Origen de las primitivas formaciones coloidales Como ya hemos visto.

CAPÍTULO IV Origen de las primitivas formaciones coloidales Como ya hemos visto, en el capítulo anterior, en el proceso evolutivo de la Tierra debieron formarse en las aguas del océano primario sustancias orgánicas muy complejas y diversas, parecidas a las que integran los actuales organismos vivos. Pero entre estos últimos y la simple solución acuosa de sustancias orgánicas hay, desde luego, una gran diferencia. El fundamento de todo organismo vegetal o animal, es decir, la base de los cuerpos de los distintos hongos, bacterias, amibas y otros organismos sumamente simples, es el protoplasma, el substrato material en el que se desarrollan los fenómenos vitales. En su aspecto exterior, el protoplasma sólo es una masa viscosa semilíquida de color grisáceo, en cuya composición –aparte del agua- se encuentran, principalmente, proteínas y otras varias sustancias orgánicas y sales inorgánicas. Mas no es sólo una simple mezcla 3 34 forman unos coágulos en los que las distintas moléculas o partículas se hallan ligadas entre sí en determinada forma, por lo que surgen nuevas y complejas relaciones determinadas no sólo por la disposición de los átomos en las moléculas, sino también por la disposición que toman unas moléculas en relación con otras. Tomemos dos soluciones de sustancias orgánicas de alto peso molecular, por ejemplo: una solución acuosa de jalea y otra similar de goma arábiga. Ambas son transparentes y homogéneas; en ellas la sustancia orgánica se encuentra totalmente fundida con el medio ambiente. Las partículas de las sustancias orgánicas que hemos tomado están uniformemente distribuidas en el disolvente. Mezclemos ahora las dos soluciones y observemos inmediatamente que la mezcla se enturbia. Y si la examinamos al microscopio podremos ver que en las soluciones, antes homogéneas, han aparecido unas gotas, separadas del medio ambiente por una veta divisoria. Lo mismo sucederá si mezclamos soluciones de otras sustancias de elevado peso molecular, sobre todo si mezclamos diferentes proteínas. En estos casos se forma algo así como un amontonamiento de moléculas en determinados lugares de la mezcla. Por eso a las gotas que aquí se forman se les dio el nombre de coacervados (del latín acervus, montón). Estas agrupaciones tan interesantes han sido estudiadas en forma detallada y se continúan estudiando en los laboratorios de Bungenberg, de Jong y de Kruit, en el laboratorio de bioquímica de las plantas de la Universidad de Moscú y en varios otros. Al someter a un análisis químico los coacervados y el líquido que los rodea, se puede ver que toda la sustancia coloidal (por ejemplo, toda la gelatina y toda la goma arábiga del caso que acabamos de citar), se ha concentrado en los coacervados y que en el medio circundante casi no quedan moléculas de esta sustancia. A su alrededor solamente hay agua casi pura, pero dentro de los coacervados, las sustancias aludidas se encuentran tan concentradas, que más parece tratarse de una solución de agua de gelatina y goma arábiga y no al revés. A ello se debe la propiedad, tan característica de los coacervados, de que sus gotas, a pesar de ser líquidas y estar impregnadas de agua, jamás se mezclan con la solución acuosa que las circunda. Esta misma cualidad posee el protoplasma de los organismos vivos. Si partimos una célula vegetal y extraemos en agua su protoplasma, observamos que, a pesar de su consistencia líquida, no se mezcla con el agua circundante, sino que flota en ella formando bolitas muy delimitadas y aparte de la solución. Este parecido entre los coacervados artificiales y el protoplasma no es simplemente algo externo. La conclusión de los trabajos realizados en estos últimos años es que el protoplasma se encuentra, efectivamente, en estado coacervático. Aclarando que: la estructura del protoplasma es, por supuesto, mucho más complicada que la de los coacervados artificiales, porque, entre otros motivos, en el protoplasma no se encuentran presentes dos sustancias coloidales, como en el ejemplo anteriormente citado, sino muchas más. A pesar de esto, varias propiedades físicas y químicas del protoplasma, como son su capacidad de formar 35 vacuolas, su ambición, permeabilidad, etc., solamente se pueden comprender estudiando los coacervados. Una cualidad muy importante de los coacervados es que, a pesar de su consistencia líquida, tienen cierta estructura. Las moléculas y las partículas coloidales que los estructuran no se encuentran distribuidas en ellos al azar, sino colocadas entre sí en determinada forma espacial. En algunos coacervados se logra ver al microscopio algunas estructuras, pero éstas son muy inestables y sólo duran lo que las fuerzas que han determinado esa disposición de las partículas. Pequeñas variantes pueden producirse hasta que el coacervado se desintegre en moléculas sueltas, disolviéndose en el medio circundante. Otras veces ocurre al contrario, el coacervado se hace más compacto, su viscosidad interna crece y puede llegar a tomar un aspecto gelatinoso, la estructura se complica y se torna más duradera. Estos cambios sufridos por los coacervados pueden ser producidos por cambios operados en las condiciones exteriores o bajo el influjo de alteraciones químicas internas. Tenemos, entonces, que los coacervados presentan determinada forma rudimentaria de organización de la materia, aunque esta organización es todavía muy primitiva y totalmente inestable. A pesar de esto, dicha organización ya permite precisar numerosas propiedades de los coacervados. En éstos destaca sobre todo su capacidad de absorber diferentes sustancias que se hallan en la solución. Se puede demostrar en forma muy fácil esta propiedad si agregamos distintos colorantes al líquido que rodea a los coacervados, porque veremos al momento cómo la sustancia colorante pasa rápidamente de la solución a la gota del coacervado. Muchas veces ese fenómeno se complica con una serie de transformaciones químicas que se producen dentro del coacervado. Las partículas absorbidas por el coacervado reaccionan químicamente con las mismas sustancias del propio coacervado. Y a causa de esto las gotas del coacervado a veces aumentan de volumen y crecen a expensas de las sustancias absorbidas por él del líquido circundante. En esas ocasiones no solamente se produce un aumento de volumen y de peso de la gota, sino que también cambia considerablemente su composición química. Por tanto, notamos que en los coacervados se pueden producir determinados procesos químicos. Es de vital importancia el hecho de que el carácter y la rapidez de esos procesos dependan en gran medida de la estructura físico-química de dicho coacervado, para que puedan ser de distinta naturaleza en los diversos coacervados. Luego de haber visto las propiedades de los coacervados, retrocedamos ahora a los cuerpos proteinoides de elevado peso molecular que se formaron en la primitiva capa acuosa de la Tierra. Pues bien, como ya dijimos, las moléculas de estos cuerpos, a semejanza de las moléculas de 36 las proteínas actuales, poseían en su superficie varias cadenas laterales dotadas de diferente función química, debido a lo cual, a medida que iban creciendo y haciéndose más complejas las “proteínas primitivas”, debieron aparecer ineludiblemente nuevas relaciones entre las diversas moléculas. En efecto, ninguna molécula podía existir aislada de las demás, debido a lo cual fue forzoso que se estructuraran verdaderos enjambres o montones de moléculas, complicadas agrupaciones de partículas que poseían una naturaleza heterogénea, ya que estaban integradas por moléculas proteicas de distinto tamaño y diferentes propiedades. De aquí apareció, sin duda, como una necesidad imperiosa la concentración de la sustancia orgánica en determinados puntos del espacio. Antes o después, en este o en el otro extremo del océano primitivo, de la solución acuosa de diferentes sustancias proteínicas, debieron separarse, sin duda, gotas de coacervados. Mas ya vimos anteriormente que las condiciones para la formación de los coacervados son sencillas. Basta con mezclar simplemente las soluciones de dos o varias sustancias orgánicas de alto peso molecular. Por tanto, es posible asegurar que tan pronto como en la primitiva hidrosfera terrestre se formaron diversos cuerpos proteinoides de peso molecular más o menos elevado, inmediatamente debieron surgir también los coacervados. Para la formación de los coacervados ni siquiera pudo ser un obstáculo la concentración, un tanto débil, de las sustancias orgánicas en el océano primitivo. Las aguas de los mares y océanos actualmente contienen ínfimas cantidades de sustancias orgánicas, originadas por la desintegración de los organismos muertos. Estas