Primer
cicle de cinc conferències sobre el tema “Qüestions fonamentals plantejades per
la biologia actual”, pronunciades per Mn. Francesc Nicolau els dies 15, 22, i
29 d’octubre, i 5 i 12 de novembre de 2013 a la Sala Sant Jordi del Seminari
Conciliar de Barcelona.
1ª Conferència: El problema
de l’origen de la vida
L’origen de la vida (o
biogènesi) és, ara per ara, un dels reptes més importants de la Biologia
moderna ja que s’ha demostrat, gràcies a la Paleontologia, que els èssers vius
han evolucionat a partir d’èssers molt senzills (microscòpics i unicel·lulars,
com els bacteris) i que aquests van originar vivents pluricel·lulars cada cop
més complexos. Mitjançant experiments de laboratori s’han pogut sintetitzar
molècules orgàniques a partir de molècules inorgàniques, però el pas de la
no-vida a la vida no s’ha aconseguit encara.
A l’antiguitat es creia que
els éssers vius es produïen per generació espontània, ja que la simple
observació demostrava com a l’aigua corrompuda, a la fusta seca, als vegetals
podrits o als cadàvers dels animals, sorgien petits éssers que se n’aprofitaven
sense que, aparentment, procedissin de cap altre vivent. Després es va veure
que aquests éssers són larves d’insectes.
Aquestes idees, però, van
perdurar fins mitjans del segle XVII, ben fonamentades pel metge flamenc Jan
Baptista von Helmont (1580-1644), el qual assegurava que fins i tot els éssers
pluricel·lulars podien sorgir per generació espontània. Més tard Antonie van
Leeuwenhoek (1632-1723), amb l’ajut dels primers microscopis, va descobrir els
microbis (que ell va anomenar “animàlculs”), i assegurà que només aquests éssers
podien sorgir espontàniament. Tot això ho va desmentir Louis Pasteur
(1822-1895) el qual, amb els seus acurats experiments, descarta del tot la
generació espontània… però, com ha sorgit la vida?
Molts van ser els que es van
atrevir a fer elucubracions entorn a aquest tema, entre ells l’alemany Ernst Haeckel
(1834-1919) el qual no hi veia cap diferència entre la formació d’un cristall o
d’una cel·lula viva, i per això pensava que a la Terra primitiva s’hi podien haver
donat les condicions propícies per a l’origen de la vida, però sense donar més
explicacions.
Qui veritablement va donar
explicacions realment científiques fou Alexander I. Oparin (1894-1980). Aquest
bioquímic rus, al 1924, exposà una teoria sobre l’origen de la vida basada en
el procés de formació de molècules orgàniques a partir de les matèries més
abundants a la Terra primigènia: els hidrocarburs (font de carboni) i l’amoníac
(font de nitrògen). A partir d’aquí podien formar-se compostos orgànics, tals
com les proteïnes, els quals podien quedar tancats dins uns grumolls o coacervats, els precursosrs de les
cel·lules. Amb tot Oparin reconeix que no és capaç de donar una explicació
satisfactòria del pas dels coacervats a una cèl·lula viva. Degut al fet que els
treballs d’Oparin no es van difondre al món occidental, l’any 1929 un altre
científic, Jonh B. S. Haldane, va arribar independentment a conclusions
similars, per això a aquesta teoria se l’anomena “Teoria d’Oparin-Haldane”.
Tot això Oparin ho va
plantejar d’una manera teòrica, però fou l’estudiant nordamericà Stanley Lloyd
Miller (1930-2007) qui ho va posar en pràctica al laboratori l’any 1952. En un
matràs hi va posar aigua destil·lada i esterilitzada, a una temperatura propera
als 100ºC, amb una atmosfera feta d’hidrogen, metà i amoníac, i amb dos
elèctrodes va reproduir els llamps de les primeres tempestes. Al cap d’una
setmana, el líquid ataronjat que s’hi havia format contenia nombrosos compostos
orgànics entre els quals hi destaca la presència d’uns pocs aminoàcids.
