En los orígenes reinó la simplicidad. Es ya bastante difícil explicar cómo empezó un universo simple, y doy por supuesto que sería aún más difícil explicar el súbito nacimiento, con todos los atributos, de una organización tan compleja como es la vida, o de un ser capaz de crearla. La teoría darwiniana de la evolución por la selección natural es satisfactoria, ya que nos muestra una manera gracias a la cual la simplicidad pudo tornarse complejidad, cómo los átomos que no seguían un patrón ordenado pudieron agruparse en modelos cada vez más complejos hasta terminar creando a las personas. Darwin ofrece una solución, la única razonable entre todas las que hasta este momento se han sugerido, al profundo problema de nuestra existencia.
Intentaré explicar esta gran teoría de un modo más general de lo que es costumbre y empezaré por un período anterior a la evolución misma.
La «supervivencia de los más aptos» de Darwin es realmente un caso especial de una ley más general relativa a la supervivencia de lo estable. El universo está poblado por cosas estables. Una cosa estable es una colección de átomos bastante permanente o común para merecer un nombre. Puede ser una colección única de átomos, tal como el Matterhorn, que permanece el tiempo suficiente como para merecer un nombre. O puede ser una clase de entidades, como las gotas de lluvia que se producen en un porcentaje tan alto como para merecer un nombre colectivo, aun cuando cada una de ellas tenga un período de duración muy breve. Las cosas que vemos a nuestro alrededor y de las cuales pensamos que requieren una explicación, tales como las rocas, galaxias, olas del mar, todas son, en mayor o menor grado, configuraciones estables de átomos. Las burbujas de jabón tienden a ser esféricas debido a que ésta es una configuración estable para las películas delgadas llenas de gas. En una nave espacial el agua también permanece estable en glóbulos esféricos, pero en la Tierra, donde existe la gravedad, la superficie estable para el agua estancada es plana y horizontal. Los cristales de sal tienden a ser cubos debido a que ésta es una forma estable de conglomerar los iones sodio y cloruro. En el Sol, los átomos más simples de todos, los átomos de hidrógeno, se fusionan para formar átomos de helio, ya que, debido a las condiciones que allí prevalecen, la configuración del helio es más estable. Otros átomos aún más complejos se están formando en las estrellas en todo el universo, y se originaron, también, en la «explosión gigantesca» que, de acuerdo con la teoría prevaleciente, dio inicio al universo. De aquí provendrían originalmente los elementos de nuestro mundo.
En ocasiones, cuando los átomos se encuentran, se unen en reacciones químicas para formar moléculas, que pueden ser más o menos estables. Tales moléculas pueden ser muy grandes. Un cristal, como un diamante, puede ser considerado como una molécula única, proverbialmente estable en este caso, pero también una molécula muy simple, ya que su estructura atómica interna es repetida al infinito. En los organismos vivientes modernos existen otras grandes moléculas que son altamente complejas, y su complejidad se evidencia en varios niveles. La hemoglobina de nuestra sangre es una típica molécula de proteína. Está formada por cadenas de moléculas más pequeñas, aminoácidos, y cada una de ellas contiene unas cuantas docenas de átomos dispuestos de acuerdo con un modelo preciso. En la molécula de hemoglobina hay 574 moléculas de aminoácidos. Éstas están dispuestas en cuatro cadenas, que se enrollan unas con otras para formar una estructura globular tridimensional de sorprendente complejidad. Un modelo de una molécula de hemoglobina se parece más bien a un denso arbusto espinoso. Pero, a diferencia del arbusto espinoso real, no es un patrón aproximado y sujeto al azar, sino una estructura definitiva e invariable, repetida idénticamente, sin una ramita o torsión que quede fuera de lugar, más de seis mil millones de millones de millones de veces en un cuerpo humano normal. La forma precisa de un arbusto espinoso que toma una molécula de proteína tal como la hemoglobina, es estable en el sentido de que dos cadenas consistentes en la misma secuencia de aminoácidos tenderán, al igual que dos resortes, a permanecer en reposo exactamente en el mismo formato enrollado y tridimensional. Los arbustos espinosos de hemoglobina están surgiendo en tu cuerpo en su forma «preferida», a razón de cuatro millones de millones por segundo, y otros están siendo destruidos en la misma proporción.
