Transformaciones originarias y primeros aprendizajes

HONGOS

La Tierra hace 4 600 millones de años necesariamente tuvo que ser un gigantesco reactoren cuyo seno se producían una multitud de conversiones físico – químicas.

 

El proceso de formación de la estructura sólida del planeta debió acompañarse de complejísimas transformaciones de fases. Hacia el núcleo precipitarían los elementos más pesados y sus combinaciones; un estrato intermedio debió formarse a partir de las sustancias que entraran en la categoría medio pesadas, mientras su superficie se concentraría en los elementos relativamente más livianos. Una envoltura de gases quedó atrapada como resultado del campo gravitacional de la Tierra.

 

La mezcla de sustancias simples inorgánicas, constituyentes de la atmósfera primitiva del planeta, expuestas presumiblemente a la acción de intensas «sacudidas» energéticas produjo el caldo de aminoácidos que en mares bajos, fue el ambiente propicio para el origen de la vida. Este temprano período que puede haber durado unos 1500 millones de años o sea una tercera parte de la historia de la tierra se ha llamado período de la evolución química.

 

Se cree, según la tesis adelantada en 1924 por el científico ruso  Alexander Oparin (1894- 1980) [1], que estos primeros sillares de construcción  experimentaron una policondensación abiótica formando los primitivos polipéptidos, polinucleótidos, polisacáridos y lípidos. Estos polímeros formaron los primeros agregados microscópicos dispersos en agua, coacervados, separados del medio circundante por una estructura parecida a las membranas celulares, que comenzaron a experimentar un intercambio desorganizado de energía y sustancia con el medio ambiente. Los coacervados fueron entonces los primeros sistemas prebiológicos. La ausencia en ellos de la autorregulación les priva de la condición básica de la vida.

 

En los primeros años de la década de los cincuenta, el químico estadounidense Harold Urey (1893 -1981), Premio Nobel de Química en 1932 por el descubrimiento del deuterio y el aislamiento del agua pesada, sugirió que la Tierra debió presentar en sus primeros tiempos una atmósfera reductora, basándose en el hecho comprobado de que la atmósfera de los planetas más externos del sistema solar desde Júpiter hasta Saturno tienen esta clase de atmósfera.  Un joven asistente del laboratorio de Urey en la Universidad de Chicago, Stanley Miller (1939- ), casi 30 años después de formulada la hipótesis de Oparin,  demostró en un experimento clásico que a partir de una atmósfera reductora compuesta por vapor de agua, amoníaco, dihidrógeno y metano y simulando condiciones que pudieron darse en la atmósfera de nuestro planeta hace miles de millones de años, en particular mediante la acción de descargas eléctricas, se obtenía una mezcla de aminoácidos.

 

Poco después el físico británico Francis H. C. Cricks (1916-  ) y el bioquímico estadounidense James D. Watson (1928- ) describen el modelo estructural de la doble hélice para el ácido desoxirribonucleico (ADN) y  justifican cómo el modelo propuesto es capaz de explicar dos propiedades fundamentales del material hereditario: la de conservarse a sí mismo (replicación) y la de cambiar (mutación).

 

El bioquímico español Juan Oró (1923- ), trabajando en la Universidad de Houston, continuó las investigaciones modeladas de Miller y obtuvo en 1959, luego del descubrimiento del rol del ADN en la transmisión hereditaria, la base nitrogenada de la adenina, una de las cuatro bases constituyentes de las unidades nucleótidas, así como las moléculas de las pentosas D-Ribosa y D-desoxirribosa.

 

La naturaleza de los procesos que dieron lugar a las primeras células a partir de los coacervados no ha podido ser simulada, se admite sin embargo que en algunos coacervados los procesos de síntesis y degradación se hicieron cada vez más complejos y estables; ciertas proteínas comenzaron a especializarse en la función catalítica; los ácidos nucleicos comenzaron a experimentar determinadas mutaciones de acuerdo con la selección natural y se dieron así las condiciones para la aparición de una forma nueva de existencia de la materia: la célula.