Aquest experiment va obrir la
porta a altres investigadors que hi van voler obtenir compostos més complexos
utilitzant altres fonts energètiques tals com el vulcanísme, les radiacions
ultraviolades i radioactives, així com també les col·lisions de meteorits i
cometes els quals s’ha demostrat que contenen compostos orgànics. Entre aquests
investigadors es troba Sidney W. Fox, el qual obtingué un conjunt d’aminoàcids,
mitjanament enllaçats (o polimeritzats), als quals va anomenar proteïnoids i que serien l’equivalent
dels coacervats d’Oparin. Per la seva part Cyril Ponnamperuna va obtenir
adenosina i un adenosintrifosfat.
Cal destacar, però, la tasca
del nostre bioquímic lleidatà Joan Oró (1923-2004) el qual, després de
llicenciar-se en Ciències Químiques a la Universitat de Barcelona, va marxar
als Estats Units per seguir investigant al Rice Institute de Huston (Texas) on
va obtenir adenina, uracil, timina, desoxiribosa i fins i tot alguns
nucleòtids, tots ells components molt importants de les cèl·lules, però va
acabar admetent que el pas cap a la cèl·lula viva és encara un esglaó
insalvable ja que es desconeixen els mecanismes d’interacció entre les
proteïnes i els àcids nuclèics, o sigui, el mecanisme que donaria lloc al
primer enzim i, per tant, l’obtenció d’un sistema molecular capaç de
reproduir-se per ell mateix.
2ª Conferència: Què diu la
paleontologia sobre l’origen de la vida
Amb les paraules de Pierre P.
Grassé (1895-1985), “l’única i veritable ciència de l’evolució és la
paleontologia”, es resumeix com n’és d’important aquesta disciplina per a
l’estudi de l’origen de la vida, vida que alguns científics asseguren que va
procedir del cosmos basant-se en autors del segle XIX. Entre aquests científics
es troba Fred Hoyle (1915-2001) el qual creu en un univers etern on els gens
(unitats de vida) estan pertot arreu (panspèrmia)
i que aquests gens van aterrar portats per meteorits i cometes, ja que pensa
que les 200.000 cadenes d’aminoàcids que caracteritzen la vida no poden haver
aparegut per casualitat durant el curt intèrval entre la formació de la Terra, fa
uns 4.600 Ma. (milions d’anys) i l’aparició dels primers signes de vida fa
entre 3.800 i 3.500 Ma.
Aquesta teoria de la panspèrmia va tenir alguns seguidors
entre els que destaquen Nalin C. Wickramasinghe i el que fou premi Nobel de
Biologia, pel descobriment de l’ADN, Francis C. Crick. Avui dia, però, aquesta
teoria se la considera poc versemblant i quasi una fantasia, tot i que és cert
que als meteorits i als cometes s’hi troben compostos orgànics, però no vida.
Per tant hem de fixar-nos en les restes fòssils per mirar de dilucidar l’origen
de la vida a la Terra la qual sembla ser que va anar així: segons M. Eigen, en
el “brou primitiu” de compostos orgànics, van aparèixer primer els gens,
després els enzims i per últim les membranes, mentre que Alexander G.
Cairns-Smith opina que primer van ser els enzims, després les membranes i
finalment els gens. S’especula que la vida podria haver sorgit en una bassa
sotmesa a dessecacions esporàdiques, fet que provocaria la concentració
d’elements i compostos orgànics facilitant-ne les reaccions, combinacions i
polimeritzacions i, per què no? la competència i la selecció natural.
Fos com fos, els primers
indicis de vida, segons Freeman Dyson (1923), van tenir lloc en una atmosfera neutra
(no reductora com assegurava Oparin), ara fa uns 3.800 (indicis insegurs) o
3.500 Ma, durant l’eó Arcaic, en forma d’estromatòlits, resultat de l’activitat
de cianofícies (èssers unicel·lulars procariotes amb capacitat de fotosíntesi).
Les restes de cèl·lules
eucariotes apareixen fa uns 1.500 Ma., i els primers éssers plucicel·lulars van
aparèixer fa uns 620 Ma. representats per la cèlebre fauna d’Ediacara
(Australia), tot això durant el Proterozoic i, finalment, fa uns 570 Ma es va
produir l’anomenada “explosió càmbrica” donant inici al Fanerozoic, amb el
Paleozoic (o Era Primaria). Si voleu veure un resum de les principals fites de
l’evolució biològica, cliqueu aquí
Amb això es demostra que les
primeres manifestacions de la vida van ser formes molt senzilles les quals es
van anar complicant amb el pas del temps, però que els éssers vivents no són
pures màquines i que les seves partícules no estan determinades per una llei
físico-química. En la matèria hi ha emergències inesperades i, per tant, un
finalisme, però no és fàcil donar una definició exacta del què és la vida.