La hemoglobina es una molécula moderna, utilizada para explicar el principio por el cual los átomos tienden a adquirir formas estables. El punto que aquí importa señalar es el siguiente: antes de que se produjese la vida en la Tierra, pudo haber ocurrido alguna rudimentaria evolución de las moléculas mediante procesos usuales de física y química. No es necesario pensar en un propósito, intención o determinación dados. Si un grupo de átomos en presencia de energía adquiere un patrón estable, tenderá a permanecer de esa forma. La forma primaria de selección natural fue, simplemente, una selección de formas estables y un rechazo de las inestables. No existe misterio alguno sobre esto. Tuvo que suceder así por definición.
De ello, por supuesto, no se deriva que se pueda explicar la existencia de seres tan complejos como el hombre exactamente por los mismos principios, sin más. No sirve tomar un número adecuado de átomos, someterlos a una energía externa y agitarlos hasta que, por casualidad, formen el modelo correcto y resulte Adán. Se puede crear una molécula consistente en unas cuantas docenas de átomos, similar a la descrita anteriormente, pero un hombre está formado por más de mil millones de millones de millones de millones de átomos. Para intentar hacer un hombre tendría que trabajarse con la coctelera bioquímica durante un período tan largo que la edad entera del universo parecería un guiño de ojos y, aun entonces, no se lograría el éxito. Es en este punto donde la teoría de Darwin, en su aspecto más general, viene al rescate. La teoría de Darwin interviene desde el momento en que la lenta construcción de las moléculas ha cesado.
El relato que voy a hacer del origen de la vida es, necesariamente, de tipo especulativo; por definición, nadie se encontraba cerca para ver lo que sucedió. Existe cierto número de teorías rivales, pero todas poseen ciertos rasgos en común. El relato simplificado que presentaré probablemente no esté muy alejado de la verdad. [5]
Desconocemos qué tipos de materia prima química abundaban en la Tierra antes de que se originase la vida, pero entre las posibilidades verosímiles podemos citar el agua, el dióxido de carbono, el metano y el amoníaco: todos ellos simples compuestos que se sabe se encuentran, por lo menos, en algunos de los otros planetas de nuestro sistema solar.
Los químicos han intentado imitar las condiciones químicas de la Tierra en su etapa joven. Han colocado las sustancias simples anteriormente nombradas en un matraz y le han aplicado una fuente de energía tal como la luz ultravioleta o chispas eléctricas, en calidad de simulación artificial del rayo primordial. Luego de transcurridas unas cuantas semanas suele descubrirse algo interesante dentro del matraz: un débil caldo café que contiene una gran cantidad de moléculas más complejas que las que originalmente se pusieron allí. Se han encontrado, en particular, aminoácidos, los cuales constituyen la base de las proteínas, una de las dos clases principales de las moléculas biológicas. Antes de que se efectuasen dichos experimentos, los aminoácidos que se presentasen de forma natural habrían sido considerados como elementos de diagnóstico que evidenciaban la presencia de vida. Si hubiesen sido detectados, digamos, en Marte, se habría considerado como casi una certeza la existencia de vida en ese planeta. Ahora, sin embargo, su existencia sólo constituye un indicio de la presencia de unos cuantos gases simples en la atmósfera y de algunos volcanes, rayos solares o tiempo tormentoso.
Recientes experimentos de laboratorio, en los que se simularon las condiciones químicas de la Tierra antes de que se produjese la vida, dieron como resultado sustancias orgánicas llamadas purina y pirimidina. Ambas son componentes de la molécula genética, denominada ADN (ácido desoxirribonucleico).
Procesos análogos a éstos deben haber dado origen al «caldo primario» que los biólogos y químicos creen que constituyó los mares hace tres o cuatro miles de millones de años. Las sustancias orgánicas llegaron a concentrarse en determinados lugares, quizás adquiriendo la forma de una capa semiseca en torno a las playas, o bajo el aspecto de pequeñas gotitas en suspensión. Más tarde, bajo la influencia de una energía tal como la luz ultravioleta proveniente del Sol, se combinaron con el fin de formar moléculas mayores. En la actualidad las grandes moléculas orgánicas no durarían lo suficiente como para ser percibidas: serían rápidamente absorbidas y destruidas por las bacterias u otras criaturas vivientes. Pero tanto las bacterias como el resto de nosotros somos recién llegados, y en aquellos tiempos las grandes moléculas orgánicas podían flotar a la deriva sin ser molestadas, a través del caldo cada vez más espeso.