sustancias son, en su gran mayoría, absorbidas por los microorganismos que viven en el agua, para los cuales constituyen el alimento básico. Pero hay casos, no muy frecuentes, en las profundidades de los abismos del mar, en que las sustancias orgánicas pueden librarse de ser atacadas por los microbios y seguir intactas durante un plazo relativamente corto. Los datos obtenidos mediante el estudio de los fondos abismales fangosos, señalan que en esas condiciones las sustancias orgánicas disueltas crean sedimentos gelatinosos. Cuando el agua sólo contiene vestigios de sustancias orgánicas de elevado peso molecular y los coacervados complejos se separan, este mismo fenómeno puede observarse con frecuencia en condiciones creadas artificialmente, en el cual la acción de los microorganismos queda excluida. De este modo la mezcla de diversos coloides y, en primer lugar, la mezcla de cuerpos proteinoides primitivos en las aguas de la Tierra, debió originar la formación de coacervados, etapa importantísima en la evolución de la sustancia orgánica primitiva y en el proceso que originó la vida. Hasta ese instante, la sustancia orgánica había estado totalmente adherida al medio circundante, distribuida de una manera uniforme en toda la masa del disolvente. Al formarse los coacervados, las moléculas de la sustancia orgánica se unieron en determinados puntos del espacio y se aislaron del medio circundante por una separación más o menos clara. 37 Cada coacervado tomó cierta individualidad, en contraposición, por así decirlo, al mundo exterior circundante. Solamente esa separación de los coacervados pudo crear la unidad dialéctica entre el organismo y el medio, factor fundamental en el proceso de origen y desarrollo de la vida en la Tierra. Igualmente, con el surgimiento de los coacervados la materia orgánica tomó determinada estructura. Pero antes, en las soluciones, no había más que un conglomerado de partículas que se movían desordenadamente; mientras que en los coacervados, estas partículas están colocadas, unas con respecto a otras en un orden preciso. En consecuencia, aquí ya aparecen rudimentos de determinada organización, aunque realmente, muy elementales. El resultado de esto fue que a las simples relaciones organoquímicas se agregaran las nuevas leyes de la química coloidal. Estas leyes también rigen para el protoplasma vivo de los organismos actuales. De ahí que podamos situar cierta analogía entre las propiedades fisicoquímicas del protoplasma y nuestros coacervados. En efecto, ¿podemos afirmar, basándonos en esto, que los coacervados sean seres vivos? Por supuesto que no. Y el problema no se basa únicamente en la complejidad de la composición del protoplasma y en lo delicado de su estructura. En los coacervados obtenidos artificialmente por nosotros o en aquellas gotas que aparecieron por vía natural, al desprenderse de la solución de sustancias orgánicas en el océano primitivo de la Tierra, no reinaba esa “armonía” estructural, esa adaptación de la organización interna al cumplimiento de determinadas funciones vitales en condiciones concretas de existencia, tan propia del protoplasma de todos los seres vivos sin excepción. Dicha adaptación a las condiciones del medio ambiente, de ninguna manera podía ser el resultado de simples leyes físicas o químicas. De igual modo tampoco bastan para explicarla las leyes de la química coloidal. De ahí que al originarse los seres vivos primitivos, sin duda, surgieron en el proceso evolutivo de la materia, nuevas leyes que poseían ya un carácter biológico. 38 CAPÍTULO V Organización del protoplasma vivo A fin de poder llevar adelante el curso de la evolución y el proceso del origen de la vida, es preciso conocer, aunque sea a grandes rasgos, los principios básicos de la organización del protoplasma, ese sustrato material que forma la base de los seres vivos. A fines del siglo pasado y principios del actual, algunos científicos pensaban que los organismos no eran más que unas “máquinas vivientes” de tipo especial, con una formación estructural sumamente compleja. Según ellos, el protoplasma poseía una estructura semejante a la de una máquina y estaba construido con arreglo a un determinado plan y formado por “vigas” y “tirantes”, rígidos e inmutables, entrelazados unos con otros. Esta estructura, este riguroso orden en la disposición recíproca de las distintas partes del protoplasma, era justamente lo que, según el punto de vista en cuestión, constituía la causa específica de la vida, así como la causa del trabajo específico de una máquina depende de su estructura, según la forma en que están dispuestas las ruedas, los ejes, los pistones y las demás partes del mecanismo. De aquí la conclusión de que si consiguiéramos estudiar detalladamente y captar esta estructura, tendríamos aclarado el enigma de la vida. 39 Pero el estudio concreto del protoplasma ha negado ese principio mecanicista. Se verificó que en el protoplasma no existe ninguna estructura que se parezca a una máquina, ni siquiera a las de máxima precisión. Se sabe que la masa fundamental del protoplasma es líquida; es un coacervado complejo, formado por numerosas sustancias orgánicas de enorme peso molecular, entre las que figuran, en primer término, las proteínas y los lipoides. De ahí que en esa sustancia coacervática fundamental, floten libremente partículas filamentosas coloidales, tal vez gigantescas moléculas proteínicas sueltas, y más probablemente, verdaderos enjambres de esas moléculas. Las partículas son tan minúsculas que no se alcanzan a distinguir ni siquiera con ayuda de los microscopios modernos más perfectos. Pero a la vez, en el protoplasma existen también elementos visibles. De suerte que al unirse formando grandes montones, las moléculas proteínicas y de otras sustancias pueden destacarse en la masa protoplasmática en forma de gotas pequeñas, pero ya visibles al microscopio, o formando algo así como coágulos, con una estructura determinada a los que se denomina elementos morfológicos: el núcleo, las plastídulas, las mitocondrias, etc. Dichos elementos protoplasmáticos, visibles al microscopio, son, en esencia, la expresión externa, una manifestación aparente de determinadas relaciones de solubilidad muy complejas, de las sustancias del protoplasma. Como veremos, esta estructura tan lábil del protoplasma cumple, sin lugar a dudas, un gran papel en el curso del proceso vital, pero éste no puede compararse con el que desempeña la estructura de una máquina en su trabajo específico. Y esto se justifica plenamente, por ser la máquina y el protoplasma, en principio, dos sistemas totalmente opuestos. En efecto, lo que distingue la labor de una máquina es el desplazamiento mecánico de sus partes en el espacio. Por eso, el elemento primordial de la organización de una máquina es, justamente, la disposición de sus piezas. El proceso vital posee un carácter completamente diferente. Su manifestación esencial es el recambio de sustancias, o sea, la interacción química de las diversas partes que forman el protoplasma. Por eso, el elemento más importante de la organización del protoplasma no es la distribución de sus partes en el espacio (como sucede en la máquina), sino determinado orden de los procesos químicos en el tiempo, su combinación armónica tendiente a conservar el sistema vital en su conjunto. El equívoco de los mecanicistas reside sobre todo en ignorar esa diferencia. Por afán de dar a los seres vivos la misma forma de movimiento de la materia que poseen las máquinas, quieren establecer una igualdad entre la organización del protoplasma y su estructura, o sea, reducen esa organización a una simple distribución en el espacio de sus diversas partes. Está bien claro que se trata, lógicamente, de una interpretación unilateral, ya que toda organización no solamente hemos de concebirla en el espacio, sino también en el tiempo. Cuando decimos, por ejemplo, que en una asamblea hay “organización”, no es sólo porque los que allí asisten se han distribuido en la sala en una determinada forma, sino además porque la 40 asamblea se rige por un reglamento y porque las intervenciones de los oradores se harán en un orden previamente establecido. De acuerdo con el carácter del sistema de que se trate, se destacará en primer lugar su organización, tanto en el espacio como en el tiempo. Porque lo que decide en una máquina es la organización espacial; pero también conocemos numerosos sistemas en los que sobresale en primer término la organización en el tiempo. En calidad de ejemplo de esos sistemas puede servirnos cualquier obra musical, una sinfonía, pongamos por caso. Porque lo que determina cualquier sinfonía es la combinación, en un orden estricto en el tiempo, de decenas o centenares de los miles de notas que