Científicos recrean las primeras protocélulas de la historia

Hace 3.800 millones de años apareció la vida. De aquel momento guardamos más preguntas que respuestas y los propios expertos parecen coleccionar hipótesis sobre cómo pudo ocurrir el “milagro”. Salvo la panspermia, que se desentiende del problema diciendo que la vida no surgió aquí, sino que llegó en meteoroides, cometas u otros cuerpos menores, el resto tratan de dilucidar cómo pudo aparecer la vida a partir de lo no vivo, un proceso que ha recibido el nombre de abiogénesis. Algunas de estas hipótesis sugieren que la vida pudo comenzar unos cuantos cientos de millones de años antes de lo convenido, otras plantean que todo empezó en las profundas fumarolas volcánicas, o tal vez en una arcana playa radiactiva.

Entre tanta pluralidad especulativa, hay sin embargo un tema en el que pocos disienten: la necesidad de una membrana. Fuera como fuese esa primera célula, necesitaba separarse del entorno de algún modo y para ello debió de emplear las mismas moléculas que componen la membrana de nuestras células. No obstante, las células modernas distribuyen estas moléculas no solo para formar membranas que las separen del exterior, sino receptáculos en su interior que les permitan encapsular sustancias y realizar procesos en condiciones muy concretas. ¿Cuándo surgieron estos receptáculos? Una nueva investigación ha arrojado luz sobre esta pregunta y su respuesta es bastante radical: estas encapsulaciones surgieron tan pronto como la primera membrana.

Dos únicas reglas

Puede parecer extraño que surgiera tanta organización a partir de la nada. Moléculas orquestándose para formar una membrana y pequeñas cavidades en su interior sin que ninguna voluntad las ordenase. Sin embargo, tan solo hace falta aplicar dos reglas para entender cómo pudo surgir algo así a partir de unidades inertes. La molécula en cuestión se denomina fosfolípido y podemos imaginarla como una suerte de chupachups que, en lugar de un palo, tiene dos paralelos entre sí. La primera regla consiste en que la “esfera de caramelo” se verá irremediablemente atraída por el agua. La segunda norma habla de los palos que, en lugar de sentir atracción por el agua, la repudiarán con todas sus fuerzas.

La pregunta que se sigue de esto, como si fuera un acertijo, es sencilla: ¿Cómo colocarías un montón de fosfolípidos en agua para que cumplan estas dos normas. Puede parecer imposible, pero es tan sencillo como imaginar una esfera hecha con fosfolípidos donde la parte polar (el caramelo) quede expuesta al exterior, hacia el agua, mientras que los “palos” apunten hacia el centro de la esfera. Si consiguiéramos eliminar agua del interior estaría todo solucionado y tendríamos lo que se conoce como una micela, pero las membranas necesitan líquido dentro de ellas, así que hace falta un paso más. Necesitamos una segunda capa de fosfolípidos por dentro de los primeros y colocados en el sentido contrario. Esto hará que las partes apolares (los “palos”) se toquen entre sí evitando el agua, y las partes polares queden cubriendo el interior y exterior de la esfera, estando en contacto con el agua.

Membranas dentro de membranas

Ahora bien. Una célula suficientemente grande podría incluir en su interior otras bicapas lipídicas (que así se llaman estas esferas) Durante mucho tiempo se pensó que esto era un rasgo exclusivo de las células eucariotas que nos componen a nosotros, a las plantas, los hongos, etc. Si esto fuerza cierto y las células procariotas (bacterias y arqueobacterias) no tuvieran estas estructuras en su interior, cabría pensar que nuestro último ancestro común tampoco las tenía.

Con el tiempo hemos ido descubriendo orgánulos en las células procariotas, algunos proteicos como los ribosomas, y otros formados por cápsulas de fosfolípidos como las que hemos descrito. Sin embargo, la pregunta acerca de cuándo surgieron estas cápsulas sigue vigente y eso es precisamente lo que ha tratado de responder un grupo de científicos de la Universidad de Oslo empleando métodos extremadamente empíricos: han simulado aquellas primeras protocélulas.

Lo que hicieron fue mezclar fosfolípidos con agua y disponerlos sobre una superficie mineraloide a lo cual agregaron una serie de tintes fluorescentes. Como era esperable, los fosfolípidos comenzaron a organizarse, y su interior hizo exactamente lo mismo, formando pequeñas bicapas lipídicas capaces de aislar el tinte. Es más, según indican, algunas de las grandes esferas de fosfolípidos se partían espontáneamente en esferas menores, recordando a una tremendamente rudimentaria división celular.

Como de costumbre, estos experimentos son solo uno de los muchos que tendrán que realizarse antes de confirmar los resultados y solo entonces podrán extraerse conclusiones robustas. No obstante, no deja de ser atractivo ver cómo un puñado de moléculas inertes pueden organizarse, individualizarse del medio y partirse de forma espontánea. Tan vivas y tan muertas a la vez.

QUE NO TE LA CUELEN:

• LUCA no es el primer ser vivo de la Tierra, sino último ancestro común de todos los organismos que ahora pueblan el planeta. Ambas cosas podrían ser sinónimos si no fuera que, por ejemplo, el primer organismo pudo dar lugar a varias especies de las cuales solo una sobrevivió para originar la biodiversidad que hoy conocemos. Esto último sería LUCA.
• Los fosfolípidos son solo un tipo de lípidos que casualmente forma las membranas de las células existentes en la actualidad, pero no puede asegurarse que estos fueran los encargados de formar las primeras células. No obstante, por simplicidad y parsimonia, tiende a explicarse la abiogénesis aludiendo a los fosfolípidos.

REFERENCIAS (MLA):

• Spustova, Karolina et al. “Subcompartmentalization And Pseudo‐Division Of Model Protocells”. Small, vol 17, no. 2, 2020, p. 2005320. Wiley, doi:10.1002/smll.202005320. Accessed 25 Feb 2021.
• Palmer, B. S. “A Review On The Spontaneous Formation Of The Building Blocks Of Life And The Generation Of A Set Of Hypotheses Governing Universal Abiogenesis”. International Journal Of Astrobiology, vol 12, no. 1, 2012, pp. 39-44. Cambridge University Press (CUP), doi:10.1017/s147355041200033x. Accessed 23 Feb 2021.