 

Una nueva visión sobre el material primario para la vida emergió de los trabajos conducidos en la década de los ochenta por el bioquímico estadounidense Thomas Cech (1947- ) y el biofísico canadiense Sidney Altman (1939- ). Ellos descubren la existencia de una especie de ácido ribonucleico (ARN) que se podía autoprocesar sin necesidad de la parte enzimática de la ribonucleasa específica.  Las consecuencias de este descubrimiento se reflejan en una nueva teoría sobre el origen de la vida, defendida por estos científicos, que le atribuye un papel central a los ácidos ribonucleicos en la aparición de las primeras formas de vida, una vez demostrado que pueden almacenar información hereditaria, y a la vez actuar como catalizadores de su propia replicación.

 

A partir de la dilucidación progresiva de los mecanismos de la herencia y del metabolismo celular,  la aparición de la vida en nuestro planeta se relaciona con  la formación de las proteínas, que comprende un proceso de   condensación de aminoácidos en la superficie estereoespecífica de arcillas metálicas, y  la síntesis de los ácidos nucleicos, principales portadores del código genético, que implica la compleja y altamente estereoespecífica condensación de fosfatos con las ribosas y las bases heterocíclicas correspondientes. De coacervados o esferas protenoides bajo la acción replicante y orientada de los ácidos nucleicos debieron surgir las primeras manifestaciones de vida unicelular.

 

Con una u otra arcilla orgánica los océanos albergaron las primeras células que se piensa fueron heterótrofos anaeróbicos consumiendo los compuestos orgánicos disueltos en los mares. Con la proliferación de esas antiguas células el océano se fue empobreciendo de aquellos compuestos orgánicos y debieron surgir aquellas células que utilizaran compuestos orgánicos sencillos como el dióxido de carbono y como fuente de energía la luz solar. Surgieron así las primeras células fotosintéticas hace unos 3000 millones de años.

 

Pero otro camino que parte de las honduras oceánicas y que tiene como fuente energética las profundas corrientes hidrotermales se ha descubierto como vía alternativa de formación de la vida en nuestro planeta. Primitivas pero eficaces bacterias pululan en las proximidades de tales fuentes transformando la energía química de los compuestos sulfurados en energía vital en la ausencia de oxígeno. La adaptación a condiciones tan enérgicas que simulan en grado considerable las condiciones de nuestro planeta unos 3 500 millones de años atrás demuestran la diversidad de rutas que pudo conducir a la aparición de formas autorreguladas de existencia.

 

La tercera hipótesis biogénica en la Tierra encuentra en el cosmos el medio emisor de la vida hacia nuestro planeta. La primitiva hipótesis, conocida como teoría de la panspermia, consideró que esporas o gérmenes extraterrestres transportados a través del espacio sideral arribaron a nuestro planeta encontrando condiciones adecuadas para su reproducción.  Ni la conservación en las condiciones drásticas del cosmos, ni la supervivencia en el catastrófico ingreso del portador sideral en la atmósfera de nuestro planeta encontraron la aceptación de la comunidad científica.   Un nuevo giro tomaron las cosas cuando expertos en el análisis de las materias existentes en los meteoritos encontraron cierta moléculas orgánicas complejas (aminoácidos entre ellos) en algunos de estos cuerpos cósmicos procedentes de las profundidades del espacio sideral.

 

De uno u otro origen, la actividad vital de bacterias y algas fotosintéticas durante millones de años aportaron dioxígeno a los mares y a la atmósfera primitiva posibilitando la aparición y desarrollo, unos 570 millones de años atrás, de formas marinas de vida que obtuvieran energía mediante la respiración.

 

Más de 170 millones de años debieron pasar aún para que se formara una capa de ozono estratosférica que absorbiera la radiación ultravioleta dura de los rayos solares. Gracias a esta capa protectora y al establecimiento en el planeta de condiciones climáticas favorables aparecieron en tierra firme las primeras arañas y ácaros y luego, unas decenas de millones de años más tarde los anfibios invadirían la tierra.

 

Recientemente para la escala de los tiempos geológicos, hace un par de millones de años se inaugura la era del género homo que en su evolución da lugar, unos miles de años atrás, a la especie humana (homo sapiens sapiens). La historia del género humano respecto a la del planeta representa las últimas 4 horas de un año terrestre.

 

Durante estos dos millones de años, los antecesores directos del hombre moderno, en un proceso repleto de obstáculos, debieron transformar como primer material la piedra, de manera que le sirviera como herramientas y utensilios.