3ª Conferència: El problema
de la classificació dels éssers vius
Fins no fa massa temps, a les
escoles encara s’ensenyava que els éssers vius es classificaven en dos regnes,
el vegetal i l’animal. Ara bé, magrat que avui dia els vivents es distribueixen
en cinc regnes, la seva classificació encara és un problema ja que és dificil
de veure’n la filogènia, és a dir, les branques que surten del tronc central.
Els intents per a
classificar-los seriosament es remunten a l’època de Carl von Linné (1707-1778)
el qual va proposar una classificació basada en un sistema binari
(gènere+espècie) que encara és vigent a l’actualitat… però, on s’han de
col·locar els “animàlculs” que ja Leeuwenhoek havia vist amb el primer microscopi?
Per aquesta raó Ernst Haeckel (1834-1919) va proposar afegir-hi un nou regne:
el dels protists. Aquesta classificació va perdurar fins mitjans del segle XX
malgrat que ja molts es preguntaven si els fongs eren realment vegetals.
Robert H. Whittaker, al 1959,
ja proposa una divisió en cinc regnes més racional i científica, de manera que
als regnes vegetal i animal s’afegeix el regne dels fongs, els quals no són
vegetals perquè no produeixen el seu propi aliment però tampoc són animals
perquè no tenen sentits; també s’afegeix el regne de les moneres, terme introduït
per E. Chetton l’any 1937, que inclou vivents procariotes (sense nucli o amb un
nucli molt primitiu); i finalment també s’afegeix el regne dels protoctists on
s’inclouen els éssers unicel·lulars i pluricel·lulars primitius però
constituits per cel·lules eucariotes (amb nucli ben format on es localitzen els
cromosomes).
Però qui va desenvolupar
aquesta idea dels cinc regnes amb tot luxe de detalls i basant-se en els phyla (branques o llinatges) foren les
doctores Lynn Margulis (1938-2011), esposa del cèlebre astrofísic Carl Sagan, i
Karlene V. Schwartz en el seu llibre Five
Kingdoms. An Illustrated Guide to the Phyla of Live on Earth, publicat l’any 1982. En aquest llibre es distingeixen 16 phyla de moneres, 27 de protoctistes, 5
de fongs, 32 d’animals i 9 de vegetals.i això fa un total de 89 phyla. A grans trets cada phylum es subdivideix en classes, cada
classe en ordres i cada ordre en famílies les quals comprenen els gèreres i les
espècies designades amb dos noms llatinitzats tal i com va proposar Carl von
Linne l’any 1753. Nosaltres, per exemple, pertanyem al phylum:
cordats, classe: mamífers, ordre: primats, família: homínids, gènere: Homo i espècie: sapiens, dit tot junt Homo
sapiens.
Malgrat la gran feina de les
doctores Margulis i Schwartz, la classificació dels éssers vius, com ja s’ha
dit, continua essent un problema, per això Carl Woese (1928-2012) i George E.
Fox (1945) proposen afegir un nou regne: el dels Archaea que inclouria els arqueobacteris, uns procariotes molt
especials els quals podrien tenir una retirada als primers vivents sobre la
Terra. Aquests arqueobacteris malgrat que semblen molt senzills, ja són
tremendament complexos, però el pas d’una cèl·lula procariota a una eucariota
és molt gran malgrat que es pensa que les cèl·lules eucariotes van evolucionar
a partir de la incorporació i associació simbiòtica d’unes quantes cèl·lules
procariotes, les quals van passar a ser orgànuls com són els mitocondris o els
cloroplasts els quals tenen el seu propi ADN.
