Autor de la versión original: Leslie Mullen

La próxima vez que tomes esa bolsa de papas fritas saladas, piensa por un momento acerca de la sal y la vida. Los seres humanos necesitan cierta cantidad de sal. Es necesaria para la distribución de nutrientes, la transmisión de impulsos nerviosos, y las contracciones del corazón y otros músculos. De hecho, toda forma de vida en este planeta necesita la sal. ¿Pero cuál es la razón?¿Qué papel jugó la sal en la evolución de la vida en la Tierra? |

Los científicos durante mucho tiempo supusieron que la vida se originó en el mar. Si fuera cierto que la vida surgió del agua salada, eso podría explicar por qué todos los organismos usan la sal. Pero Paul Knauth, astrobiólogo de la Universidad Estatal de Arizona, dice que si bien siempre asumimos que la vida proviene del océano, esta teoría nunca fue demostrada. Él sugiere que necesitamos considerar la posibilidad de que la vida se originara en agua dulce.

Agua “dulce” es de alguna forma un nombre inapropiado – incluso las masas de agua dulce contienen algo de sal. Los niveles de sal de las masas no-marinas son inferiores a 1 parte en mil, mientras que los niveles de sal en las masas marinas son aproximadamente 35 partes en mil. Pero cuando la vida surgía por primera vez, alrededor de 3.500 millones de años atrás, el océano era mucho más salado de lo que es actualmente. Las estimaciones de la salinidad de los antiguos océanos están entre 1,2 y 2 veces la salinidad actual.

“La vida en el océano actual sufre tensiones, por lo que uno podría suponer que una mayor salinidad haría las cosas aún más arduas”, observa Knauth.

La sal ciertamente parece haber jugado algún papel en el origen de la vida – lo que se cuestiona es la concentración precisa de sales. Al construir los pasos que condujeron a la primera forma de vida, varios escenarios invocan la concentración de sales mediante la evaporación.
“En el océano antiguo, más salado, esto produciría un verdadero brebaje demoníaco”, dice Knauth.

Sin embargo, ninguna de las masas de agua no-marinas tiene una amplia variedad de condiciones cambiantes. Knauth dice que algunas de estas masas de agua dulce probablemente tenían la salinidad óptima para las clases de ensamble molecular propuesto para el origen de la vida.
Shiladitya DasSarma, profesor en el Instituto Biotecnológico de la Universidad de Maryland, Centro de Biotecnología Marina, coincide en que la vida podría haberse originado en masas de agua dulce. Siempre y cuando estas masas tuvieran una cierta cantidad de moléculas orgánicas, podría haber tenido lugar la evolución prebiótica. Sin embargo, DasDarma cree que la vida también se pudo haber originado en los antiguos océanos salados.
Observó que debido a la baja actividad de las aguas de mar hipersalinas, se pueden formar macromoléculas a partir de moléculas orgánicas. Una macromolécula es una molécula muy grande, como por ejemplo una proteína u otro polímero.

Las macromoléculas en estas aguas saladas, combinadas con otras moléculas, pudieron haber desarrollado membranas capaz de evolucionar conforme a la teoría Darviniana (y por lo tanto entrar en la clasificación de forma de vida).

El agua líquida se comenzó a acumular en la superficie de la Tierra hace aproximadamente 4 mil millones de años, formando el primer océano. La mayoría de las sales del océano provienen de la actividad volcánica o de rocas ígneas enfriadas que conformaron el suelo oceánico.

Esta actividad volcánica también creó cadenas de islas que fueron creciendo con el tiempo. El movimiento de la placa tectónica produjo que estas islas colisionaran y así formaran los núcleos de los continentes. En los continentes surgieron lagos y charcos de aguas dulces producto de la lluvia y otros procesos meteorológicos.

Al poco tiempo de aparecer el agua salada y el agua dulce, se originó la vida. Los fósiles más antiguos que tenemos son cianobacterias de 3.500 millones de años de antigüedad, pero probablemente la vida haya emergido incluso antes de esa fecha. Análisis genéticos han demostrado que la rama de las arqueobacterias surgió en primer lugar, al aparecer un tiempo antes que las bacterias.