la componen. Es suficiente salirse de la combinación armónica requerida, de este orden de sonidos, para que desaparezca la sinfonía como tal y quede una desarmonía convertida en un caos. Para la formación del protoplasma es de suma importancia la existencia de determinada y sutil estructura interna. Mas, aparte de esto, lo decisivo en este caso es la organización en el tiempo, es decir, cierta armonía de los procesos que se operan en el protoplasma. Todo organismo, animal, planta o microbio, vive sólo mientras estén pasando por él, en torrente continuo, nuevas partículas de sustancias, impregnadas de energía. Desde el medio ambiente pasan al organismo diferentes cuerpos químicos; y una vez dentro, son sometidos a esenciales cambios y transformaciones, a raíz de los cuales se convierten en sustancia del propio organismo y se tornan iguales a los cuerpos químicos que anteriormente integraban al ser vivo. Este proceso es el que se denomina asimilación. Pero paralelo a la asimilación se da el proceso contrario, la desasimilación. Es decir, que las sustancias del organismo vivo no quedan inmutables, sino que se desintegran con mayor o menor rapidez, y son remplazadas por los cuerpos asimilados. Así, los productos de la desintegración son expulsados al ambiente. En efecto, la sustancia del organismo vivo jamás permanece inmóvil, sino que se desintegra y vuelve a formarse continuamente en virtud delas numerosas reacciones de desintegración y síntesis, que se desarrollan en estrecho entrelazamiento. Heráclito, dialéctico de la antigua Grecia, ya comentaba: nuestros cuerpos fluyen como un arroyo, y de la misma manera que el agua de éste, la materia se renueva en ellos. Claro está que la corriente o el chorro de agua pueden mantener su forma, su aspecto exterior durante cierto tiempo, pero esta forma no es otra cosa que la manifestación externa de ese proceso continuo que es el movimiento de las partículas del agua. Incluso la existencia de este sistema que acabamos de describir depende de que por el chorro de agua pasen constantemente, con determinada velocidad, nuevas moléculas de materia. Pero si hacemos que se interrumpa el proceso, el chorro desaparece como tal. Y esto mismo sucede en todos los sistemas llamados dinámicos basados en determinado proceso. Es incuestionable que todo ser vivo es también un sistema dinámico. Exactamente lo mismo que en el chorro de agua, su forma y su estructura no son otra cosa que la expresión externa y aparente de un equilibrio, 41 extraordinariamente lábil, formado entre procesos que en sucesión permanente se producen en ese ser vivo a lo largo de toda su vida. No obstante, el carácter de estos procesos es completamente distinto a lo que sucede en los sistemas dinámicos de la naturaleza inorgánica. Las moléculas de agua arribaron al chorro, ya como tales moléculas de agua, y pasan a través de él sin que se produzca alteración. Porque, el organismo, que toma del medio sustancias ajenas a él y de naturaleza “extraña” a la suya, mediante complejos procesos químicos, las convierte en sustancias de su propio cuerpo, iguales a los materiales que forman su cuerpo. Justamente, esto es lo que crea las condiciones que permiten mantener constante la composición y estructura del organismo a pesar de la existencia de un proceso ininterrumpido de desintegración, de desasimilación. Así pues, desde el punto de vista solamente químico, el recambio de sustancias o metabolismo es un conjunto de innumerables reacciones más o menos sencillas, de oxidación, reducción, hidrólisis, condensación, etc. Lo que difiere en forma específica al protoplasma, es que en él estas diversas reacciones están organizadas en el tiempo de cierto modo, combinándose así para formar un sistema único e integral. Está claro que estas reacciones no brotan al azar, caóticamente, sino que se producen en sucesión rigurosa, en determinado orden armónico. Este orden constituye la base de todos los fenómenos vitales conocidos. Por ejemplo, en la fermentación alcohólica, el azúcar que proviene del líquido fermentable, penetra en la célula de la levadura y sufre una serie de transformaciones químicas, cuyo esquema podemos ver en la página 86. Es decir, que primero se le incorpora el ácido fosfórico y luego se divide en dos partes. Mientras una experimenta un proceso de reducción, la otra se oxida y se convierte, finalmente, en ácido pirúvico, que después se descompone en anhídrido carbónico y acetaldehído. Éste se reduce, transformándose en alcohol etílico. Así vemos, pues, que al final el azúcar se convierte en alcohol y anhídrido carbónico. Así vemos que lo que determina en la célula de la levadura la producción de estas sustancias es que en ella se observa con extraordinario rigor la sucesión ordenada de todas las reacciones indicadas en el esquema. De tal forma que si sustituyésemos en esta cadena de transformaciones aunque sólo fuese un eslabón o si alterásemos en lo más mínimo el orden de sucesión de las transformaciones indicadas, ya no obtendríamos alcohol etílico, sino otra sustancia completamente distinta. En efecto, en las bacterias de la fermentación láctica el azúcar experimenta al comienzo las mismas modificaciones que en la levadura. Pero una vez que se forma el ácido pirúvico, éste ya no se descompone, sino que, por el contrario, se reduce inmediatamente. He aquí la razón por la que en las bacterias de la fermentación láctica el azúcar no se convierte en alcohol etílico, sino en ácido láctico (esquema de la página ¿?¿?¿). 42 El estudio detallado de la síntesis de diferentes sustancias en el protoplasma demuestra que estas sustancias no surgen de golpe, provenientes de un acto químico especial, sino que son el resultado de una larga cadena de transformaciones químicas. Para que se constituya un cuerpo químico complejo, propio de un determinado ser vivo, es necesario que muchas decenas, centenares e incluso miles de reacciones se produzcan en un orden “regular”, rigurosamente previsto, base de la existencia del protoplasma. Porque cuanto más compleja es la sustancia, mayor es el número de reacciones que intervienen en su formación dentro del protoplasma y con tanto mayor rigor y exactitud deben conjugarse estas reacciones entre sí. En efecto, según se ha demostrado en investigaciones recientemente realizadas, en la síntesis de las proteínas a partir de los aminoácidos toman parte muchas reacciones, que se producen en ordenada sucesión. Únicamente, y debido a la rigurosa armonía, a la ordenada sucesión de estas reacciones, en el protoplasma vivo se produce ese ritmo estructural, esa regularidad en la sucesión de los aminoácidos, que observamos en las proteínas actuales. Por consiguiente, las moléculas proteínicas, así originadas y poseedoras de determinada estructura se agrupan entre sí, impulsadas por ciertas leyes, para formar enjambres moleculares más o menos importantes o verdaderos agregados moleculares que acaban por separarse de la masa protoplasmática y se destacan como elementos morfológicos, visibles al microscopio, como formas protoplasmáticas dotadas de gran movilidad. Por tanto, la composición química propia del protoplasma, como su estructura, son, hasta cierto punto, la manifestación del orden en que se producen los procesos químicos que permanentemente se están efectuando en la materia viva. Pues bien, ¿de qué depende ese orden, propio de la organización del protoplasma? ¿Cuáles son sus causas inmediatas? Un estudio detallado de este problema nos demostrará que el orden indicado no es algo externo, independiente de la materia viva, como creían los idealistas; al contrario, actualmente sabemos muy bien que la velocidad, la dirección y la concatenación de las distintas reacciones, todo eso que forma el orden que estamos viendo, depende absolutamente de las relaciones físicas y químicas establecidas en el protoplasma vivo. El fundamento de todo ello lo constituyen las propiedades químicas de las sustancias que integran el protoplasma, ante todo, y de las sustancias orgánicas que hemos descrito y examinado en los capítulos anteriores. Dichas sustancias están provistas de gigantescas posibilidades químicas y pueden dar las reacciones más variadas. Pero estas posibilidades son aprovechadas por ellas con increíble “pereza”, con mucha lentitud, en ocasiones con una velocidad insignificante. Muchas veces, para que se produzca alguna de las reacciones que se dan entre las sustancias orgánicas, se necesitan muchos meses y, a veces, hasta años. Por esa razón, los químicos usan a menudo en su trabajo diferentes sustancias de 43 acción enérgica, ácidos y álcalis fuertes, etc., con el fin de fustigar, como si dijéramos, de acelerar el proceso de las reacciones químicas entre las sustancias orgánicas. Para lograr