Veient tanta complicació en éssers
tant simples, molts són els que es pregunten, entre ells el nostre Joan Oró, si
hi pot haver vida en altres planetes. Per aquesta raó fa molts anys que
s’envien ones de ràdio a l’espai i s’escolten possibles senyals procedents del
cosmos, però sense cap resultat de moment. Alguns càlculs han estimat que a la
nostra galàxia poden haver 0,8 planetes amb les condicions de la Terra... això
ens fa pensar que estem ben sols.
4ª Conferència: Les mutacions i el seu paper en
l’evolució dels vivents
Les mutacions són de gran importància i cal
tenir-les molt en compte. Foren descobertes pel professor Hugo de Vries. El
1886 va començar a fer investigacions sobre plantes; a les rodalies hi havia
uns camps abandonats on les herbes creixien abundants, en especial Oenothera lamarckiana. Però algunes poques mates eren diferents, i plantades
les llavors perpetuaven aquestes diferències en les seves descendents. Durant
14 anys plantà exemplars de l´Oenothera
que donaren tres espècies noves (d´altres només eren variants senzilles de la
progenitora). Va retrobar les lleis de Mendel i va poder publicar la teoria de
les mutacions, segons la qual a la natura poden aparèixer espècies noves de
manera brusca i que no afecten l’espècie primera. Les noves espècies no són
malaltisses, encara que poden ser més febles que l’originària. No tindrien a
veure res amb les races dins de l’espècie.
Actualment, una mutació s’interpreta com un canvi
en el genoma del ser viu que fa que l’aspecte extern variï. Mutació somàtica és
la variació en una cèl·lula d’un adult i mutació germinal seria dins de la
cèl·lula germinal d’aquell ésser. La primera origina una variació en una part
de l’individu, com són els càncers. Si la cèl·lula en el codi genètic
experimenta una mutació, s’anirà reproduint i originarà un tumor. Però quan la
mutació és a la cèl·lula germinal, totes les cèl·lules del vivent variaran segons
ella.
Dins de la germinal poden ser gèniques, quan només
alteren un gen, o cromosòmiques, quan alteren tot un cromosoma, o genòmiques
quan alteren la cèl·lula al complet i són les que originarien les espècies
noves. D’aquí ve l’interès actual de l’estudi de les mutacions. Cal dir, però,
que moltes mutacions serien degeneratives.
A començament del segle XX s’havia observat que amb
la simple selecció natural calia molt de temps per arribar als organismes
complexos. La sola selecció natural no explicaria, doncs, el fet de l’evolució.
Quan De Vries trobà la mutació s’hi pogué afegir una altra explicació.
Dobzhansky, Mayr i d’altres elaboraren la teoria sintètica de l’evolució,
afegint-hi aquesta altra causa, però s’ha vist que tampoc així s’explica tot,
ja que poques són les mutacions no degeneratives aïllables.
Els mutants més adaptats a l’entorn seran els que
sobreviuran. Segons Luria i Delbrück, les mutacions tindrien un caràcter
pre-adaptatiu. Kettlewell va estudiar el cas de la papallona Biston betularia (clares i fosques en poc percentatge, quan la
contaminació ennegreix les soques dels arbres fa augmentar el percentatge de
les fosques). Els gens reguladors quan hi ha un fet desfavorable
“miren d’arreglar-ho”. El japonès Kimura proposà la hipòtesi del neutralisme,
segons la qual els gens són neutres i per l’ambient fan els canvis.
L’estudi de les mutacions en el sentit de veure el
volum que ha mutat serviria de rellotge molecular? Certament les mutacions que
hi ha hagut entre una generació i una altra més o menys allunyada poden
correspondre grosso modo al temps de la
separació. Segons els gens variats es podrien saber les edats de les
espècies. Sembla que hi hauria d’haver una proporcionalitat. Per`s’ha vist que
és molt poc exacte. Les cèl·lules eucariotes s’haurien diferenciat de les
procariotes fa 2000 milions d’anys, segons aquesta proporcionalitat, però la
paleontologia demostra que aquesta diferenciació es produí fa 3000 milions
d’anys. Els científics han vist que es poden produir mutacions per efecte de
substàncies químiques i radioactives.
