El origen de la vida II: agua y vida

    (La primera parte de esta serie sobre la vida se encuentra aquí).

    

    A pesar de ser un líquido insípido, inodoro e incoloro, nos encanta el agua. Es verdad que necesitamos beberla para poder vivir, pero no se puede negar que adoramos sumergirnos en ella. Estamos íntimamente unidos al agua, hasta el punto de nuestro propio cuerpo contiene alrededor de un 60% del líquido elemento, y de hecho es el principal componente de los fluidos de todos los seres vivos.

    ¿A qué se debe esto? ¿Por qué esa relación tan especial entre la vida y el agua?

    Suponemos que la transición entre la química inerte y el primer ser vivo debió consistir en algún tipo de molécula compleja que, por alguna razón, en un momento dado fue capaz de autorreplicarse, es decir, de copiarse a sí misma. Por mero azar no todas las copias resultaron similares ni igual de fidedignas que el resto: algunas contaron con ciertos “errores” o variaciones que las dotaban de una mayor ventaja física o química frente a las demás copias a la hora de sobrevivir en un medio ambiente hostil. Fue así como se dio inicio al proceso de selección natural que originó la diversidad y complejidad de todas las especies del pasado y la actualidad, incluyendo al ser humano.  

    Ahora bien, para que la primera molécula “viva” pudiera autorreplicarse necesitaba disponer a su alrededor de todos los elementos químicos indispensables para su reproducción. La posibilidad de que todos ellos estuviesen en contacto permanente con aquella molécula, y en la disposición necesaria para que ésta pudiera utilizarlos para su reproducción, resulta harto improbable. Es mucho más factible que la molécula autorreplicante simplemente estuviese flotando en un líquido que actuase como disolvente universal, y por tanto contase con todos los elementos que se necesitaban para la autorreplicación: el agua.

    El agua proporcionó una cierta capacidad de movimiento a aquella molécula, de manera que podía flotar para entrar en contacto con todos los elementos que necesitaba para realizar las copias de sí misma. También constituía un medio estable de temperatura y suministro de todos los elementos químicos que la vida fue necesitando a medida que aumentaba su complejidad a través de la evolución. Es por ello que la mayor parte de la historia de la vida se ha dado exclusivamente en los océanos. Si la vida apareció en la Tierra hace aproximadamente unos 4.000 millones de años, al poco de formarse nuestro planeta, fue sólo hace unos 450 millones de años que las plantas comenzaron a salir del agua para colonizar tierra firme, antecediendo a los animales.

    Por todo ello, los científicos consideran que la existencia de agua líquida en un planeta es un requisito indispensable para la existencia de vida él, y quizás incluso un indicio de la misma. Pero es importante resaltar que no basta con que exista agua en un planeta para que pueda desarrollarse en él la vida tal y como la conocemos: es imprescindible además que ese agua se encuentre en estado líquido, lo que exige que el planeta en cuestión se encuentre dentro de la llamada “zona de habitabilidad”. Se trata de una región alrededor de una estrella cuyo flujo de radiación permita que haya agua líquida. A esa región se la denomina también “ricitos de oro” porque el planeta debe estar a una temperatura templada: ni tan cerca de la estrella como para que el agua esté en estado gaseoso (vapor) ni tan lejos como para que se encuentre en estado sólido (hielo). No por casualidad la superficie de la Tierra se encuentra en el punto triple del agua, es decir, a una temperatura y presión tal que el agua coexiste en las tres fases de la materia (líquido, sólido y gaseoso).

    Puede objetarse que la vida bien pudo haberse originado y desarrollado en algún otro líquido que actuase también como disolvente universal. Y sí, es posible, pero mucho más improbable, por la sencilla razón de que el agua es una sustancia muy extraña desde el punto de vista químico, con unas características extraordinariamente favorables para la vida.

    Éstas son:

    1) Su versatilidad. De los tres compuestos líquidos que existen en mayor abundancia en el universo (agua, amoniaco y metano), el agua es el que tiene un margen más amplio de temperatura para su fase líquida: 100 grados frente a los 44 del amoniaco y los 23 del metano. Además, el agua se mantiene líquida a temperaturas más altas que el amoniaco y el metano, por lo que en planetas interiores como la Tierra sólo pueden existir océanos de agua. Y eso que desconocemos por qué es así, puesto que, a juzgar por el comportamiento de los compuestos químicamente más afines al agua, ésta debería entrar en ebullición a -93º grados (y no a los 100) y que fuese un gas con la presión y temperatura de la superficie terrestre.

     2) Su excepcional poder de disolución. El agua es el mayor disolvente que existe, ningún otro líquido puede disolver tanta cantidad de una gama tan amplia de materias. Aunque no puede disolver determinados compuestos no polares (hidrocarburos, grasas o esteroles), sí que disuelve muy bien moléculas polares o con importantes regiones polares, como los enlaces oxígeno-hidrógeno y nitrógeno-hidrógeno, que son muy relevantes en las proteínas y los ácidos nucleicos. Dicho de otro modo: la química de la vida puede desarrollarse bien en el agua.

    3) Su relación con el calor. El agua absorbe y cede más calor que cualquier otra sustancia, por lo que la temperatura de los océanos de nuestro planeta sube y baja mucho más lentamente que la de la tierra. Gracias a eso la Tierra tiene una temperatura mucho más uniforme, sin grandes diferencias extremas, que la que tendría si no tuviésemos océanos de agua.

    4) Su relación con el frío. Casi todos los líquidos se contraen aproximadamente un 10% al enfriarse, y el agua no es una excepción en ese sentido… pero sólo hasta cierto punto. En cuanto se encuentra a una distancia mínima de la congelación, empieza a expandirse. En estado sólido, es casi un 10% más voluminosa que en estado líquido. Y como el hielo se expande, y por tanto se convierte en menos denso que el agua, flota en ella. Es una característica excepcional que no comparte con otras sustancias: cualquier materia en su estado sólido es más densa que en estado líquido, por lo que lo habitual es que en un océano de cualquier otra sustancia el hielo se hunda hasta el fondo. Puede parecer un detalle menor, pero esa característica del agua evita que los océanos, mares y lagos se congelen por completo puesto que la capa de hielo superficial que flota por encima del nivel del mar aísla el interior de éste y lo protege del frío. Sin hielo superficial que retuviese el calor más abajo, el calor del agua irradiaría, dejándola aún más fría y creando aún más hielo. Se produciría así una reacción en cadena en la que los océanos no tardarían en congelarse y seguirían congelados mucho tiempo, probablemente para siempre, imposibilitándose así no sólo el desarrollo de la vida sino incluso su mismo nacimiento. Afortunadamente no fue así. El agua posibilitó que la vida apareciese en la Tierra, y la protegió de las diversas glaciaciones para que pudiese seguir evolucionando en el mar.

    Quizás no sea una casualidad que el agua sea la tercera molécula más común en el cosmos. Los cuatro átomos más comunes del universo son, por orden, el hidrógeno, el helio, el oxígeno y el carbono. Debido a su abundancia (un 90% de toda la materia del cosmos), el hidrógeno se combina con otros átomos similares para formar hidrógeno molecular o H2, mientras que el Helio no se combina con ningún otro elemento debido a su elevada estabilidad. Los otros dos átomos más comunes, el oxígeno y el carbono, se combinan entre sí para formar monóxido de carbono (CO), pero como el oxígeno es mucho más abundante que el carbono aún sobran muchos átomos de oxígeno que sólo pueden combinarse con el omnipresente hidrógeno para formar H2O: agua.

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