ese aceleramiento de las reacciones químicas, cada vez se recurre más seguido al uso de los llamados catalizadores. Pues desde hace mucho se había notado que bastaba añadir a la mezcla donde se estaba efectuando una reacción, una dosis insignificante de algún catalizador para que se produjera un enorme aceleramiento de la misma. Por otra parte, lo que distingue a los catalizadores es que no se destruyen en el curso de la reacción, y una vez concluida ésta, vemos que queda una cantidad de catalizador exactamente igual a la que fue añadida al principio. De tal manera que bastan a veces cantidades muy pequeñas de catalizador para provocar la rápida transformación de masas muy considerables de distintas sustancias. Esta propiedad es muy utilizada hoy día en la industria química, donde se ocupan como catalizadores diferentes metales, sus óxidos, sus sales y otros cuerpos inorgánicos y orgánicos. Las reacciones químicas que se presentan en los animales y en los vegetales entre las diferentes sustancias orgánicas se efectúan con increíble velocidad. De no ser así, la vida no podría transcurrir tan vertiginosamente como en realidad transcurre. Como ya es sabido, la gran velocidad de las reacciones químicas que se producen en el protoplasma se debe a que en él siempre se encuentran presentes unos catalizadores biológicos especiales llamados fermentos. Los fermentos fueron descubiertos hace tiempo, y ya desde mucho antes los hombres de ciencia habían reparado en ellos. Pues resultó que los fermentos podían sacarse del protoplasma vivo y separarse en forma de solución acuosa o incluso como polvo seco fácilmente soluble. Hace poco se obtuvieron fermentos en forma cristalina y fue resuelta su composición química. Todos ellos resultaron ser proteínas, combinadas a veces con otras sustancias de naturaleza no proteínica. Mas por el carácter de su acción, los fermentos son muy parecidos a los catalizadores inorgánicos. No obstante, se distinguen de ellos por la extraordinaria intensidad de sus efectos. En este aspecto, los fermentos sobrepasan en centenares de miles e incluso en millones de veces a los catalizadores inorgánicos de acción. Por tanto, en los fermentos de naturaleza proteínica se produce un mecanismo extraordinariamente perfecto y muy racional para acelerar las reacciones químicas entre las sustancias orgánicas. Además, los fermentos se distinguen por la excepcional especificidad de su acción. Naturalmente, la causa de esto radica en las particularidades del efecto catalítico de las proteínas; pues la sustancia orgánica (el sustrato) que se altera durante el proceso metabólico, forma primero que nada, una unión complicada de muy corta duración con la correspondiente proteínafermento. Esta unión compleja es inestable, pues con mucha rapidez sufre diferentes transformaciones: el sustrato experimenta los cambios 44 correspondientes y el fermento se regenera, pudiendo volver a unirse a otras porciones del sustrato. Por consiguiente, para que cualquier sustancia del protoplasma vivo pueda tener participación realmente en el metabolismo, debe combinarse con una proteína y constituir con ella una unión compleja. De lo contrario, sus posibilidades químicas se realizarán con tanta lentitud que les quitará toda importancia para el impetuoso proceso de la vida. Es por eso que la forma en que se modifica cualquier sustancia orgánica en el curso del metabolismo, no depende únicamente de la estructura molecular de esa sustancia y de las posibilidades químicas que ella encierra, sino también de la acción fermentativa específica de las proteínas protoplasmáticas encargadas de conducir esa sustancia al proceso metabólico general. Los fermentos no son sólo un poderoso acelerador de los procesos químicos que sufre la materia viva; son al mismo tiempo un mecanismo químico interno, gracias al cual esos procesos son llevados por un cauce bien concreto. La gran especificidad de las proteínas-fermentos logra que cada una de ellas forme uniones complejas solamente con sustancias bien determinadas y catalice tan sólo ciertas reacciones. Por esta razón, al producirse éste o el otro proceso vital, y con mayor razón todavía, al verificarse todo el proceso metabólico, entran en acción centenares, miles de proteínas-fermento diferentes. Cada una de estas proteínas puede catalizar con carácter específico una sola reacción, y sólo el conjunto de las acciones de todas ellas, combinadas de un modo muy preciso, permitirá ese orden regular de los fenómenos que constituye la base del metabolismo. Usando en nuestros laboratorios los diversos fermentos específicos obtenidos del organismo vivo, podemos reproducir aisladamente las distintas reacciones químicas, los diferentes eslabones del proceso metabólico. Esto nos ayuda a desenredar el enmarañado ovillo de las transformaciones químicas que se producen durante el metabolismo, en el cual se mezclan miles de reacciones individuales. Mediante este procedimiento podemos descomponer el proceso metabólico en sus distintas etapas químicas, podemos analizar, no sólo las sustancias que forman la materia viva, sino además los procesos que se realizan en ella. De este modo, A. Baj, V. Palladin y, luego, otros investigadores consiguieron demostrar que la respiración, típico proceso vital, se basa en una serie de reacciones de oxidación, reducción, etc., que se van produciendo con todo rigor en determinado orden y cada una de las cuales es catalizada por su fermento específico. Lo mismo fue demostrado por S. Kóstichev, A. Liébedev y otros autores en lo que se refiere a la química de la fermentación. Actualmente, ya hemos pasado del análisis de los procesos vitales a su reproducción, a su síntesis. Así, combinando en forma muy precisa en una solución acuosa de azúcar una veintena de fermentos diferentes, obtenidos de seres vivos, podemos reproducir los fenómenos de la fermentación alcohólica. En este líquido, donde se encuentran disueltas numerosas proteínas distintas, las transformaciones del azúcar se verifican en el mismo orden regular que siguen en la levadura viva, aunque en este caso no existe, por supuesto, ninguna estructura celular. 45 En el presente ejemplo el orden de las reacciones viene determinado por la composición cualitativa de la mezcla de fermentos. Pero en el organismo también existe una regulación rigurosamente cualitativa de la acción catalítica de las proteínas. Regulación que se fundamenta en la extraordinaria sensibilidad de los fermentos a las influencias de distinta naturaleza. La verdad es que no hay factor físico o químico, ni sustancia orgánica o sal inorgánica que, en una u otra forma, influya sobre el curso de las reacciones fermentativas. Cualquier aumento o baja de la temperatura, toda modificación de la acidez del medio, del potencial oxidativo, de la composición salina o de la presión osmótica, cambiará la correlación entre las velocidades de las diferentes reacciones fermentativas alterando así su concatenación en el tiempo. Aquí se sustentan las premisas de esa unidad entre el organismo y el medio, tan característica de la vida, a la cual I. Michurin proporcionó en sus trabajos una amplia base científica. Esa especial organización de la sustancia viva tiene, en las células de los organismos actuales, una gran influencia sobre el orden y la dirección de las reacciones fermentativas que forman la base del proceso metabólico. Al agruparse entre sí las proteínas pueden separarse de la solución general y lograr distintas estructuras protoplasmáticas dotadas de gran movilidad. No cabe duda de que sobre la superficie de estas estructuras se concentran muchos fermentos. Las investigaciones realizadas por el Instituto de Bioquímica de la Academia de Ciencias de la URSS han puesto de relieve que esta unión entre los fermentos y las estructuras protoplasmáticas no sólo influye en forma sustancial sobre la velocidad, sino también sobre la dirección de las reacciones fermentativas. Lo cual estrecha más aún, la relación entre el metabolismo y las condiciones del medio ambiente. Muchas veces sucede que cualquier factor, que por sí solo no ejerce ninguna influencia sobre el trabajo de los diversos fermentos, altera totalmente el equilibrio entre la desintegración y la síntesis al modificar la capacidad ligadora de las estructuras proteínicas del protoplasma, sumamente sensibles a estas influencias. De este modo, ese orden, tan propio de la organización del protoplasma, se basa en las propiedades químicas de las sustancias que forman la materia viva. La inmensa variedad de sustancias existentes y su inmensa capacidad de dar origen a reacciones químicas, contienen la posibilidad de infinitos cambios y transformaciones químicas. Sin embargo, en el protoplasma vivo estas transformaciones están regidas por una serie de factores externos e internos: la presencia de todo un juego de fermentos; su relación cualitativa; la acidez del medio; el potencial de óxido-reducción; las propiedades coloidales del protoplasma y su estructura, etc. Cada sustancia que aparece en el protoplasma, cada estructura que se separa de la masa protoplasmática general, todo eso altera la rapidez y la dirección de las diversas reacciones químicas y, por tanto, influye sobre todo el orden de los fenómenos vitales en su conjunto. 