida que encontremos en Marte, si posee moléculas similares al ADN para almacenar información, también tendrá bases nitrogenadas, como la vida en la Tierra. Me atrevo a afirmar que es muy probable que las bases nitrogenadas sean las moléculas involucradas en el almacenamiento y copia de información que posibilite la vida allá donde quiera que esta se encuentre en el universo. La Bioquímica es una ciencia que también puede ser universal.

Jorge Laborda (14/08/2024)

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