 

La selección de la piedra para estos fines tuvo que basarse en la comparación de las propiedades de los materiales disponibles: madera, hueso, pieles. Pero no sólo la piedra debió ser trabajada, si bien la naturaleza pétrea del utilaje lítico permite que llegue a nuestros días, en yacimientos fechados entre 2 y 1,5 millones de años se han encontrado también huesos de animales con marcas grabadas, y varias investigaciones sugieren que muchos de las herramientas de piedra fueron precisamente empleadas para trabajar materiales orgánicos como la madera.

 

Paralelamente con la práctica impulsada por la necesidad de transformar ventajosamente las formas de los materiales, estos antepasados del hombre debieron reparar en las numerosas transformaciones que alteran la naturaleza de los materiales en su entorno: los volcanes producen lava y gases que afectan lo vivo y transforman el panorama natural, los rayos desatan incendios forestales, la carne cazada y los cadáveres se descomponen, los jugos de frutas se agrian o eventualmente se convierten en bebidas extrañamente estimulantes.

 

Con la conquista del fuego, su conservación y posterior producción, asistimos tal vez a la primera transformación química resultante de la actividad humana. La producción del fuego implicaba siempre la transformación de un material vegetal seco en cenizas y la liberación de humos. Existen las evidencias de que el fuego fue empleado por el hombre de Pekín (un Homo Erectus) hace 1,5 millones de años.

 

El fuego representó fuente de calor y luz, y medio de protección frente a los depredadores. Su utilización posterior para cocer los alimentos les produjo importantes transformaciones anatómicas – fisiológicas que aumentaran la capacidad del cerebro y contribuyeran al desarrollo de los órganos del lenguaje.

 

Así, a través de una práctica condicionada por la amalgama de casualidad y necesidad, el hombre primitivo aprendió que al calentar con ayuda del fuego ciertos materiales, estos se transformaban en otros que exhibían nuevas y atractivas propiedades.

 

Mucho tiempo después, hace unos 40 000 años, en período que se clasifica como el paleolítico superior, el fuego se utiliza para calentar la piedra a fin de facilitar su trabajo, y para alterar el color de los pigmentos naturales que eran luego utilizados para pintar las paredes de las cuevas.

 

Se inicia así un matrimonio de las transformaciones químicas con el arte que llega hasta nuestros días. Pero las obras del arte rupestre demuestran dos cosas más:

·         La búsqueda de los ocres minerales, el óxido de hierro (III) y los óxidos del manganeso constituyó la primera actividad minera.

·         La penetración en lo profundo de las cavernas y el trabajo en su interior exigen de una iluminación artificial. Unos cuantos candiles de piedra encontrados, en cuyo interior ardieron grasas animales, así lo atestiguan.

 

El ancestral interés del hombre por las figuras geométricas, la regularidad espacial y el sentido geométrico de las cosas ha quedado plasmado en el arte parietal. Esta inclinación natural queda reflejada no sólo en pinturas rupestres sino también en diseños prehistóricos de cerámica y tejidos. Las ideas de recta, curva, figuras planas y cuerpos surgieron de la misma naturaleza. Así el rayo de sol dio la idea de recta y el arco iris la noción de curva.

 

El arte primitivo también reveló, el reflejo enajenado del comportamiento de los astros en la mente humana, en primer lugar del astro rey de nuestro sistema planetario. La bóveda y el movimiento de los cuerpos celestes imponían un bioritmo y una regularidad espacio temporal que desarrollaba el sentido del tiempo en la actividad del hombre. Con mitos y leyendas pero también con la paciente construcción de conocimientos astronómicos reaccionaría el hombre a sus inquietudes, de ello trataremos en la próxima sección.

 

Con seguridad, el uso y mantenimiento del fuego significó un catalizador importante en el fin del nomadismo y en el desarrollo de  los primeros asentamientos humanos estables.

 

No es extraño que la adoración del fuego sea un denominador común de mitologías aparecidas en diferentes culturas y distantes escenarios geográficos.

 

La combustión, esa bendita reacción que a la vez mantiene vivo el infierno, fue pues fuente de progreso y de conocimiento para el hombre desde los primeros tiempos.

 

En la próxima sección veremos como el fuego propició el dominio de extraordinarios avances.    

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