46 Nos encontramos entonces, frente a un círculo de fenómenos que se entrelazan unos con otros y que están estrechamente relacionados entre sí. El orden regular de las reacciones químicas, propio del protoplasma vivo, da origen a la formación de determinadas sustancias, de ciertas condiciones físicas y químicas y de diferentes estructuras morfológicas. Pero todos estos fenómenos –la composición del protoplasma, sus propiedades y estructura-, una vez presentes, empiezan a su vez a actuar como factores determinantes de la velocidad, de la dirección y de la concatenación de las reacciones que se verifican en el protoplasma y, por tanto, también del orden regular que originó esa composición y esa estructura del protoplasma. Pues bien, el orden mencionado sigue una determinada dirección, tiende a un determinado fin, y esta circunstancia, propia de la vida, es de gran importancia, porque manifiesta una diferencia de principio entre los organismos vivos y todos los sistemas del mundo inorgánico. Los centenares de miles de reacciones químicas que se efectúan en el protoplasma vivo, no solamente están rigurosamente coordinados, en el tiempo, ni sólo se combinan armónicamente en un orden único, sino que todo este orden tiende a un mismo fin: a la autorrenovación, a la autoconservación de todo sistema vivo en su conjunto, en consonancia con las condiciones del medio ambiente. Precisamente por eso el protoplasma es un sistema dinámico estable y, pese al constante proceso de desintegración (desasimilación) que en él se efectúa, conserva de generación en generación la organización que le es propia. Por eso todos los eslabones de esta organización pueden ser estudiados y comprendidos por nosotros con la ayuda de las leyes físicas y químicas. De esta manera, podemos saber por qué se originan en el protoplasma esta o aquella sustancia o estructura y en qué forma esta sustancia o esta estructura influyen sobre la velocidad y la sucesión de las reacciones químicas, o sobre la correlación entre la síntesis y la desintegración, o sobre el crecimiento y la morfogénesis de los organismos, etc. Mas el conocimiento de las leyes citadas y el estudio del protoplasma en su aspecto actual no nos permitirán jamás, por sí solos, contestar a la pregunta de por qué todo este orden vital es como es, por qué es tan “armónico”, por qué está en consonancia con las condiciones del medio. Para contestar a estas preguntas es necesario estudiar la materia en su desarrollo histórico. No hay duda respecto a que la vida ha surgido, durante este desarrollo, como una forma nueva y más compleja de organización de la materia regida por leyes de orden muy superior a las que imperan sobre la naturaleza inorgánica. Solamente la unidad dialéctica del organismo y el medio, que únicamente hubo de surgir sobre la base de la formación de sistemas individuales de orden plurimolecular, fue lo que determinó la aparición de la vida y todo su desarrollo ulterior en la Tierra. 47 CAPÍTULO VI Origen de los organismos primitivos Los coacervados que surgieron por primera vez en las aguas de los mares y océanos todavía no poseían vida. No obstante, ya desde su aparición llevaban latente la posibilidad de dar origen, en ciertas condiciones de desarrollo, a la formación de sistemas vivos primarios. Como ya vimos en los capítulos anteriores, tal situación también se observa en todas las etapas anteriores de la evolución de la materia. En las increíbles propiedades de los átomos de carbono de los cuerpos cósmicos se encontraba latente ya la posibilidad de formar hidrocarburos y sus derivados más simples. Estos, gracias a la conformación especial de sus moléculas y a las propiedades químicas de que estaban dotados, tuvieron que transformarse forzosamente, en las tibias aguas del océano primitivo, en diferentes sustancias orgánicas de elevado peso molecular, originando, en particular, los cuerpos proteinoides. De igual manera las propiedades de las proteínas encerraban ya la posibilidad de originar coacervados complejos. De ahí que a medida que iban desarrollándose y haciéndose más complejas, las moléculas proteínicas tuvieron que agruparse y separarse de las soluciones en forma de gotas coacerváticas. En esta individualización de las gotas en relación con el medio externo – en la formación de sistemas coloidales de tipo individual-, encontrábase implícita la garantía de su ulterior desarrollo. Diríase que incluso gotas que habían aparecido al mismo tiempo en la solución acuosa se distinguían en cierta forma unas de otras por su composición y por su estructura interna. Y estas particularidades individuales de la organización físico-química de cada gota coacervática ponían su sello a las transformaciones químicas que se efectuaban precisamente en ella. La existencia de tales o cuales sustancias, la presencia o ausencia de catalizadores inorgánicos muy simples (hierro, cobre, calcio, etc.); el grado de concentración de las sustancias proteínicas o de otras sustancias coloidales que integraban el coacervado y, por último, una determinada estructura, aunque fuese muy inestable, todo ello se dejaba sentir en la velocidad y la dirección de las diferentes reacciones químicas que se producían en esa gota coacervática, todo ello imprimía un carácter específico a los procesos químicos de la misma. De esta forma se 48 iba notando cierta relación entre la estructura individual u organización de esa gota y las alteraciones químicas que se producían en ella mediante las condiciones concretas del medio circundante. Dichas transformaciones eran distintas en las diferentes gotas. Esto, en primer lugar. En segundo lugar, debe tomarse en consideración la circunstancia de que las diversas reacciones químicas, que en forma más o menos desordenada se producían en la gota coacervática, no cesaron de desempeñar su papel en la suerte ulterior del coacervado. Desde este punto de vista, algunas de esas reacciones tuvieron una influencia positiva, fueron útiles, coadyuvaron a hacer más estable el sistema en cuestión y a alargar su existencia. Por el contrario, otras fueron perjudiciales, observaron un carácter negativo y condujeron a la destrucción, a la desaparición de nuestro coacervado individual. Al parecer, se desprende que la propia formación de sistemas individuales facilitó la aparición de relaciones y de leyes totalmente nuevas. En otras palabras, en una simple solución homogénea de sustancia orgánica, los conceptos “útil” y “perjudicial” no tienen sentido, pero aplicados a sistemas individuales adquieren una significación muy real, puesto que los fenómenos a que se refieren determinan la suerte ulterior de estos sistemas. Así, mientras la sustancia orgánica permanecía fundida completamente en el medio circundante, mientras se encontraba diluida en las aguas de los mares y océanos primitivos, podíamos observar la evolución de esa sustancia en su conjunto, cual si formase un todo único. Mas apenas la sustancia orgánica se reúne en determinados puntos del espacio, formando coacervados, en cuando estas estructuras se separan del medio ambiente por límites más o menos claros y logran cierta individualidad, inmediatamente se crean nuevas relaciones, más complejas que las anteriores. Desde ese instante, la historia de cualquiera de esos coacervados pudo variar esencialmente en relación con la historia de otro sistema individual análogo, adyacente a él. Lo que ahora determinará su destino serán las relaciones entre las condiciones del medio ambiente y la propia estructura específica de la gota que, en sus detalles, es exclusiva de ella, pudiendo ser algo diferente en las otras gotas, pero al mismo tiempo específica para cada gota individual. ¿Cuáles fueron las causas que permitieron la existencia individual de cada una de esas gotas en las condiciones concretas del medio ambiente? Supongamos que en alguno de los depósitos primitivos de agua de nuestro planeta se formaron coacervados al mezclarse con diferentes soluciones de sustancias orgánicas de elevado peso molecular. Pero veamos cuál pudo haber sido el destino de cualquiera de ellos. Digamos, pues, que en el océano primitivo de la Tierra, el coacervado no se encontraba sencillamente sumergido en agua, sino que se hallaba en una