5ª Conferència: La ciència de la Genètica i el seu
desenvolupament
L’estudi de l’herència biològica i de la seva
transmissió s’anomena “Genètica”, No cal dir que aquesta ciència ha de tenir en
compte el fet de l’evolució que científicament es inqüestionable. Deia
Dobzhansky, fundador de la genètica: “tot en biologia té sentit a la llum de
l’evolució”. Els no evolucionistes diuen que l’evolució no és una teoria
científica, ja que en una teoria s’han de poder comprovar els fets sempre i que
en els casos que es vagin donant s’acompleixi, cosa que no es pot fer amb
l’evolució (caldria tornar a les condicions de fa 4.500 milions d’anys). Però
sí que pràcticament la demostren molts fets.
Cada any es publiquen milers de treballs sobre
genètica. Gràcies a ella hi ha hagut avenços en els cultius (com el cotó més
fort). Els pesticides acaben amb quasi tots els insectes a excepció dels que en
son resistents; es poden crear plantes que no siguin atacades pels insectes.
Ja sabem que és ben compatible amb el fe cristiana.
El professor de Munic, Romano Guardini, ens exposa com cal llegir la Bíblia que
està escrita en un gènere literari molt concret. També F. J. Ayala explica molt
bé com no hi ha cap oposició entre la teoria de l’evolució i la fe en un Déu
creador (2007). No cal oposar-se a l’evolucionisme, com fan William Paley
(1802) que es meravellava de l’ull humà, que creia necessàriament creat
directament per Déu. Modernament, els seus seguidors, M. Behe, W Demski i P.
Johnson a la dècada dels 1990, amb la teoria del “disseny intel·ligent”. Per a
Behe el sistema actual no pot ser precursor d’un sistema irreductible no
funcional; Déu ha posat unes lleis que regeixen el món.
Més encara podem dir amb John Haugt que “la teoria
evolucionista és un regal de Darwin a la teologia”, perquè ens diu com Déu sap
actuar per les causes segones. Però sí sabem que el pur atzar hauria portat al
caos.
L’evolució explicaria les incongruències del món
vivent, segons Ayala. Primer seria creat i després funcionaria segons les lleis
de la natura posades per Déu. Ja que Déu ha posat unes tendències i no ho ha
deixat tot a l’atzar (el qual ens portaria al caos). Joan Pau II afirmà que el
nou coneixement científic ens ha portat a dir que l’evolució no és una
hipòtesi, sinó una teoria acceptada pels científics amb base sòlida.
Va ser Bateson qui el 1905 donà nom de “Genètica” a
aquella ciència de la transmissió de l’herència biològica. La semblança dels
fills amb els pares és el que estudia la genètica (de vegades els fills no
s’assemblen pas del tot als pares). Sabem que va ser Mendel el seu iniciador,
amb les seves conclusions sobre els pèsols al 1856. Lles seves conclusions
foren ratificades per De Vries i, poc més tard, per Correns i Tschermack. El
1902 Sutton i Boveri ja van poder afirmar que els “factors” mendelians de la
transmissió es trobaven en els cromosomes. I el 1909, Johansen donà a aquests
factors el nom de gens (o “genes”).
Morgan, el 1910, començà a investigar amb la mosca
del vinagre com trobar el lloc dels gens en els cromosomes. El 1915 publicà
unes primeres conclusions. El 1926 afirmà que havia identificat centenars de
gens, irradiant ous amb raigs X i veient que s’alterava en l’individu. Premi
Nobel de 1933, havia senyalat el camí per on calia anar. A partir del 1950 hi
ha metodologies més eficaces per a
aquesta investigació que, segons estadístiques ja ha acomplert l’estudi de 580
genomes. S’inicia l’estudi del genoma humà el 1990. El 2003, un conjunt de
laboratoris acordaren el projecte ENCODE del genoma humà, del qual, el setembre
de 2012 es publicaren els resultats, fins ara només en tenim la seqüència,
formada per 30.000 gens. Ara en caldrà la identificació.
Als cromosomes hi ha l’Àcid Desoxiribonuclèic (ADN)
i l’Àcid RiboNuclèic (ARN) serien els transmissors dels caràcters. L’ADN és una
llarguíssima escala de cargol amb dues bandes unides per bases nitrogenades
característiques de cadascun. Si s’estirés una molècula de tot l’ADN humà seria
sis vegades la distància de la Terra al Sol.
