miércoles, 16 de octubre de 2013

#40 De dónde venimos y hacia dónde vamos. Parte I



Este artículo es en realidad parte de un ensayo, un intento de reflexionar sobre qué somos los seres humanos, cuál es nuestro papel dentro del enorme sistema que es el Universo, dentro del conjunto los seres vivos, ubicarnos en nuestra propia historia y tratar de comprender de dónde venimos y hacia dónde vamos, entender por qué somos como somos y por qué eventualmente deberemos abandonar la comodidad de nuestro planeta y colonizar la última frontera, el espacio, si queremos tener alguna posibilidad de sobrevivir a largo plazo. Iré publicando el resto del ensayo en partes. Les dejo con la primera.

Somos una especie exploradora. Desde que se tiene memoria han habido individuos que se han lanzado a lo desconocido sin garantías de éxito e incluso sabiendo que no había boleto de regreso. Nuestros ancestros abandonaron África hace decenas de miles de años y terminaron poblando casi toda la tierra firme, con excepción de la Antártida.

El explorador noruego  Roald Amundsen en 1911. Líder de la primera expedición de seres humanos que lograron llegar con éxito al polo sur geográfico. La Antártida, especialmente para la gente de la época, era un territorio frío, yermo, sin riquezas que explotar ni condiciones para vivir permanentemente y prosperar en ella. ¿Qué pudo impulsar a un puñado de humanos a aventurarse en el ambiente más inhóspito conocido a sabiendas de que habían muchas probabilidades de perder la vida en la empresa? (http://photoblog.nbcnews.com/_news/2011/12/14/9442843-roald-amundsens-south-pole-feat-remembered-100-years-on)


¿A qué se debe este fenómeno? Probablemente a muchas cosas, búsqueda de alimento, cambios climáticos, guerras e incluso simple curiosidad, fascinación por lo desconocido, saber qué hay detrás de la siguiente montaña. ¿Pero por qué hemos tenido tanto éxito en estos viajes a larga distancia? La respuesta, como tantas otras sobre la naturaleza humana, parece estar en la evolución y la genética, la naturaleza molecular de la vida.

Todos los seres vivos conocidos sobre la Tierra estamos emparentados, todos somos primos, todos descendemos de un único ancestro. Los árboles, las hormigas, los peces, los insectos, las bacterias, los humanos e incluso los virus (sean seres vivos o no) descendemos de un único antecesor, que los biólogos llaman LUCA (Último Antepasado Común Universal, por sus siglas en inglés).  ¿Qué era LUCA? Probablemente poco más que una cadena de nucleótidos, que son pequeñas moléculas orgánicas, y tal vez protegida por una membrana. Pero esa sencilla máquina molecular primitiva tenía algo especial, esa cadena de moléculas codificaba información según  el orden en que estas estuvieran colocadas. LUCA tenía la capacidad de codificar la receta de diferentes sustancias químicas, las proteínas que eventualmente formaban estructuras alrededor de esa cadena de nucleótidos. Pero lo más importante es que esta cadena de átomos, de moléculas, se replicaba, agarrando otras sustancias orgánicas y nucleótidos disueltos en el ambiente (probablemente agua), hacía copias de si misma, LUCA, una máquina química, se reproducía, como los seres vivos.

¿Cómo llego a ser posible esto? realmente por puro azar, los átomos responden a las fuerzas de los campos electromagnéticos de otros átomos y a la mecánica cuántica. Estas dos cosas determinan en última instancia cómo los átomos interaccionan unos con otros, cómo se atraen y se repelen, cómo forman enlaces entre si, dando origen a moléculas  y como se rompen estos enlaces, esto señoras y señores es la química. 

Dadas las condiciones de la Tierra primitiva, muy diferentes a las actuales y los ingredientes necesarios: sustancias orgánicas y agua provenientes de los muchos choques de cometas y meteoritos que sufrió la Tierra en sus inicios, el llamado caldo primordial, más descargas eléctricas de rayos y posiblemente algo de luz ultravioleta intensa emitida por el entonces también joven Sol, se formaron estas cadenas de nucleótidos que culminaron con la existencia de LUCA.

Representación artísitica de la Tierra primitiva en la que debió surgir LUCA. Un mundo muy diferente al actual con una atmósfera sin oxígeno apenas, y una enorme actividad volcánica. (http://www.astrobio.net/pressrelease/5438/the-power-behind-the-primordial-soup).


LUCA es hipotético, obviamente, nadie lo ha encontrado (y seguramente nunca ocurra) ni a él, ni a sus restos físicos. ¿Entonces cómo sabemos que existió? La respuesta es el código genético. El código genético es la forma, o el idioma  en que esa cadena de aminoácidos de LUCA contenía las instrucciones para fabricar las proteínas. Es un código muy simple, cuatro nuecleótidos, Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo, formando una cadena conocida como Ácido Ribonucleico o ARN. Es la etapa de la historia de la vida que los biólogos llaman "mundo ARN".

 Eventualmente otro ancestro descendiente de LUCA mutó ligeramente su código genético y en lugar de Uracilo usó el aminoácido Timina, que químicamente es muy parecido al Uracilo, por tanto el código genético no se vio afectado, y dando lugar a un nuevo tipo de molécula conocida como Ácido Desoxirribonucleico o ADN la cual necesita mecanismos moleculares complejos para copiarse  si misma y que recurre al ARN para sintetizar proteínas, pero que es una forma mucho más segura de proteger la información de errores de copiado que el ARN en si. Actualmente todos los seres vivos conocidos usamos el ADN para almacenar nuestra información genética. Las proteínas son las sustancias principales que forman a los seres vivos, forman la estructura de la membrana celular, de todo nuestro cuerpo y además regulan las funciones fisiológicas, incluyendo las cognitivas y reproductivas. Somos proteína.

Representación cadenas de ARN (RNA) y ADN (DNA). Las cadenas de ADN se pueden organizar en forma de doble hélice, esto es dos cadenas complementarias que contienen la misma información genética para sintetizar proteinas, por tanto una forma más segura para proteger la información de los errores al copiarse que la del ARN, que solo tiene una cadena. A los lados de ambas se puede ver la representación química de los nucleótidos que las forman. El orden en que estos nucleótidos se organizan, da las instrucciones en de cómo se deben organizar los aminoácidos para sintetizar una proteína específica. (Tomado de Wikimedia Commons).




Es por ello que sabemos que todos los habitantes de este planeta provenimos de un único individuo de hace unos cuatro mil millones de años, todos compartimos el mismo código genético, todos los animales, hongos, plantas, bacterias y virus usamos el mismo conjunto de instrucciones para sintetizar nuestras proteínas. Todos somos parientes. Cuando algunas creencias mitológicas ancestrales (y no tanto) dicen que somos hermanos de los seres vivos, no podían imaginar la manera tan profunda y antigua en que esto es cierto.

Nuestro código genético no es el único que permiten las leyes de la física y la química, podría incluso estar basado en sustancias diferentes al carbono, como el silicio, y sin embargo, absolutamente toda la vida que conocemos comparte el mismo código genético, todos descendemos de LUCA. ¿Por qué? ¿Es posible que surgieran otras formas de vida basadas en otro código genético diferente al nuestro? Es posible, totalmente. ¿Por qué solo los descendientes de LUCA prevalecieron? La respuesta a esta pregunta se encuentra, probablemente en la famosa teoría de la evolución.

Lo cual será el tema de la siguiente entrada.