solución de distintas sustancias orgánicas e inorgánicas. Dichas sustancias eran absorbidas por él, después de lo cual empezaban a manifestarse reacciones químicas entre 49 esas sustancias y las del propio coacervado. Por consiguiente, el coacervado iba creciendo. Mas, junto a estos procesos de síntesis, en la gota se producían también procesos de descomposición, de desintegración de la sustancia. Es decir, que la rapidez de uno y otro proceso estaba determinada por la concordancia entre las condiciones del medio externo (temperatura, presión, acidez, etc.) y la organización físico-química interna de la gota. Pues bien, la correlación entre la velocidad de los procesos de síntesis y de desintegración no podía ser indiferente para el destino ulterior de nuestra forma coloidal. En efecto, podía ser útil o perjudicial, podía influir en forma positiva o negativa en la existencia misma de nuestra gota e incluso en la posibilidad de su aparición. Sólo pudieron subsistir durante un tiempo más o menos prolongado los coacervados que poseían cierta estabilidad dinámica, aquellos en los que la velocidad de los procesos de síntesis predominaba sobre la de los procesos de desintegración, o por lo menos se equilibraba con ella. Al revés sucedía con las gotas cuyas modificaciones químicas tendían fundamentalmente en las condiciones concretas del medio circundante hacia la desintegración, es decir, que estaban condenadas a desaparecer más o menos pronto o ni siquiera alcanzaban a formarse. De todas maneras, su historia individual se detenía relativamente pronto, razón por la cual ya no podrían desempeñar un papel importante en la evolución ulterior de la sustancia orgánica. Esta función sólo podrían realizarla las formas coloidales dotadas de estabilidad dinámica. Cualquier pérdida de esta estabilidad llevaba a la muerte rápida y a la destrucción de tan “desafortunadas” formas orgánicas. Consecuentemente, esas gotas mal organizadas se desintegraban, y las sustancias orgánicas que contenían volvían a dispersarse por la solución y se integraban a ese sustento general del que se alimentaban las gotas coacerváticas más “afortunadas”, mejor organizadas. Además, aquellas gotas en las que la síntesis predominó sobre la desintegración, no sólo debieron conservarse, sino también aumentaron de volumen y de peso, es decir, crecieron. Así fue como se produjo un aumento gradual de proporciones de aquellas gotas que tenían justamente la organización más perfecta para las condiciones de existencia dadas. Pues bien, cada una de esas gotas, al crecer sólo por influencia de causas puramente mecánicas debieron dividirse en diferentes partes, en varios trozos. Las gotas “hijas” formadas de este modo tenían casi igual organización físico-química que el coacervado del cual procedían. Pero desde el momento de la división, cada una de ellas tendría que continuar su camino, en cada una de ellas tendrían que comenzar a verificarse modificaciones propias que harían mayores o menores sus posibilidades de subsistir. Se entiende, pues, que todo esto sólo pudo suceder en los coacervados cuya organización individual, en esas condiciones concretas del medio externo les procuraba estabilidad dinámica. Tales coacervados eran los únicos que podían subsistir un tiempo largo, crecer y subdividirse en 50 formas “hijas”. Cualquiera de las alteraciones que se producían en la organización del coacervado bajo el influjo de las variaciones constantes del medio externo, sólo podía resistirlas aquél en el caso de que reuniera las condiciones arriba indicadas, es decir, solamente si elevaba la estabilidad dinámica del coacervado en aquellas condiciones concretas de existencia. Por esto, al mismo tiempo que aumentaba la cantidad de sustancia organizada, a la vez que crecían las gotas coacerváticas en la superficie de la Tierra, se alteraba también constantemente la calidad de su propia organización, y estas modificaciones se producían en determinado sentido, justamente en el sentido que llevaba a un orden de los procesos químicos que debían asegurar la autoconservación y la autorrenovación constante de todo el sistema en su conjunto. Justamente, y a la vez que aumentaba la estabilidad dinámica de nuestras formas coloidales, su desarrollo ulterior debía inclinarse también hacia un incremento del propio dinamismo de estos sistemas, hacia la aceleración de la velocidad de las reacciones que se producían en ellos. Se comprende muy bien que estos coacervados dinámicamente estables poseían, gracias a su capacidad recién lograda de transformar más rápidamente las sustancias, grandes ventajas sobre los otros coacervados que flotaban en la misma solución de cuerpos orgánicos. Esta capacidad les permitía asimilar en forma más rápida esos cuerpos orgánicos, crecer con mayor rapidez y, por eso, en el conjunto general de los coacervados, su significación y la de su descendencia se hacía cada vez mayor. Efectivamente, los coacervados orgánicos más sencillos, con su inestable estructura elemental, tarde o temprano debieron desaparecer de la faz de la tierra, seguramente se desintegraron y retornaron a la solución primitiva. Así, sus descendientes más inmediatos, que ya poseían cierta estabilidad también habrían de retrasarse pronto en su desarrollo si no lograban al mismo tiempo la capacidad de llevar a cabo rápidamente las reacciones químicas. Solamente podían seguir creciendo y desarrollándose las formas en cuya organización se habían producido cambios esenciales que aumentaban en gran forma la velocidad de las reacciones químicas y les otorgaba cierta coordinación, cierto orden. Como ya vimos en el capítulo anterior, los fermentos son esos elementos químicos internos que impulsan, aceleran y orientan el curso de los procesos que se producen en el protoplasma vivo. Hace poco se ha podido afirmar que la fuerza extraordinaria de la acción catalítica de los fermentos y su asombrosa especificidad obedecen a una estructura especial de las proteínas que los componen. Los fermentos son cuerpos complejos en los que se mezclan sustancias que poseen actividad catalítica y proteínas específicas, las cuales incrementan en alto grado esa actividad. Podemos tomar como ejemplo la catalasa, fermento cuya función en el protoplasma vivo consiste en acelerar la descomposición del peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. Esta reacción es susceptible de acelerarse por la simple presencia de hierro inorgánico, pero la acción de éste en tal caso es muy débil. Pero 51 combinando el hierro con una sustancia orgánica especial (el pirrol), podemos lograr que ese efecto sea casi mil veces mayor. El fermento natural, la catalasa, también contiene hierro combinado con pirrol, pero su efecto es casi diez millones de veces mayor que el de esa combinación, porque la catalasa, con el hierro y el pirrol, combina, también, una proteína específica. Por tanto, tenemos que un miligramo de hierro de la catalasa puede remplazar por su efecto catalítico a diez toneladas de hierro inorgánico. ¡Pero a pesar de todo el perfeccionamiento de nuestra técnica industrial, aún no hemos logrado el nivel de “racionalización” logrado por la naturaleza viva! Naturalmente, este incremento de la acción catalítica se debe a la estructura específica de las proteínas-fermentos, a que en éstas se combinan con extraordinaria perfección grupos activos y grupos activadores. De ahí que por sí solas, las diferentes partes del fermento ejercen una acción catalítica débil. Sin embargo, la alta potencia del fermento sólo se obtiene cuando estas partes se combinan entre sí de una manera muy precisa. Pues es un hecho que esa combinación de los grupos citados que nos ofrecen los fermentos y esa relación, tan propia de ellos, que hay entre su estructura química y la función fisiológica, sólo pudieron originarse a raíz de un constante perfeccionamiento de esos sistemas y la adaptación de su estructura a la función que desempeña en las condiciones de existencia dadas. Las innumerables transformaciones de las sustancias orgánicas, primero en la solución acuosa y después en las formas coloidales primitivas, se daban con relativa lentitud. La rapidez de las diferentes reacciones sólo pudo lograrse gracias a la acción de catalizadores inorgánicos (sales de calcio, de hierro, de cobre, etc.), tan abundantes en las aguas del océano primitivo. En las formaciones coloidales individuales, estos catalizadores inorgánicos comenzaron a combinarse de mil formas con diversos cuerpos orgánicos. De todas estas combinaciones, unas podían ser acertadas, pues lograban incrementar el efecto catalizador de sus componentes por separado; otras podían ser desafortunadas, ya que podían reducir ese efecto, y, por tanto, aminorar el dinamismo general de todo el