Por Walter Bradley
Introducción
Antony Flew, un profesor de filosofía británico y campeón del ateísmo por
más de medio siglo, cambió de opinión y se convirtió en deísta a la edad de
ochenta y un años. En una entrevista telefónica para ABC News (9/dic/2004),
Flew indicó que “una superinteligencia es la única explicación plausible para
el origen de la vida y la complejidad de la naturaleza”. En el New
York Times (13/jun/2000), Nicholas Wade resumió con las
siguientes palabras el estado actual de las teorías relacionadas con el origen
de la vida: “Es una pesadilla tratar de explicar los procesos químicos de la
primera vida. Nadie ha desarrollado aún una explicación plausible para mostrar
cómo las primeras sustancias biológicas -se piensa que fueron ácidos
ribonucleicos (ARN)- podrían haberse construido a sí mismas a partir de las
sustancias inorgánicas que posiblemente existieron durante las primeras fases
de la Tierra. El ensamblaje espontáneo de una pequeña molécula de ARN en la
Tierra primitiva ‘habría sido casi un milagro’, declararon el año pasado dos
expertos en la materia”. ¿Qué aspecto del origen de la vida ha confundido a los
científicos hasta el punto de persuadir a los ateos de convertirse en deístas o
teístas? ¿Por qué se considera que el origen de la vida es uno de los “grandes
misterios no resueltos de la ciencia” (Discover 1993)?
Entre las capacidades mínimas necesarias para el correcto funcionamiento de
un sistema vivo se encuentran el procesamiento de energía, el almacenamiento de
información y la duplicación. Lila Gatlin captura la esencia del problema al
hacer notar que la vida puede definirse operacionalmente como un sistema con la
capacidad de almacenar y procesar información esencial para su propia
reproducción. Estas operaciones biológicas se hacen posibles mediante moléculas
muy complejas tales como el ADN, el ARN y las proteínas. En este ensayo, me
gustaría explorar el “milagro del origen de la vida” echando un vistazo a la
complejidad molecular esencial para la vida, e indicando por qué es tan difícil
que leyes naturales ciegas (algunas veces llamadas casualidad y necesidad)
puedan explicar el origen de estas notables moléculas biológicas.
La Información y las Moléculas Biológicas
Las proteínas, el ARN y el ADN son largas cadenas de polímeros. El
“-mero” de “polímero” significa bloque de construcción y “poli” significa
“muchos”. La molécula de proteína es un polímero generalmente compuesto por
unos cien a trescientos bloques de construcción llamados aminoácidos. Hay
veinte tipos distintos de aminoácidos en las proteínas (la figura 1
muestra cinco de ellos). Estos aminoácidos reaccionan químicamente para formar
cadenas largas (polímeros), las cuales a su vez forman estructuras
tridimensionales, como se observa en la figura 2. Esta estructura distintiva
permite que varias proteínas sirvan como catalizadores, acelerando en un millón
de veces las reacciones químicas en los sistemas vivos.
glicina valina cistina histidina triptófano
Figura 1. Esquemas de cinco aminoácidos
Figura 2. Cadena polimérica doblada que forma una estructura proteínica
tridimensional
La secuencia de los veinte tipos diferentes de aminoácidos determina la
forma de la estructura tridimensional. Sólo una pequeñísima fracción de las
secuencias posibles de aminoácidos dan por resultado estructuras
tridimensionales útiles desde el punto de vista biológico. De hecho, se ha
predicho teóricamente, y se ha demostrado experimentalmente, que las
probabilidades de obtener la secuencia correcta de aminoácidos para una
proteína como el citocromo C son de 1:1060. ¿Cómo es posible, entonces, que las
proteínas se formen con éxito a partir de los aminoácidos de las células?
Las moléculas de ADN y ARN son la clave para obtener las notables secuencias
de aminoácidos de las proteínas que habilitan las funciones biológicas más
importantes de las células. El ADN está codificado con información que puede
dar secuencia a los aminoácidos en varias proteínas para un organismo dado. La
molécula de m-ARN recibe su información codificada del ADN y luego sirve como
plantilla para obtener la secuencia exacta de aminoácidos y producir más de 300
proteínas funcionales distintas. Podemos pensar en el ADN como si fuera el
“cerebro computacional” de cada célula, el cual controla la secuencia de
aminoácidos en 300 o más proteínas distintas, las cuales a su vez controlan los
procesos químicos necesarios para la vida de la célula. Para formar una
molécula de ADN con la información codificada para una bacteria de E. coli se
requerirían 4,600,000 instrucciones, o el equivalente a 800 páginas de
información. Así que aunque esto resuelve el problema del origen de la
información necesaria para dar secuencia (o codificar) varias proteínas, no
resuelve el misterio del origen de esta inmensa cantidad de información, sólo
lo transfiere al ADN (o posiblemente al ARN del primer sistema vivo). El origen
de la gran cantidad de información del ADN, expresada en la sorprendente
complejidad molecular esencial para la vida, es el enigma central de la
biogénesis.
Formación del ADN, el ARN y las Proteínas bajo Condiciones
Prebióticas
Las moléculas de ADN se reproducen a sí mismas (con la ayuda de las
proteínas) y, asistidas por el ARN, codifican las diferentes secuencias de
aminoácidos dentro de las proteínas que hacen posible el uso eficiente de la
energía por parte de los sistemas vivos. De esta forma, el ADN, el ARN y las
proteínas habilitan las funciones necesarias para la vida: a saber, el
almacenamiento de información, la duplicación y la utilización eficiente de la
energía. Pero, ¿cómo se produjeron originalmente el ADN, el ARN y las
proteínas? Durante más de 50 años, las investigaciones sobre el origen de la
vida han tratado de contestar esta pregunta. ¿Qué hemos aprendido?