En algún punto, una molécula especialmente notable se formó por accidente. La denominaremos el replicador. No tuvo que ser, necesariamente, la más grande o la más compleja de todas las moléculas, pero tenía la extraordinaria propiedad de poder crear copias de sí misma. Éste puede parecer un accidente con muy escasas posibilidades de que acaezca. En efecto: era extremadamente improbable. En la vida de un hombre las cosas que son tan improbables como ésta pueden ser consideradas, para fines prácticos, como imposibles. Ésta es la razón por la cual no hay manera de ganar un gran premio en las quinielas. Pero en nuestros cálculos humanos de lo que es probable y lo que no lo es, no estamos acostumbrados a calcular en cientos de millones de años. Si uno llenara boletos de apuestas cada semana durante cien millones de años es muy probable que ganase, varias veces, sumas considerables.
En realidad una molécula que hace copias de sí misma no es tan difícil de imaginar como parece a primera vista, y sólo tuvo que surgir una vez. Considérese el replicador como un molde o un modelo. Imagínese como una gran molécula consistente en una cadena compleja formada por varios tipos de moléculas. Las más pequeñas se encontraban, de manera abundante, en el caldo que rodeaba al replicador. Supóngase ahora que cada componente posee una afinidad por aquellos de su propio tipo. Luego, siempre que un componente que se encontrara en el caldo se acercase al replicador por el cual tenía afinidad, tendería a adherirse a él. Los componentes que se unieran de esta forma, automáticamente serían incorporados a una secuencia que imitara a la del replicador mismo. Es fácil, entonces, pensar que se unirían para formar una cadena estable con una formación igual que la del replicador original. Este proceso podía continuar en un acumulamiento continuo, capa tras capa. Es así como se forman los cristales. Por otra parte, las dos cadenas podrían disociarse, en cuyo caso tendremos a dos replicadores, cada uno de los cuales está capacitado para continuar haciendo más copias.
Una posibilidad más compleja sería que cada componente tuviese afinidad, no por los de su propio tipo o clase sino, y en forma recíproca, por otra clase determinada. En este caso el replicador actuaría como modelo no para obtener una copia idéntica sino un tipo de «negativo» que, a su vez, haría una copia exacta del positivo original. De acuerdo con nuestros propósitos no nos interesa si el proceso de replicación original fue positivo-negativo o positivo-positivo, aunque vale la pena señalar que los equivalentes modernos del primer replicador, las moléculas de ADN, emplean la replicación positivo-negativo. Lo que sí interesa es que, de pronto, apareció en el mundo un nuevo tipo de «estabilidad». Es probable que anteriormente ningún tipo especial de molécula compleja se encontrase de manera muy numerosa en el caldo, ya que cada una de ellas dependía de que los componentes, por azar, adquirieran una configuración particularmente estable.
Tan pronto como nació el replicador, sin duda esparció rápidamente sus copias a través de los mares hasta que las moléculas más pequeñas, cuya función era la de ser componentes, se convirtieron en un recurso escaso y otras moléculas más grandes no pudieron formarse sino muy rara vez.
Parece que así llegamos a la etapa de una gran población de réplicas idénticas. Pero ahora debemos mencionar una propiedad importante de cualquier proceso de copia: no es perfecto. Ocurrirán errores. Espero que no haya erratas en el presente libro, pero si se observa con cuidado se podrán encontrar algunas. Es probable que no distorsionen gravemente el significado de las frases porque serán errores de «primera generación». Pero imaginemos los tiempos anteriores a la existencia de la imprenta, cuando libros tales como el Evangelio eran copiados a mano. Todos los escribientes, aun siendo muy cuidadosos, seguramente cometerán errores, y algunos se sentirán inclinados a «mejorar» voluntariamente el original. Si todas las copias fuesen hechas a partir de un original único, el significado no se falsearía mucho. Pero si las copias se hacen a partir de otras copias, las cuales, a su vez, fueron hechas de otras copias, los errores empezarán a ser acumulativos y graves. Tendemos a considerar las copias irregulares como algo malo, y en el caso de documentos humanos es difícil hallar ejemplos en que los errores puedan ser descritos como perfeccionamientos. Supongo que a los eruditos de la Versión de los Setenta se les podría atribuir el haber iniciado algo de enorme trascendencia cuando tradujeron, equivocadamente, la palabra hebrea «mujer joven» por la palabra griega «virgen», presentando así la profecía: «Una virgen concebirá y dará a luz un hijo…» [6] De todas maneras, según veremos más adelante, las copias con errores de los replicadores biológicos pueden, en un sentido cierto, dar origen a mejoras, y para la evolución progresiva de la vida fue esencial que se produjesen ciertos errores. No sabemos con qué precisión las moléculas replicadoras originales hicieron sus copias. Sus descendientes modernos, las moléculas de ADN, son asombrosamente fieles comparadas con los procesos de copia efectuados por los humanos, considerando los de más alta fidelidad, pero aun ellas, ocasionalmente, cometen errores, y, en última instancia, son estos errores los que hacen posible la evolución. Probablemente los replicadores originales estaban más sujetos a errores, pero en todo caso podemos estar seguros de que sí se cometieron, y de que estos errores tuvieron un carácter acumulativo.