sistema. Pues bien, bajo la influencia del medio exterior, estas últimas se destruían sistemáticamente, desaparecían de la faz de la Tierra. De ahí que para el desarrollo ulterior sólo permanecían las que cumplían sus funciones con la mayor rapidez y del modo más racional. A raíz de ese proceso evolutivo, los catalizadores inorgánicos, los más simples, que en la solución de sustancias orgánicas primitivas aceleraban en bloque grupos enteros de reacciones análogas, al llegar a nuestras formas coloidales fueron remplazados poco a poco por fermentos más complejos, pero al mismo tiempo más perfectos, dotados no sólo de gran actividad, sino, además, de un efecto muy específico, mediante el cual sólo ejercían su 52 acción sobre determinadas reacciones. Se comprenden fácilmente las enormes ventajas que traía la aparición de tales combinaciones químicas para la organización general de los procesos que tenían lugar en esas formas coloidales. Desde luego, la evolución de los fermentos puede producirse solamente en el caso de que, junto a ella, se diese cierta regulación, cierta coordinación de las distintas reacciones fermentativas. Pues todo aumento sustancial de la velocidad de tal o cual reacción únicamente podía afirmarse en el proceso evolutivo si significaba un adelanto desde este punto de vista, si no alteraba el equilibrio dinámico de todo el sistema, si, por el contrario, contribuía a aumentar el orden interno en la organización de la forma coloidal dada. En los primeros coacervados, esta coordinación entre las distintas reacciones químicas era todavía muy débil. Las sustancias orgánicas que llegaban del exterior y los productos intermediarios de la desintegración todavía podían sufrir en ellos transformaciones químicas en sentidos muy opuestos. Lógicamente en las primeras etapas del desarrollo de los coacervados, estas síntesis desordenadas también podían ayudar a la proliferación de la sustancia organizada. No obstante, en estos casos, la organización de los sectores colida-les que se iban formando se trocaba constantemente y se encontraba seriamente amenazada del peligro de desintegración, de autodestrucción. Así, nuestros sistemas coloidales llegaron a poseer una estabilidad dinámica relativamente permanente sólo cuando los procesos de síntesis producidos en ellos se coordinaron entre sí, cuando en esos procesos se logró cierta repetición regular, cierto ritmo. En el proceso de desarrollo de los sistemas coloidales individuales, lo que ofrecía más interés no eran las diversas combinaciones que se producían en ellos en forma accidental, sino la repetición constante de una determinada combinación, la aparición de cierta concordancia en las reacciones, que aseguraba la síntesis regular de esa combinación en el transcurso de la proliferación de la sustancia organizada. De este modo surgió ese fenómeno que hoy denominamos “capacidad de regeneración de protoplasma”. Basándose en esto se originó cierta estabilidad en la composición de nuestros sistemas coloidales. Sobre todo, ese ritmo de la síntesis repetido con regularidad, del que acabamos de hablar, se vio al mismo tiempo expresado en forma nítida en la estructura de las sustancias proteínicas. La concordancia de las numerosas reacciones de síntesis, que en su conjunto llevaron a la formación de la molécula proteínica, excluida la posibilidad de que se combinasen en cualquier orden los diversos eslabones de la cadena polipeptídica. Por lo cual, la disposición arbitraria de los residuos de aminoácidos propia de las sustancias albuminoideas primitivas, fue paulatinamente dando paso a una estructura más precisa de la micela albuminoidea. Esta estabilidad de la composición química de las formas coloidales individuales originó cierta estabilidad estructural de las mismas. Las 53 proteínas poseedoras de una determinada estructura, propia de cada sistema coloidal, ya no se mezclan entre sí al azar, sino con precisa regularidad. Por esa razón, en el proceso evolutivo de los coacervados primitivos, su estructura inestable, fugaz, demasiado dependientes de las influencias accidentales del ambiente, debió remplazarse por una organización espacial dinámicamente estable que les asegurase el predominio de las reacciones fermentativas de síntesis sobre las de desintegración. Así fue como se logró esa concordancia entre los diferentes fenómenos, esa adaptación –tan propia de la organización de todos los seres vivos- de la estructura interna al cumplimiento de determinadas funciones vitales en las condiciones concretas de existencia. El estudio de la organización de las formas vivas más sencillas que existen en la actualidad, nos permite seguir el proceso de complicación y perfeccionamiento gradual de la organización de las estructuras descritas más arriba. Por último, ese proceso condujo a la aparición de una forma cualitativamente nueva de existencia de la materia. De esta manera se produjo ese “salto” dialéctico que trajo la aparición de los seres vivos más simples en la superficie de la Tierra. La estructura de esos sencillísimos organismos primitivos ya era mucho más perfecta que la de los coacervados, pero, no obstante esto, era incomparablemente más simple que la de los seres vivos más sencillos de nuestros días. Aquellos organismos no poseían aún estructura celular, la cual surgió en una etapa muy posterior del desarrollo de la vida. Fueron transcurriendo años, siglos, milenios. La estructura de los seres vivos se iba perfeccionando y se adaptaba más y más a las condiciones en que se desarrollaba la vida. La organización de los seres vivos iba siendo cada vez mayor. Al comienzo, sólo se alimentaban de sustancias orgánicas. Pero al pasar del tiempo, esas sustancias fueron escaseando tanto que a los organismos primitivos no les quedó más recurso que sucumbir o desarrollar, en el proceso evolutivo, la propiedad de formar de alguna manera sustancias orgánicas con base en los materiales proporcionados por la naturaleza inorgánica, con base en el anhídrido carbónico y el agua. Algunos seres vivos lo lograron, en efecto. En el proceso gradual de la evolución lograron desarrollar la facilidad de absorber energía de los rayos solares, de descomponer el anhídrido carbónico con ayuda de esa energía y de aprovechar el carbono así logrado para formar en su cuerpo sustancias orgánicas. De este modo aparecieron las plantas más sencillas, las algas cianofíceas, cuyos restos pueden encontrarse en sedimentos muy antiguos de la corteza terrestre. Otros seres vivos mantuvieron su antiguo sistema de alimentación, pero lo que ahora les servía de alimento eran esas mismas algas cuyas 54 sustancias orgánicas eran aprovechadas por ellos. De este modo surgió en su forma primitiva el mundo de los animales. “En los albores de la vida”, a comienzos de la era llamada eozoica, tanto las plantas como los animales estaban representados por pequeñísimos seres vivos unicelulares, parecidos a las bacterias, a las algas cianofíceas y a las amibas de nuestros días. La aparición de organismos pluricelulares, constituidos por muchas células agrupadas en un solo organismo, fue un gran suceso en la historia del paulatino desarrollo de la naturaleza viva. Los organismos vivos iban siendo cada vez más complejos, su diversidad era cada vez más variada. En el transcurso de la era eozoica, que duró muchísimos millones de años, la población del océano primitivo llegó a poseer gran variedad y sufrió enormes cambios. Las aguas de los mares y océanos se poblaron de grandes algas, entre cuya maleza aparecieron numerosas medusas, moluscos, equinodermos y gusanos de mar. La vida entró en una etapa nueva, en la era paleozoica. Podemos juzgar el desarrollo de la vida en esta era por los restos fósiles de aquellos seres vivos que poblaron la Tierra hace muchos millones de años. Pues hace más de quinientos millones de años que, en ese período de la historia de la Tierra que se ha denominado período cámbrico, la vida hallábase concentrada todavía sólo en los mares y océanos. Todavía no aparecían los vertebrados que conocemos hoy día (los peces, los anfibios, los reptiles, las aves y las fieras). Tampoco existían flores, hierbas ni árboles. Sólo las algas eran las únicas plantas. En cuanto a los animales no había más que medusas, esponjas, gusanos, anélidos, trilobites (próximos a los cangrejos) y diversos equinodermos. En el período silúrico, que sustituye al cámbrico, brotaron las primeras plantas terrestres y, en el mar, los primeros vertebrados, semejantes a las lampreas actuales. A diferencia de los peces, aún tenían mandíbulas. Y muchos de ellos estaban recubiertos de una coraza ósea. Hace trescientos cincuenta millones de años, en el período llamado devoniano, aparecieron en los ríos y en las lagunas marinas