Una forma de arqueobacterias está adaptada a la vida en ambientes altamente salinos. Estos organismos conocidos con el nombre de “halófilos” (“amantes de la sal”) viven en ambientes salinos y húmedos como el Mar Muerto y el Gran Lago Salado de Utah. Si los estudios indicaran que los halófilos son las arqueobacterias más antiguas, el origen de la vida apuntaría hacia el agua muy salada.

La antigüedad específica de los halófilos no se conoce actualmente, pero debido a que respiran oxígeno se cree que no son una de las primeras formas de arqueobacterias. El oxígeno no era uno de los componentes principales de la atmósfera terrestre hasta que los organismos anaeróbicos como las cianobacterias comenzaron a producirlo. Sin embargo, DasSarma cuenta con evidencia que indicaría que los halófilos estarían muy cerca de las raíces del árbol de la vida.

DasSarma y su equipo han descubierto recientemente la secuencia del genoma de un halófilo extremo denominado especie Halobacterium NRC-1. DasSarma dice que cuando se compara los genes de Halobacterium NRC-1 con otros organismos, este halófilo parece ser la arqueobacteria más antigua.

“Esto nos tomó totalmente por sorpresa”, cuenta DasSarma. “Los pequeños árboles genealógicos basados en el ARN ribosomal apuntaban a los halófilos como parientes cercanos de una clase de arqueobacterias anaeróbicas denominadas metanógenas, de un metabolismo muy simple que incluye la producción de metano a partir de gases inorgánicos.”

DasSarma dice que el parentesco cercano entre los halófilos y las metanógenas nunca tuvo sentido ya que no comparten capacidades fisiológicas. Los halófilos necesitan oxígeno, mientras que las metanógenas no. Pero resulta que los halófilos son capaces de producir energía sin oxígenos de dos formas: a partir de la degradación de la arginina y utilizando la molécula fotosintética bacteriorodopsina.

Quizás estos dos métodos de producción de energía sin oxígeno son los últimos remanentes de los pasados días anaeróbicos de los halófilos. Debido a que los niveles de oxígeno de la Tierra aumentaron hace 2.000 millones de años atrás, el gas debió de haber matado muchos organismos anaeróbicos. En un proceso denominado “transferencia lateral de genes”, los halófilos deben de haber tomado prestado algunos genes de bacterias anaeróbicas a fin de sobrevivir pese a este aumento del oxígeno.

“Nuestros análisis de genes en los halófilos sugieren una ascendencia común con muchos genes de bacterias, como por ejemplo aquellos con respiración aeróbica”, dijo DasSarma. “Actualmente se está analizando si estos genes fueron adquiridos recientemente por transferencia lateral de genes o si tienen una ascendencia común con las bacterias.”

El aumento del oxígeno como gas atmosférico modificó los rasgos de la vida en la Tierra. Muchas formas de vida murieron, mientras que otras se adaptaron al nuevo gas. Pero Knauth dice que el océano primitivo no pudo haber absorbido mucho de este oxígeno. Si el océano era tibio en un principio – y Knauth cree que el océano de hace 3.500 millones de años era caliente como el agua de la canilla – la combinación de una alta temperatura con una alta salinidad debe de haber tenido como consecuencia un océano con muy poco oxígeno disuelto.

La utilización del oxígeno se ha ligado al desarrollo de formas de vida complejas. Por lo tanto, Knauth dice que el mar primitivo anóxico debe de haber albergado sólo a los organismos más simples como las bacterias anaeróbicas, mientras que los organismos aeróbicos y demás formas de vida complejas surgieron en el agua dulce. Pero otro cambio ambiental espectacular estaba por suceder: la formación de continentes condujo a un proceso que redujo la cantidad de sal en el océano. Las áreas continentales bajas a veces eran inundadas por las aguas del océano, pero estos mares poco profundos se evaporaron relativamente rápido – en aproximadamente 100 millones de años. Los minerales que quedaron formaron grandes cuencas de sal, y estas sales secuestradas produjeron una disminución en la salinidad del océano.