Las investigaciones sobre el origen de la vida iniciaron en 1950 con el
intento de sintetizar químicamente los bloques moleculares básicos para las
proteínas y el ADN, entre ellos varios aminoácidos, bases y azúcares. El éxito
temprano de Miller y Urey en la fabricación de estos bloques moleculares
(supuestamente bajo condiciones similares a las de las primeras fases de la
existencia de la Tierra) se vino abajo en la década de 1980, cuando se
determinó que la atmósfera primitiva de la Tierra nunca fue rica en metano,
amoníaco ni hidrógeno (los gases utilizados en los experimentos de los dos
científicos). Sólo utilizando un proceso químico prebiótico plausible es
posible producir cantidades minúsculas de aminoácidos y ribosa (cierto tipo de
azúcar). Hoy el origen de estos bloques esenciales de la vida sigue siendo un
misterio.
Un segundo problema es que en el mundo prebiótico los bloques de
construcción pueden haber estado rodeados de muchas otras sustancias altamente
reactivas, por lo que la reacción de los bloques con dichas sustancias sería
más rápida que la reacción de unos bloques con otros. A menos que se hayan
evitado de alguna forma estas reacciones secundarias destructivas, la aparición
del ADN, el ARN o las proteínas sería imposible.
Un tercer problema es el armado de las cadenas de polímeros a partir de los
bloques. Por ejemplo, los aminoácidos pueden unirse (mediante reacciones
químicas) en varias formas, pero sólo una de estas formas de unión de las
moléculas de aminoácidos adyacentes (enlaces químicos llamados péptidos) da por
resultado una cadena de polímero con función proteínica, como se ve en la
figura 3. Similarmente, se necesitan de tres a cinco enlaces de fosfodiester,
pero entre dos y cinco enlaces dominan la polimerización de los poli
nucleótidos, el primer paso en la formación del ADN y el ARN.
Figura 3. Enlaces peptídicos unen aminoácidos en una cadena de
polímero
Un cuarto desafío resulta del hecho de que los aminoácidos y los azúcares
vienen en versión derecha o izquierda (las estructuras son iguales excepto
porque son como reflejos de espejo, como se ve en la figura 4). Ambas versiones
de aminoácidos reaccionan con la misma rapidez, pero los sistemas vivos sólo
tienen aminoácidos izquierdos y azúcares derechos. ¿Cómo es posible que podamos
obtener 100 ó más aminoácidos izquierdos de una mezcla que contiene igual
concentración de izquierdos que de derechos? Este problema se ha estudiado
mucho, pero la explicación sigue siendo escurridiza.
Figura 4. Aminoácidos izquierdo y derecho: imágenes de
espejo
Además de los problemas para producir los bloques bajo condiciones
prebióticas plausibles, evitar reacciones secundarias fatales y lograr que los
bloques encuentren la cantidad necesaria de aminoácidos izquierdos y azúcares
derechos para ensamblarlos, el problema más desafiante del escenario del origen
de la vida es obtener la secuencia correcta de aminoácidos en las proteínas, y
de bases en el ADN, para producir información que dé lugar a funciones
biológicas. Como se mencionó anteriormente, la información codificada del ADN
de la bacteria E-coli llenaría 800 páginas. Aunque algunas veces se argumenta
que esto puede llegar a suceder debido a algún tipo de selección química,
ninguna selección es posible en sistemas moleculares aún sin la capacidad de
duplicarse con ciertos errores ocasionales que den lugar a funciones con alguna
ventaja selectiva. El ADN, el ARN o las proteínas funcionales podrían mejorar
gradualmente por selección al irse modificando los errores de duplicación, pero
esto tiene poca importancia en moléculas que no sean suficientemente complejas
para dar lugar al menos a una función mínima. Estamos hablando de la versión
molecular del antiguo problema: ¿qué fue primero, el huevo o la gallina?
Resumen
Michael Behe ha argumentado a favor de la existencia de obstáculos
irreduciblemente complejos que un proceso evolutivo impulsado por la selección
natural no podría sortear: por ejemplo, el desarrollo simultáneo de los
diferentes componentes de un sistema no ofrece ninguna ventaja selectiva hasta
que cada uno de ellos se ha desarrollado y alcanzado un nivel más bien
avanzado, cuando todos pueden funcionar como un sólo sistema. Parecería que el
origen de la vida es un ejemplo de obstáculo irreduciblemente complejo en la
metanarrativa del génesis y desarrollo de los sistemas vivos. La información
expresada en forma de complejidad molecular no puede desarrollarse al azar y
por necesidad, sino que requiere una causa inteligente… un diseñador
inteligente… un Dios Creador.
RESUMEN BIOGRÁFICO: Walter Bradley, anteriormente profesor
y jefe del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad A&M de
Texas, es profesor distinguido en la Universidad Baylor. Recibió su doctorado
en Ciencia Materialista de la Universidad de Texas en Austin. Además de
publicar más de 150 artículos técnicos en diarios revisados por colegas y actas
de conferencias sobre ciencia e ingeniería materialista, ha sido coautor de
varias obras seminales sobre el origen de la vida, incluyendo un artículo en
Debating Design: From Darwin to DNA [Debatiendo el Diseño: Desde
Darwin hasta el ADN] (editado por William Dembski y Michael Ruse) y el libro
The Mystery of Life’s Origin [El Misterio del Origen de la Vida]
publicado originalmente por Philosophical Library. Hasta hoy, éste último sigue
siendo el texto más vendido y avanzado sobre el origen de la vida.
Published August 10, 2006