A medida que se efectuaron copias con errores y éstas fueron propagadas, el caldo primario se vio poblado, no por réplicas idénticas sino por diversas variedades de moléculas replicadoras, todas «descendientes» del mismo antepasado. ¿Serían algunas variedades más numerosas que otras? Casi podríamos asegurarlo. Algunas variedades tendrían que ser, inherentemente, más estables que otras. Ciertas moléculas, una vez formadas, presentarían una mayor resistencia a separarse que otras. Estos tipos habrían llegado a ser relativamente numerosos en el caldo, no sólo como consecuencia lógica directa de su «longevidad», sino también porque habrían dispuesto de mucho tiempo para hacer copias de sí mismas. Los replicadores de alto índice de longevidad tenderían, por tanto, a ser más numerosos y, dadas las mismas circunstancias, se habría producido una «tendencia evolucionista» hacia una mayor longevidad en la población de las moléculas.
Pero otros factores probablemente no eran iguales, y otra propiedad inherente a una variedad de replicadores que hubo de tener aún mayor importancia para que fuese difundida en la población, sería la velocidad de replicación o «fecundidad». Si las moléculas de un replicador del tipo A hacen copias de sí mismas con un promedio de una vez a la semana, mientras que las del tipo B hacen copias de sí mismas a razón de una cada hora, no es difícil colegir que muy pronto las moléculas de tipo A van a ser superadas en número, aun si «viven» más tiempo que las moléculas de tipo B. Por lo tanto, probablemente hubo una «tendencia evolucionista» hacia una mayor «fecundidad» de las moléculas en el caldo. Una tercera característica de las moléculas replicadoras que habría sido positivamente seleccionada es la referente a la exactitud de la réplica. Si las moléculas de tipo X y las de tipo Y duran el mismo período de tiempo y se replican a la misma velocidad, pero X comete como promedio un error por cada diez réplicas, mientras que el promedio de Y sólo es de un error por cada cien réplicas, Y llegará a ser, obviamente, más numeroso. El contingente de X en la población pierde no tan sólo a los «hijos descarriados» mismos, sino a todos sus descendientes, reales o potenciales.
Si ya se conoce algo sobre evolución, se encontrará un matiz levemente paradójico en este último punto. ¿Podemos reconciliar la idea de que copiar errores es un prerrequisito esencial para que ocurra la evolución, con la declaración que afirma que la selección natural favorece al nivel alto en cuanto a la fidelidad de la replicación? La respuesta es que, a pesar de que la evolución pueda parecer, en un sentido indeterminado, algo «positivo», considerando especialmente que nosotros somos el producto de ella, nada, en realidad, «desea» evolucionar. La evolución es algo que sucede, de buen o mal grado, a pesar de todos los esfuerzos de los replicadores (y actualmente de los genes) para impedir que suceda. Jacques Monod dejó muy claro este punto en su conferencia sobre Herbert Spencer, al señalar irónicamente: «¡Otro aspecto curioso de la teoría de la evolución es que todo el mundo piensa que la comprende!»
Retornemos al caldo primario. Sin duda llegaría a estar poblado por variedades estables de moléculas; estables ya sea porque las moléculas individuales duraban un largo período de tiempo, porque se replicaban rápidamente o porque lo hacían con precisión.
Las tendencias evolutivas hacia estos tres tipos de estabilidad tuvieron lugar en el siguiente sentido: si se hubiesen extraído muestras del caldo en dos ocasiones distintas, la última muestra habría contenido una mayor proporción de variedades con un más alto nivel de longevidad/fecundidad/fidelidad de replicación. Esto es, esencialmente, lo que quiere decir un biólogo al referirse a la evolución cuando habla de criaturas vivientes, y el mecanismo es el mismo: la selección natural.