A medida que el océano se enfriaba y se formaban las cuencas de sal, el océano debe de haber sido capaz de absorber más oxígeno. Esta absorción de oxígeno abrió un nuevo nicho ambiental para los organismos aeróbicos, y el mar debe de haber sido una explosión de nuevas formas de vida. De hecho, si las cuencas salinas se formaron hace aproximadamente 540 millones de años, Knauth cree que los niveles de sal del océano pudieron recibir ayuda de la Explosión Cámbrica.

Los científicos aún no han descubierto qué fue lo que provocó el enorme aumento en la diversidad de la vida en la era Cámbrica. Pero las cuencas de sal, que se formaron en un período de tiempo breve y disminuyeron la salinidad de los océanos, podría haber tenido un impacto profundo en la vida.

“Actualmente la línea de pensamiento con más adherentes acerca del principal factor de control de la explosión de vida Cámbrica es que los niveles de oxígeno de la atmósfera subieron hasta que fue posible la vida de los metazoos“, dijo Knauth. “Estos organismos, más grandes, necesitan mayores niveles de oxígeno para sobrevivir. Mi punto es que el oxígeno disuelto es crucial aquí, no solamente el nivel atmosférico. La llegada de grandes depósitos de sal en los continentes a finales del Precámbrico podría haber sido uno de los factores claves que permitieron que los océanos menos profundos finalmente se oxigenaran lo suficiente para que los metazoos decidieran vivir en el mar.”

El papel de la sal en el origen y la evolución de la vida es aún una cuestión sin resolver. Según Knauth, para encontrar las respuestas los científicos necesitan observar más de cerca las rocas sedimentarias que contienen microfósiles Precámbricos. Pero... ¿Y si las respuestas no se hallasen en las rocas terrestres? Si los halófilos resultaran ser la forma de vida más antigua, quizás debamos observar las rojas rocas marcianas para encontrar nuestras respuestas.

Marte originariamente tenía mucha más sal que la Tierra, y cuando Marte perdió de un 50 a un 90 por ciento de su agua por evaporación se tornó aún más salado. La teoría de la panspermia sostiene que la vida se originó en un lugar distinto a la Tierra y luego inmigró hacia aquí mediante meteoros. Si las primeras formas de vida fueran halófilas, afirma Knauth, quizás en realidad somos marcianos.
DasSarma ve en la idea de la vida halófila de Marte un concepto fascinante. Dice que sería posible buscar ese tipo de vida actualmente en Marte.

“Si de hecho Marte es salado y la vida pudo haber evolucionado allí, podría estar todavía atrapada en algunas inclusiones salinas dentro de cristales de sal”, dice DasSarma. “Otra característica de los halófilos terrestres que podría tener relación con su habilidad para sobrevivir es que estos organismos son extremadamente resistentes a la radiación solar, y por lo tanto, serían unos candidatos excelentes para el viaje interplanetario.”

¿Cuál es el siguiente paso?

DasSarma sugiere que sería posible descubrir cómo eran los halófilos en sus comienzos mediante el estudio de las salmueras: las soluciones hipersalinas que quedan como remanente de la producción comercial de la sal. Al igual que los océanos primigenios, las salmueras son anóxicas y extremadamente saladas.

“Intriga el hecho de que las concentraciones de sal intracelular de los halófilos modernos se asemejen a las salmueras ricas en potasio y pobres en sodio que quedan como remanentes luego de la cosecha de sal marina”, comenta DasSarma.

DasSArma dice que podría ser posible crear una “sopa prebiótica” de componentes orgánicos e inorgánicos dentro de una solución salada extraída de una salmuera. Esta mezcla quizás pueda permitir el crecimiento de los halófilos modernos exhibiendo algunas de sus capacidades primigenias.

Mientras tanto, Knauth trabaja sobre la cuestión que intenta revelar si la vida evolucionó en el océano y se adaptó a ambientes menos salinos, o si evolucionó en agua dulce y luego se adaptó a la vida en los océanos. Está buscando registros fósiles de varios ambientes no marinos para intentar resolver este interrogante, y ha encontrado algunos sitios muy prometedores en Australia.

Actualmente estoy estudiando la vida en la tierra durante el Precámbrico”, dice Knauth. “Estoy observando ambientes no marinos para ver si el registro fósil indica que hay mayores probabilidades de que la vida se hubiera originado en ese ambiente y no en el mar, como siempre pensamos.”