Miller-Urey, un experimento para la historia

A mediados del siglo pasado se realizó el primer experimento destinado a entender cómo pudo originarse la vida en nuestro planeta. Un estudiante de doctorado en una semana fue capaz de dar un vuelco al estudio científico de la vida.

¿Cómo se formó la vida? Responder a esta pregunta siempre nos ha intrigado, y siempre hemos buscado una solución. Pero fue el ruso Alexandr Oparin quien propuso en 1936 la primera hipótesis científica sobre cómo pudo surgir la vida en nuestro planeta. Su idea era que en la Tierra primitiva la vida nació de una sopa diluida de materia orgánica gracias, además, a una atmósfera reductora, sin presencia de oxígeno. Los rayos, los volcanes y la radiación solar colaboraron aportando la energía necesaria para formar las complejas moléculas de la vida.

Tuvimos que esperar casi dos décadas para que alguien se decidiera a poner a prueba esta idea. El responsable fue Stanley Miller, un joven estudiante de doctorado de la Universidad de Chicago. Lo que se propuso hacer es lo que podríamos llamar un experimento de fin de semana. Jamás podría imaginarse la enorme repercusión que tendría. El experimento original duró una semana y era tan sencillo de realizar que la revista Scientific American publicó un artículo donde describía la manera en que un científico aficionado podía reproducirlo.

Siguiendo los pasos de Oparin

Siguiendo las ideas de Oparin, en el fondo no era más que un poco de agua hirviendo, metano, amoniaco e hidrógeno, y unos electrodos de donde saltaban chispas. A medida que transcurría la semana, el color del agua pasaba de rojo a pardoamarillento. Cuando Miller desenchufó los electrodos del matraz, éste se encontraba recubierto de una sustancia insoluble constituida por una red de átomos de carbonos y otros elementos unidos irregularmente. Esto es algo muy común cuando se producen reacciones orgánicas y tales sustancias son conocidas como alquitranes, resinas o polímeros. Como dijo un bioquímico: “son un verdadero fastidio, sobre todo a la hora de limpiar el equipo”. Pero un 15% no se había convertido en alquitrán y con paciencia y cierto grado de maestría podía ser identificado. Cuando Miller le preguntó a su jefe, Harold Urey, qué era lo que esperaba encontrar, él le contestó:

- El Belstein.

Un nombre que hace referencia a un manual de varios volúmenes donde se describen millones de compuestos orgánicos. En definitiva, esperaba que se produjera un poco de todo. Ahora bien, si hubieran aparecido muchos productos en cantidades ínfimas, el experimento no hubiera sido más que una lastimosa pérdida de tiempo. Pero no fue así. Unos pocos aparecieron en cantidades considerables. Los dos químicos las reconocieron como pertenecientes al grupo de los ácidos carboxílicos. Esto no nos dice nada, pero si recordamos que los aminoácidos pertenecen a este grupo la cosa cambia. No obstante Miller no sintetizó aminoácidos. 

Sólo en ensayos posteriores, tras modificar el diseño del experimento, los aminoácidos decidieron aparecer. Mas a pesar de esta sutil dependencia de las condiciones del experimento, debemos tener en cuenta un dato fundamental: la aparición de aminoácidos, los ladrillos básicos de la vida, no fue debida a contaminación orgánica. Después de la muerte de Miller en 2007, algunos científicos examinaron viales sellados que se habían conservado de los experimentos originales, y pudieron demostrar que en realidad había presentes más aminoácidos de los que Miller informó en sus artículos. 

Este experimento inspiró a muchos otros científicos. En 1961, el español Joan Oró descubrió que la adenina -una de las bases del ADN- podía obtenerse a partir de cianuro de hidrógeno (HCN) y amoníaco en una solución acuosa. Su experimento produjo una gran cantidad de adenina, cuyas moléculas se formaron a partir de 5 moléculas de HCN. Y no solo eso, sino que en esas condiciones se forman muchos aminoácidos a partir del HCN y amoníaco. 

¿Sopa de cocido o pizza?

¿Estábamos en el camino de descubrir, o al menos intuir, el camino que llevó al origen de la vida en nuestro planeta? Por desgracia, estudios posteriores indican que es muy probable que la atmósfera original de la Tierra tuviera una composición diferente a la supuesta por Miller en su experimento. Al parecer, la idea de que la vida se originó en charcas marinas donde las descargas eléctricas habrían generado moléculas orgánicas que se habrían ido acumulando con el tiempo, produciendo, al final, a seres vivos no es del todo correcta. Cada vez hay más indicios de que la Tierra era aún un planeta caliente cuando la vida se formó, hace unos 3 900 millones de años. ¿Quiere decir esto que la vida apareció en lugares con alta temperatura? Es posible. De hecho, los seres vivos más antiguos descubiertos son unas arqueobaterias conocidas como hipertermófilas.

¿Era el último ancestro común un organismo hipertermófilo? Estos organismos que viven en las aguas hirvientes de lagos de azufre y otros ambientes para nosotros infernales, podrían haberse encontrado a sus anchas en un planeta con un vulcanismo extensivo y, poco a poco, al irse enfriando el planeta, haber quedado relegados a nichos ecológicos cada vez más restringidos. Pero no es la idea de un origen “líquido y caliente" de la vida no es el único escenario posible. Otros autores han elaborado modelos de una química a alta temperatura que se desarrollan sobre la superficie de la pirita, un mineral de hierro y azufre. Así que tenemos dos posibles modelos para explicar el origen de la vida: o una sopa de cocido calentita, o una pizza.

Referencia:

Shapiro, R. (1986) Origins: A Skeptic's Guide to the Creation of Life on Earth, Summit Books

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

Continúa leyendo