La Academia de Ciencias de EE UU premia a cuatro españoles por explicar cómo la vida salió de un callejón sin salida y conquistó la Tierra

En una de las escenas más icónicas del cine español, de la película Amanece que no es poco (1989), alguien grita: “¡Alcalde, todos somos contingentes, pero tú eres necesario!”. Hace más de 30 años, en un pequeño despacho de la Universidad Politécnica de Cataluña, dos estudiantes de doctorado —uno apasionado de la biología, el otro de la física— comenzaron a intercambiar problemas para atraer al otro a su terreno. Uno de esos problemas decía que si la vida en la Tierra hubiera seguido su curso inicial, hoy no habría humanos, ni animales, ni plantas, ni cualquier forma de vida compleja; solo microbios. En ese problema no todo podía ser contingente; tenía que haber un paso necesario que, sin embargo, nadie había conseguido definir.

Aquellos dos estudiantes, Jordi Bascompte y Bartolo Luque, junto a otros dos físicos a los que atrajeron con sus problemas a lo largo de los años, Fernando Ballesteros y Enrique Muro, acaban de ganar el premio Cozzarelli de la prestigiosa Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos al mejor estudio del año en biología por haber descrito ese paso no solo necesario, sino fundamental. El galardón fue creado hace 20 años para reconocer los mejores trabajos entre los miles de estudios publicados por la Academia en seis categorías, entre ellas, la biología. Es la segunda vez que recae en españoles.

“Es uno de los artículos más bonitos de mi carrera”, explica a este diario Bacompte, biólogo catalán de 59 años que trabaja en la Universidad de Zúrich, en Suiza. “El problema está en el corazón de la evolución de la vida, pero la solución solo ha sido posible pasando por la física y la computación”, añade. “La ciencia de frontera, donde se tocan los diferentes campos, es muy fructífera, pero lamentablemente no hay mucha gente haciéndola”, apunta Fernando Ballesteros, astrofísico de la Universidad de Valencia especializado en el estudio de planetas extrasolares. Ambos destacan que su trabajo es, además, un raro ejemplo de “ciencia lenta”: unos 33 años desde la primera pregunta en aquel despacho, allá por 1993, hasta la publicación de la solución. “Las herramientas teóricas que usamos las hemos ido acumulando a lo largo del tiempo, y parece que todas hayan convergido al mismo sitio, porque los datos han salido redondos”, apostilla Bartolo Luque, barcelonés de 59 años, y profesor de matemática aplicada en la Universidad Politécnica de Madrid.

“Durante la mitad de la historia de la vida en la Tierra, la evolución estaba en un callejón sin salida”, continúa Bacompte. Los primeros seres vivos eran microbios aparecidos hace unos 3.500 millones de años. Estas criaturas inventaron la respiración y la forma de convertir la luz en alimento ―fotosíntesis―, pero su creciente complejidad dependía de su capacidad de fabricar proteínas cada vez más largas, usando para ello la receta escrita en su ADN. Las posibilidades de ese código eran finitas, y llegó un momento en el que ya no era posible alargar más esas moléculas. “Se chocaron contra un muro que impedía la complejidad de los sistemas biológicos”, expone Bascompte.

La solución llegó en dos pasos. Primero, como propuso la bióloga Lynn Margulis ― y fue ridiculizada por ello por gran parte de sus colegas―, un microbio asimiló a otro y, en lugar de digerirlo, lo admitió como un nuevo órgano que le proporcionaba energía. Fue el origen de los cientos de mitocondrias que, en la actualidad, hay en cada una de nuestras células y nos permiten obtener la energía para vivir.

Pero el problema de la complejidad genética continuaba, y aquí es donde entra el arsenal de la matemática, la física y la computación. El trabajo premiado de estos cuatro científicos describe que hubo un “cambio de fase algorítmico” que permitió, por ejemplo, que un solo gen pudiese fabricar varias proteínas, y que la complejidad pudiese seguir aumentando. Esa capacidad surgió en secuencias de ADN no codificantes, que no tenían la receta para fabricar proteínas. Sin estas largas secuencias genéticas, también conocidas como ADN basura, y capaces de multiplicarse a lo largo del genoma, no podría haberse dado el salto, la revolución, 1.000 millones de años después de la aparición de la vida. Esta permitió la posterior aparición de células complejas, y de los organismos pluricelulares: hongos, plantas y animales, entre ellos, los humanos.

El biólogo evolutivo Nick Lane llama a esto el agujero negro de la biología: ¿por qué vemos un salto radical entre formas de vida simples y complejas sin nada intermedio? “Lo que muestra nuestro trabajo”, apunta Bascompte, “es que no puede haber formas intermedias, porque ese cambio, esa transición, tiene que suceder, como predice la física, con una transición de fase. Y eso conlleva la idea de cambio rápido y abrupto”.

A estos cuatro científicos también les han llovido las críticas por parte de expertos en genética de poblaciones, reconoce Luque. “Toda fuente de orden emerge del azar y de la evolución, la base de la teoría de Darwin”, expone. El evolucionista Stephen Jay Gould lo ilustró con un ejercicio mental: si pudiésemos rebobinar la cinta de la vida hasta hace 541 millones de años y volviésemos a darle al play, probablemente los humanos, y muchos otros mamíferos, ya no estaríamos aquí. La evolución es un proceso de prueba y error totalmente aleatorio. En cambio, el nuevo trabajo puede ser un shock porque es determinista, advierte Luque. “Una vez que la evolución consiguió la primera célula más sencilla, ya con un sistema autorregulador genético, ya estaba determinado por la física del problema que, justo 1.000 millones de años después, aparecería algo realmente nuevo. No sabíamos qué iba a ser exactamente, pero sí que era una transición algorítmica. Es sorprendente, pero eso dicen los datos”, concluye.