peces auténticos, semejantes a los tiburones de hoy día y remotos predecesores de ellos; pero todavía no existían los actuales peces teleósteos, como la perca, el lucio o la brema. Después de otros cien millones de años, llega el período carbonífero y surgen en la Tierra espesos bosques en los que crecen enormes helechos, la cola de caballo y el licopodio. Por las riber5as de los lagos y de los ríos se arrastran innúmeros anfibios, de distintas clases. Y lo mismo que los peces, estos animales desovaban en el agua. Su piel húmeda y viscosa se secaba fácilmente al aire, efecto que les impedía alejarse por mucho tiempo de los depósitos de agua. Pero a fines del período carbonífero aparecen ya los primeros reptiles. Su piel córnea los preservaba de la desecación, motivo por el cual ya no estaban ligados a los 55 depósitos de agua y podían diseminarse ampliamente por tierra firme. Los reptiles ya no desovaban en el agua, sino que ponían sus huevos en la tierra. Hace doscientos veinticinco millones de años, se inició un nuevo período, el período pérmico. Las filicíneas van siendo desplazadas poco a poco por los predecesores de las coníferas actuales, surgen las palmeras del sagú. Los anfibios primitivos ceden lugar a los reptiles, más adaptados al clima seco. Aparecen los primeros antepasados de los “terribles lagartos” o dinosaurios, gigantescos reptiles que en períodos posteriores dominaron sobre la Tierra. Pero aún no habían aparecido aves ni fieras. El reino de los reptiles se expande por la Tierra, sobre todo en los períodos jurásico y cretáceo. En ese tiempo hacen su aparición árboles, flores y hierbas muy parecidos a los actuales. Los reptiles pueblan la Tierra, las aguas y el aire. Por la superficie de la tierra caminan los terribles y gigantescos dinosaurios; surcan el espacio los “dragones volantes” o pteranodontes; en las aguas de los mares nadan animales carniceros, como las serpientes de mar, los ictiosaurios y los plesiosaurios. Hace treinta y cinco millones de años comenzó el reino de las aves y de las fieras. A mediados del período terciario ya habían desaparecido la mayoría de los grandes reptiles, apareciendo innumerables especies de aves y de mamíferos, que ocupan una posición superior entre todos los animales. Sin embargo, los mamíferos de entonces eran muy diferentes a los actuales. Todavía no existían monos, ni caballos, ni toros, ni los renos ni elefantes que viven en la actualidad. En el transcurso de la segunda mitad del período terciario, los mamíferos se van pareciendo cada vez más a los actuales. A fines de este período existen ya verdaderos renos, toros, caballos, rinocerontes, elefantes y diversas fieras. Y a principios de la segunda mitad del período terciario aparecen los monos: primero los cinocéfalos o monos inferiores, posteriormente los antropoides o monos superiores. Hace un millón de años, en el límite de los períodos terciario y cuaternario (último período, que dura hasta hoy día) aparecieron en la Tierra los pitecántropos, monos hombres que forman el eslabón intermedio entre el mono y el hombre. Los pitecántropos ya sabían hacer uso de los instrumentos de trabajo más sencillos. Estos monos hombres desaparecieron. Sus sucesores fueron nuestros antepasados. Durante el cuaternario, en los duros tiempos del último período glacial, en el siglo del mamut y del reno boreal, ya vivía en la Tierra hombres auténticos, que por la constitución de su cuerpo eran iguales a los actuales. 56 CONCLUSIÓN Hemos revisado el largo camino que siguió el desarrollo de la materia y que condujo a la aparición de la vida en la Tierra. Al comienzo, vimos el carbono disperso en átomos sueltos por la atmósfera incandescente de las estrellas. Después, lo encontramos formando parte de los hidrocarburos que se formaron sobre la superficie de la Tierra. Más adelante estos hidrocarburos dieron derivados oxigenados y nitrogenados y se transformaron en las sustancias orgánicas más simples. En las aguas del océano primitivo esas sustancias constituyeron cuerpos más complejos. Surgieron las proteínas y otras sustancias similares. Así fue como se formó el material de que están formados los animales y los vegetales. Al principio, este material se encontraba simplemente disuelto, pero luego se separó, formando los coacervados. Los coacervados primitivos tenían una estructura relativamente sencilla, mas paulatinamente se fueron efectuando en ellos cambios esenciales. Se hicieron cada vez más complejos y su forma cada vez más perfecta, hasta que finalmente se convirtieron en seres primitivos progenitores de todo lo vivo en la Tierra. La vida siguió desarrollándose. Al comienzo, los seres vivos no poseían estructura celular. Mas en una determinada etapa del transcurso de la vida apareció la célula; primeramente surgieron organismos unicelulares y, después, organismos pluricelulares, que poblaron nuestro planeta. De esta manera la ciencia ha echado por tierra las lucubraciones religiosas acerca del principio espiritual de la vida y el origen divino de los seres vivos. En nuestros días, cuando ha sido estudiada con todo detalle la organización interna de los seres vivos, tenemos razones más que fundadas para pensar que, tarde o temprano, lograremos reproducir artificialmente esa organización y así demostrar fehacientemente, que la vida no es más que una forma especial de existencia de la materia. Los éxitos logrados últimamente por la biología soviética nos permiten confiar en que esa creación artificial de seres vivos tan sencillos no sólo es factible, sino que se obtendrá en un futuro cercano. ALEXANDER IVANOVICH OPARIN 57 Biografia Nació el 3 de marzo de 1894 en Uglich (Rusia), un pequeño poblado situado a orillas del Volga, y murió en Moscú el 21 de abril de 1980. A los diez años ya había coleccionado su primer herbario y se había familiarizado con la teoría de la evolución de Charles Darwin. En 1912 ingresó a la Universidad Estatal de Moscú donde estudió fisiología vegetal, doctorándose en ciencias naturales en 1917. Sus primeros trabajos los realizó bajo la dirección del fisiólogo Climent A. Timiriázev, quien había conocido personalmente a Darwin; este hecho condicionó todo el trabajo posterior de Oparin. En 1922, mientras enseñaba bioquímica y fisiología vegetal en la Universidad Estatal de Moscú, formuló una hipótesis revolucionaria, cuando en una reunión de la Sociedad de Botánica Rusa, expuso su opinión de que los primeros organismos que aparecieron sobre la esfera terrestre lo hicieron en un medio ambiente en el que ya preexistían sustancias químicas consideradas actualmente como orgánicas y que, por tanto, su régimen nutritivo era heterótrofo –es decir que se alimentaban de material elaborado por otros seres vivos- y no les era necesario procesos de síntesis de tales sustancias. Apoyó dicha teoría en la posibilidad de generación de compuestos orgánicos como la glicerina, un aminoácido constitutivo de los seres vivos, a partir de la acción de descargas eléctricas sobre mezclas de atmósferas gaseosas simples a base de metano, amoníaco y agua. Dichas hipótesis fueron rechazadas de forma unánime, hasta que en la década de los años cincuenta, Stanler Miller, en los Estados Unidos, sintetizó media docena de aminoácidos con ese procedimiento. A partir de entonces el propio Oparin y principalmente la Escuela Belga de Termodinámica siguieron estas teorías de la evolución energética de los sistemas complejos encaminadas a la formación de las denominadas estructuras adaptativas biológicas. En 1935, Oparin tuvo una destacada participación en el establecimiento del Instituto A. N. Bakh de Bioquímica (dependiente de la Academia de Ciencias de la URSS), del cual sería director años más tarde, en 1946, hasta su muerte. Fue vicepresidente de la Federación Mundial de Trabajadores Científicos entre 1955 y 1966. Sus trabajos de investigación sobre medicina, enzimología, alimentación y agricultura tuvieron resonancia mundial y fueron altamente elogiados en su patria. Se le considera como uno de los fundadores de la bioquímica soviética y un precursor de las investigaciones sobre el origen de la vida. Sus obras sobre este tema han estimulado la investigación y han sido traducidas a varios idiomas. Fue nombrado Doctor Honoris Causa por la Universidad Autónoma de México (UNAM). 58 NOTAS (1) V. I. Lenin, Cuadernos filosóficos, pág. 304. Editorial del Estado de Literatura Política, 1947. (2) V. I. Lenin, Materialismo y empiriocriticismo, pág. 71, ed. En español, Moscú, 1948. (3) J. V. Stalin, Obras, t. 1., pág. 318, ed. En español, Moscú 1953. (4) F. Engels, Dialéctica de la naturaleza. Fue escrita por Engels entre 1873 y 1883 y publicada por primera vez en 1925 por Ryazanov.

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