El despertar molecular de Frankenstein

En la mitología griega Prometeo roba a los dioses el fuego, “el fuego” como metáfora del “conocimiento”, para entregárselo a los hombres, lo que permitiría el desarrollo de la humanidad. En la obra de ficción que hace 200 años publicó Mary Shelley consideró a Víctor Frankenstein como El Nuevo Prometeo porque le “roba” a la naturaleza su gran secreto : las descargas eléctricas de las tormentas, pues pueden insuflar vida actuando sobre la materia inanimada.

Prometeo trae fuego a la humanidad / Imagen: wikimedia

Prometeo trae fuego a la humanidad. Artista: Heinrich Füger / Imagen: wikimedia

Pero, ¿qué ha pasado desde entonces con la utilización de la electricidad con ese mismo objetivo? Aunque desde luego no se ha conseguido “crear vida” a partir de materia inanimada, ni revivir con impulsos eléctricos a seres humanos muertos (lo más que se ha conseguido es recuperar a algunos infartados con el desfibrilador cardiaco), sí que hay experimentos, algunos claves y muy recientes, que indican que la electricidad sí pudo jugar un papel importante: como la chispa que permitió el “despertar” de los principales componentes moleculares de los seres vivos, a partir de materiales químicos muy sencillos.

La electricidad en tiempos de Mary Shelley

Cuando en 1818 Mary Shelley publica su obra “Frankenstein”,  estaba teniendo lugar una gran revolución con una serie de inventos que acabarían cambiando la sociedad: desde la máquina de vapor a la guillotina, pasando por diversos formatos de pilas.

 

Portrait of Mary Shelley / fuente: RothwellMaryShelley.jpg

Retrato de Mary Shelley / Fuente: RothwellMaryShelley.jpg

En Biología, concretamente desde 1770, Luigi Galvani había descubierto que la aplicación de descargas eléctricas a la médula espinal de ranas muertas producía la contracción y el movimiento de sus músculos y miembros como si estuvieran vivas.

La autora de Frankenstein era un caso excepcional en el mundo machista de la época, pues se había educado en una familia librepensadora y científica, e incluso había experimentado en Oxford con las ideas y los artilugios eléctricos. Por ello no es extraño que en su obra de ficción utilizara la electricidad como la fuerza que devuelve a la vida la materia muerta.

Desde entonces, y hasta mitad del siglo XX, sólo hubo especulaciones sobre la posibilidad de que la electricidad pudiese haber jugado un papel en el origen de la vida. Así, por ejemplo, Charles Darwin el 1 de Febrero de 1871 en una carta dirigida a su amigo John Hooker especula sobre las fuerzas que pudieron intervenir en el origen de la vida y ahí menciona “la luz, el calor y la electricidad”.

El experimento clave

Todo cambió en 1953, año feliz para la Biología, pues ese mismo año Watson y Crick dieron a la luz su modelo de doble hélice del ADN, cuando se publicaron los resultados de un experimento que confirmaba la posibilidad de que la electricidad pudo actuar como “chispa” que “encendió” la vida nivel molecular .

Representación de Frankenstein /Fuente: CC0 Creative Commons

Representación de Frankenstein /Fuente: CC0 Creative Commons

Concretamente, en 1953 el premio Nobel Harold Urey y su discípulo Stanley Miller demostraron que en un circuito cerrado y estéril de vidrio que contenía sólo agua y una mezcla de gases – hidrógeno, metano y amoniaco-como los que pudo haber en la atmósfera primitiva, si se calentaba el agua y se aplicaban descargas eléctricas se producía uno de los dos componentes fundamentales de los seres vivos: los aminoácidos (1), que forman las proteínas que intervienen en las estructuras y funciones de los seres vivos.

Este experimento constituyó el punto de partida de lo que se puede llamar la Química Prebiótica, en la que se han desarrollado una gran cantidad de experimentos tratando de obtener de forma abiótica los diversos componentes moleculares de los seres vivos. Pero en los experimentos que utilizan la electricidad como fuente de energía había una dificultad para poder extender la idea de que esta fuerza de la naturaleza pudo jugar un papel amplio y general en el origen de los elementos clave de los seres vivos. Y es que, en ningún caso se sintetizaba el otro componente molecular importante de los seres vivos: los nucleótidos, que forman los ácidos nucleicos que permiten que los organismos transmitan sus características de generación en generación. Pero esto ha cambiado recientemente.

La electricidad también puede producir nucleótidos

Hasta finales de los años 50 del siglo XX nadie había conseguido obtener en condiciones prebióticas ninguna de las bases nitrogenadas –Adenina, Timina, Citosina y Guanina-que forman parte de los ácidos nucleicos. Sin embargo, a finales de 1959 el español Joan Oró fue capaz de obtener la Adenina, y posteriormente junto a Miller fue capaz de obtener la Guanina. Pero en ningún caso en estos experimentos se utilizaba la electricidad como desencadenante de dichas nucleótidos.

Sin embargo, esto sí que se ha conseguido recientemente en un experimento (2) en el que en una atmósfera reductora similar a la del experimento de Miller y Urey ,a partir de tres componentes químicos sencillos (Amonio, monóxido de carbono y agua) y mediante descargas eléctricas se ha podido constatar que se forman las 4 bases nitrogenadas. Pero, y aquí esta lo curioso, estas 4 bases no son las que forman el ADN sino las que forman el ARN (tres de estos ribonucleótidos, Adenina, Guanina y Citosina son los mismos que en ADN, excepto que llevan un grupo OH más; y en cambio el cuarto se denomina Uracilo(que no es más que la Timina del ADN con el grupo OH más y sin un grupo CH3), con lo que también se apoyan las ideas de que el ARN se pudo originar antes que el propio ADN.

Conclusión

Por lo tanto, en la actualidad disponemos de datos experimentales que indican que la electricidad, junto a otras fuerzas como las radiaciones-sobre todo las ultravioleta- o el calor, pudo actuar como fuerza desencadenante del origen de las moléculas claves de la vida: los aminoácidos y los nucleótidos. Estos pudieron constituir los primeros pasos moleculares del largo despertar “Frankensteiniano” de la Vida, pues como la criatura de Frankenstein, la Vida está hecha con muchas piezas y pasos. Los siguientes pasos-la formación de grandes macromoléculas como las proteínas y los dos tipos de ácidos nucleicos, el “enganche” de las tres macromoléculas, la construcción de las membranas y estructuras celulares -constituyen una larga historia, todavía llena de lagunas e incógnitas. Solo queda esperar que la aventura de la Vida en la Tierra no termine tan mal ni tan pronto como la de la criatura de Frankenstein yque, con el tiempo, podamos llegar a comprender todas las piezas de esta historia.

Bibliografía

  1. Miller, S.L.1953. A production of amino acids under possible primitive Earth conditions. Science. 117:528-529. Aunque el artículo lo firma sólo Miller el coautor era el premio Nobel Urey, pero quiso dejarle todo el mérito de este gran hallazgo al discípulo.
  2. Ferus, ET al.2017. Formation of nucleotides in a Miller-Urey reducing atmosphere. PNAS, Apr.25, 114(17):4306-4311.