Sopa primitiva, l’origen de la vida

La sopa primitiva, coneguda també com a primària o origen de la vida, s’ha considerat com la hipòtesi més acceptada de la creació de la vida al planeta Terra. L’experiment es basa a reproduir en un lloc hermètic les condicions que es van donar a la terra fa milions d’anys juntament amb el «bou primitiu», o sigui, els elements i les proporcions en què es trobaven llavors.

Per una banda, un líquid ric en compostos orgànics, compost de carboni, nitrogen i hidrogen bàsicament exposat a raigs ultraviolats i energia elèctrica. Resultat, es generen unes estructures simples d’ARN (Àcid Ribonucleic), en la seva versió més primitiva de l’àcid ADN (Àcid Desoxiribonucleic). A la pràctica l’àcid ADN és la molècula «portadora» de la informació genètica en els éssers vius, és la base de les criatures vives, mentre que la d’ARN es considera la que «transporta» aquella informació.

La vida a la Terra, a partir del carboni

El concepte es deu al biòleg rus Aleksandre Oparin, quan en 1.924 va postular la hipòtesi que l’origen de la vida a la Terra es deu a l’evolució química a partir de molècules basades en el carboni, tot això de manera abiòtica. Es coneixen com a factors abiòtics aquells elements de l’ecosistema que no tenen vida, però que el necessitem per viure com, l’aigua, l’oxigen, la temperatura i la llum solar.

Més tard, va ser Stanley Miller qui va demostrar un model experimental de la sopa primitiva el 1.953 a la Universitat de Chicago. Va introduir aigua, metà, amoníac i hidrogen en un recipient de vidre per simular les suposades condicions de la Terra primitiva. La barreja va ser exposada a descàrregues elèctriques i, una setmana després, una Cromatografia de capa fina (TLC) va mostrar que s’havien format diversos aminoàcids i altres molècules orgàniques. La TLC pot utilitzar-se per analitzar pràcticament qualsevol classe de substància: aminoàcids, plaguicides, esteroides, alcaloides, lípids, nucleòtids, carbohidrats, àcids grassos...

El 1959, el bioquímic català Joan Oró va aconseguir sintetitzar adenina per primera vegada en un experiment realitat a la Universitat de Houston a partir de la barreja d’àcid cianhídric, amoníac i aigua. L’adenina és una de les bases del codi genètic que es troba en l’ADN i l’ARN a partir d’àcid cianhídric. Més tard, van treballar juntament amb Stanley Miller i Harold Urey, van sintetitzar la guanina, sempre prescindint de molècules biològiques, naixent així una nova especialitat: la química prebiòtica, és a dir, la síntesi de compostos orgànics a partir de composts inorgànics.

5.000 milions d’anys

La terra es va formar, aproximadament, fa 5.000 milions d’anys, juntament amb la resta de sistema solar. Els materials de pols i gas còsmic que envoltaven el Sol van ser fusionant i solidificant per formar tots els planetes. Els inicis de la Terra tenen unes característiques que es poden arribar a considerar infernals, amb unes condicions que eren adverses a qualsevol forma de vida. Abans d’aparèixer les primeres formes de vida, la terra va haver de sofrir un llarg procés d’evolucions químiques. Durant aquests canvis, es van produir les primeres molècules precursores de vida.

La Terra Primitiva inicial destaca perquè la seva superfície estava exposada a la radiació solar i, per tant, a tenir elevades temperatures que provoquen que tots els materials formessin part d’un mar de magma; amb constants bombardejos de meteorits i asteroides i la presència de partícules ionitzades letals portades pel vent solar. Més tard, la Terra Primitiva es va anar refredant, i va permetre l’aparició d’escorça terrestre, aigua líquida, atmosfera i condicions fisicoquímiques favorables a l’aparició de les primeres molècules orgàniques, i finalment, a l’origen i conservació de la vida. La seva atmosfera contenia elevades quantitats d’aigua i gasos com el nitrogen (N2), que era el més abundant, l’amoníac (NH3), el metà (CH4), el monòxid de carboni (CO) i l’hidrogen (H2), que a causa del seu lleuger pes, va desaparèixer. Durant aquest període, la Terra Primitiva no tenia oxigen molecular (O2), ja que es va formar més tard, com a resultat de l’activitat fotosintètica.

Els àtoms de carboni a la Terra primigènia es van combinar amb l’hidrogen, amb el nitrogen, l’oxigen, el fòsfor i el sobre, i van generar una varietat molt extensa de compostos. En combinar-se amb d’hidrogen va sorgir la química orgànica, química de la matèria viva o química bioquímica, que estat basada en molècules formades per àtoms de carboni envoltats per àtoms d’hidrogen.

Aquest conjunt de molècules riques en carboni van interactuar entre elles i d’aquesta manera, fa més de 4.000 milions d’anys segons la teoria proposada per Oparin i Haldane a finals dels anys vint, hi hauria existit un «brou» prebiòtic o sopa primitiva, formada per aquestes substàncies mesclades amb l’aigua calenta dels oceans primitius. Aquesta teoria sobre l’origen de la vida explica l’aparició de les primeres biomolècules.

Les primeres molècules orgàniques

Segons els científics, les primeres molècules orgàniques es van donar per les condicions primitives de la Terra de fa més de 4.000 milions d’anys a partir de substàncies químiques inertes. Cal tenir en compte que totes les molècules orgàniques contenen carboni, però no totes les molècules que contenen carboni són molècules orgàniques. Gràcies als volcans, temperatures molt elevades, rajos ultraviolats, els gasos que hi havia presents i tot el que comportaven les condicions inicials explicades prèviament, es van activar reaccions químiques.

Els elements que es trobaven tant al mar com a l’atmosfera es van ajuntar i d’aquesta manera van formar compostos com ara les proteïnes o els aminoàcids. A mesura que passava el temps, aquests elements es van anar unint i van crear sistemes pluricel·lulars delimitats per una sola membrana, coneguts com els primers models precel.lulars. Els sistemes s’anaven fent més complexos donant lloc als éssers vius. Avui dia es considera que aquests canvis van ocórrer a escletxes o a bassals poc profunds. En aquests ambients s’ha donat un procés de polimerització de molècules orgàniques que en anar-se ajuntant-se, eren més grans i complexos cada vegada. La formació de les molècules simples com els aminoàcids i els nucleòtids, serveix de patró per acabar formant més polímers. No obstant això, perquè aquests actes fossin possibles, era necessària la participació de catalitzadors. Actualment, estaríem parlant dels enzims, però en les condicions primitives eren alguns ions metàl·lics i diversos minerals.

La importància de l’experiment

A fi de demostrar la teoria presentada per Oparin i Haldane, S. Miller i H.C. Urey, el 1953, van fer l’experiment que reproduïa les condicions primitives (mescles gasoses d’hidrogen (H2), metà (CH4), amoníac (NH3) i vapor d’aigua (H20) a una temperatura de 80 °C amb descàrregues elèctriques) de l’atmosfera de la Terra. Al cap del temps, en el condensat refredat hi van trobar compostos orgànics solubles en aigua com ara la glicocol·la, l’alanina i l’àcid fòrmic. Es van dur a terme diversos experiments semblant a aquests, però canviant-hi les mescles de gasos i el tipus d’energia. Així, van obtenir molts aminoàcids que es poden trobar a les proteïnes (adenina, citosina, timina, ets). Es considera l’experiment clàssic sobre l’origen de la vida i representa la primera comprovació sobre la formació espontània de molècules orgàniques a partir de substàncies inorgàniques simples en les condicions ambientals adequades.