El agua y el origen de la vida

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Todos los seres vivos, desde los microbios hasta el hombre, viven en el agua o la contienen en su interior. Todas las reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células se llevan a cabo en el agua. 

El agua líquida es un compuesto extraordinario, pues tiene propiedades muy raras. Por ejemplo, es una de las sustancias de mayor calor especifico. Esto significa que cuando se aporta o se roba calor a una masa de agua, la temperatura varía más despacio que en cualquier otro líquido. Esto es importante para los seres vivos, pues el agua actúa como estabilizador del medio ambiente. Además, es el líquido no metálico que tiene más alta conductividad térmica, por lo que las variaciones locales de temperatura se equilibran con gran rapidez. 

La mayor parte de los líquidos se contraen al solidificarse, pero el agua es una excepción. Presenta su densidad máxima a una temperatura de 4°C. La densidad del hielo es más baja, 0,92 veces menor, por lo que el hielo flota sobre el agua. Por eso, cuando la temperatura desciende, el agua se hiela desde arriba hacia abajo, mientras que otros líquidos se solidifican de abajo a arriba. Esto tiene también importantes consecuencias biológicas. En los mares polares y en las aguas dulces de regiones frías, cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, la capa de hielo superficial aísla del frío a las aguas que quedan debajo, que no llegan a helarse. Por eso, los seres que habitan en ellas pueden permanecer vivos y activos, a pesar de las rigurosas condiciones ambientales. 

El agua líquida es una de las sustancias con la constante dieléctrica más alta. Esto significa que, en su interior, dos cargas eléctricas de distinto signo se atraen con menos fuerza que en el seno de cualquier otro líquido o gas. Como consecuencia, el agua es uno de los mejores disolventes. Numerosas sustancias se disuelven en ella, como se ve en la composición del agua del mar, donde se encuentran, en mayor o menor proporción, casi todos los elementos naturales. La trascendencia biológica de este hecho es evidente. 

¿Debemos deducir que el agua es una componente imprescindible de la materia viva? Si la respuesta fuese afirmativa, habría que llegar a la conclusión de que la aparición de la vida sólo es posible en astros donde hay agua líquida. Pero antes debemos considerar dos cuestiones previas: ¿Hace falta un medio líquido, sea o no de agua, para que sea posible la vida? ¿Qué sustancias podemos encontrar en estado líquido en otros lugares del Universo? 

Como todo químico sabe, el estado líquido es el más adecuado para la realización de muchas reacciones químicas. Uno de los principios fundamentales del análisis químico es que las sustancias sólidas, cuya composición se desea analizar, deben disolverse primero, es decir, pasar al estado líquido. Así se consigue una gran movilidad, que permite que los átomos, moléculas o iones se encuentren con frecuencia, mientras que los compuestos que reaccionan permanecen dentro de un volumen fijo, lo que sería más difícil si estuvieran en el estado gaseoso. Parece razonable suponer que muchas de las reacciones espontáneas que condujeron al origen de la vida en la Tierra fueron posibles porque nuestro planeta dispone de una gran masa líquida en su superficie.

En cuanto a la segunda cuestión, recordemos que las sustancias volátiles más frecuentes en las atmósferas primitivas del sistema solar eran el agua, el amoniaco y el metano. En las condiciones actuales de la Tierra el amoniaco es un gas, pero sería posible encontrar océanos de amoniaco en astros con atmósfera más densa o cuya superficie esté a temperatura más baja. A la presión de una atmósfera, el amoniaco se condensa a —40° C. A una presión siete veces mayor, es líquido a la temperatura ordinaria. El metano se condensa a temperaturas más bajas que el amoniaco: —160° C a la presión de una atmósfera. Por tanto, la temperatura de un astro tendría que ser sensiblemente inferior a la de la Tierra para que fuera posible un océano de metano. En esas condiciones, la velocidad de las reacciones químicas sería menor, lo que podría ser un inconveniente para la aparición o la evolución de la vida.

A priori, no es imposible que el amoniaco o el metano, o incluso otros líquidos, sustituyan al agua como componente líquido de los seres vivos. Sus propiedades no son tan favorables, pero no debemos eliminarlos. 

La vida no aparecerá en un planeta si no existe una fuente de energía que permita la realización de las reacciones químicas que generan compuestos orgánicos cada vez más complejos. La fuente obvia es la radiación de la estrella alrededor de la cual gira el planeta de que se trate. Pero esta energía puede ser insuficiente si el planeta está muy lejos de su estrella, o si está aislado por una capa de nubes. Si la atmósfera es densa, las descargas eléctricas atmosféricas pueden desempeñar un papel. Quizá pueda aprovecharse también la energía de los volcanes. 

En conclusión: para que aparezca la vida parece ser necesaria la concurrencia de los siguientes factores: 

Primero: un astro provisto de las tres fases; sólida, líquida y gaseosa. 

Segundo: abundancia en la atmósfera de compuestos del carbono, como metano o anhídrido carbónico. 

Tercero: una fuente de energía capaz de excitar las reacciones químicas orgánicas anteriores a la vida. 

En cualquier caso, sin excluir otras posibilidades, la existencia de agua líquida en grandes cantidades se considera generalmente una de las condiciones más adecuadas para la aparición de la vida.

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Manuel Alfonseca

Dedicado a Manuel Alcalde