Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución

(Theodosius Dobzhansky)

Y es que no basta entender las biomoléculas y los bioelementos. También hay que comprender sus relaciones. Y preguntar el por qué de todo ello.

Así que una posible secuencia de la evolución biomolecular puede ayudar a entender muchos de los procesos en los que se ven implicadas. Aunque algunos pasos pudieron darse de manera coevolutiva o paralela, no uno tras otro (y, por supuesto, es una hipótesis. Bastante asumida, pero no la única).

(a) Por diversas causas, todas ellas abióticas, hubo disponibilidad de moléculas útiles como precursores básicos, con capacidad de polimerizarse, de albergar enlaces energéticos y de transferir electrones.

(b) Algunas de esas moléculas fueron cortas secuencias de ARN, polimerizadas mediante algún tipo de material inorgánico. Resultaron seleccionadas sobre otras al perdurar más por su capacidad replicativa (una hebra constituye la plantilla de otra). Pudo existir algún tipo de ácido nucleico anterior, que no portara ribosa, sino otro glúcido (o incluso aminoácido).

(c) Algunas de esas moléculas de ARN presentaba capacidad de autorreplicación, independizándose de los catalizadores inorgánicos, aunque manteniendo su interacción con moléculas ricas en energía.

(d) El ARN comenzó a interactuar con los aminoácidos. Algunos de ellos se unieron para dar proteínas, algunas de las cuales colaboraba con el mantenimiento y replicación del ARN.

(e) Traspasada la mayoría de la función catalítica a las proteínas, el ARN fue libre de producir copias más estables de si mismo, con cadena doble, que terminan convirtiéndose en ARN. Posteriormente se perdería de una manera general la función de que el ARN pueda dar lugar a ADN, pues la estabilidad de este último resultaba mayor.

(f) El conjunto de ARN y proteínas comenzó a interactuar con lípidos, rodeándose así de una membrana protectora. Las proteínas pasaron de tener un papel auxiliar a un papel protagonista en la obtención de materia y energía insertándose entre los lípidos. Tambien adquirieron un papel protagonista en el mantenimiento de las estructuras lipídicas conseguidas.

¿Cuándo?

Todo esto debió suceder bien temprano en la historia de la Tierra. De una Tierra que no contaba con una atmósfera oxidante, por lo que la estabilidad química era mucho mayor que ahora. Pero también en la que la velocidad de las reacciones químicas no era grande, ya que no había mucha energía disponible (la atmósfera rica en oxígeno ha aumentado en mucho, desde entonces, la cantidad de enlaces que es posible romper para obtener energía).

¿Con qué energía?

Probablemente con la de reacciones de quimiosíntesis a partir de compuestos de Fe (sulfuros o carbonatos, ambos abundantes en aquella época). Esas reacciones eran capaces de transferir energía a nucleótidos de los que estaba constituido el ARN (ATP, GTP, UTP, CTP). Pero en algún momento debieron aparecer moléculas capaces de poner en marcha una secuencia de oxido-reducción a partir de electrones excitados por la luz. Con lo que se añadió la fotosíntesis a la quimiosíntesis. La aparición de la fotosíntesis oxigénica transformó todo el panorama, al abrir un amplio abanico de posibilidades, pues las secuencias de oxido-reducción pudieron ampliarse hasta el O₂.

¿Era inevitable la vida?

Pues parece que algo así, sí… Porque si existen moléculas apolares en un medio polar surge orden espontáneamente. Es decir, estructuras. También hay catálisis inorgánica. Por ejemplo, sobre arcillas. Es decir, metabolismo. Y también existe selección abiótica. Es decir, que las moléculas que son más resistentes o que se reparan o fabrican a sí mismas, se acumulan. Además, está la complejidad; la posibilidad de que, al acumularse las moléculas seleccionadas abióticamente, interaccionen entre ellas y cooperen para mantenerse unas a otras. Eso hace aparecer propiedades emergentes: esas que adquiere un conjunto y que no tienen sus elementos si están por separado, pero sí unidos. Una complejidad que crecía conforme al añadir una nueva molécula aumentaba la estabilidad de las anteriores. O al añadir una nueva estructura