¿Deberíamos, entonces, llamar a los replicadores originales moléculas «vivientes»? Carece de importancia. Yo podría afirmar: «Darwin fue el hombre más grande que ha existido» y podría ser rebatido: «No, Newton lo fue», pero supongo que no prolongaríamos la discusión. Lo esencial es que ninguna conclusión relevante podría ser afectada por el resultado de la discusión. Los hechos de la vida y los logros de Newton y Darwin permanecen totalmente inalterables, al margen de si les otorgamos el calificativo de «grandes» o no. De manera similar, la historia de las moléculas replicadoras probablemente sucedió de forma parecida a lo que yo la estoy contando, indiferente al hecho de si escogemos calificarlas de «vivientes». Ha sido causa de sufrimiento humano el hecho de que muchos de nosotros no pueden comprender que las palabras son sólo herramientas para nuestro uso, y que la mera presencia en el diccionario de una palabra como «viviente» no quiere decir, necesariamente, que deba referirse a algo definitivo en el mundo real. Tanto si denominamos vivientes a los primeros replicadores como si no, ellos fueron los predecesores de la vida; fueron nuestros primeros padres.
El siguiente eslabón del argumento, que le sigue en importancia, y que Darwin mismo remarcó (si bien es cierto que él estaba hablando de animales y plantas, no de moléculas), se refiere a la competencia. El caldo primario no podía mantener a un número infinito de moléculas replicadoras. Por una parte, el tamaño de la Tierra es finito, pero otros factores limitativos también deben haber sido importantes. En la imagen en que representamos al replicador actuando como un molde o modelo, supusimos que se encontraba bañado en un caldo rico en pequeñas moléculas que hacían el papel de componentes y que eran necesarias para hacer las copias. Pero cuando los replicadores llegaron a ser numerosos, estos componentes debieron de ser utilizados en una proporción tan elevada que se convirtieron en un recurso escaso y precioso. Las diferentes variedades o especies de replicadores debieron de competir por ellos. Hemos considerado los factores que hubieron de influir para aumentar el número de tipos preferidos de replicadores. Podemos apreciar ahora que las variedades menos favorecidas reducirían su número debido a la competencia, y en última instancia, muchos de sus descendientes se extinguirían. Hubo una lucha por la existencia entre las distintas variedades de replicadores. Ellos no sabían que estaban luchando ni se preocuparon de ello; la lucha se llevó a cabo sin resentimientos, en realidad sin sentimientos de ningún tipo. Pero lucharon en el sentido de que cualquier copia con errores que diese como resultado un nivel más alto de estabilidad, o una nueva forma de reducir la estabilidad de los rivales era, automáticamente, preservada y se multiplicaba. El proceso de perfeccionamiento era acumulativo. Las maneras de aumentar la estabilidad y de disminuir la estabilidad de los rivales llegó a ser cada vez más elaborada y más eficiente. Incluso es posible que algunos de ellos «descubrieran» cómo separar las moléculas de las variedades rivales, químicamente, y utilizar los componentes así liberados para hacer sus propias copias. Estos protocarnívoros obtenían simultáneamente comida y eliminaban a los rivales que les hacían la competencia. Otros replicadores quizá descubrieron cómo protegerse a sí mismos, ya fuese por medios químicos o construyendo una barrera física formada por proteínas en torno a ellos. Ésta pudo ser la causa de que aparecieran las primeras células vivientes. Los replicadores empezaron no solamente a existir, sino también a construirse, para ser utilizados por ellos mismos, verdaderos recipientes, vehículos para continuar existiendo. Los replicadores que sobrevivieron fueron aquellos que construyeron máquinas de supervivencia para vivir en ellas. Las primeras máquinas de supervivencia consistían, probablemente, nada más que en una capa protectora. Pero ganarse la vida se hizo cada vez más duro a medida que surgían nuevos rivales con mejores y más efectivas máquinas de supervivencia. Las máquinas de supervivencia se hicieron más grandes y más elaboradas, y el proceso fue acumulativo y progresivo.
¿Llegaría a tener algún final este gradual perfeccionamiento de las técnicas y artificios empleados por los replicadores para asegurarse su propia continuidad en el mundo? Habría mucho tiempo disponible para su perfeccionamiento. ¿Qué misteriosas máquinas de autopreservación producirían al cabo de milenios? En cuatro mil millones de años, ¿cuál sería el destino de los antiguos replicadores? No murieron, porque son maestros en el arte de la supervivencia. Pero no se les debe buscar flotando libremente en el mar; ellos renunciaron a esa desenvuelta libertad hace mucho tiempo. Ahora, abundan en grandes colonias, a salvo dentro de gigantescos y lerdos robots,[7] encerrados y protegidos del mundo exterior, comunicándose con él por medio de rutas indirectas y tortuosas, manipulándolo por control remoto. Se encuentran en ti y en mí; ellos nos crearon, cuerpo y mente; y su preservación es la razón última de nuestra existencia. Aquellos replicadores han recorrido un largo camino. Ahora se les conoce con el término de genes, y nosotros somos sus máquinas de supervivencia.