CAPÍTULO IV

Origen de las primitivas formaciones coloidales

Como ya hemos visto, en el capítulo anterior, en el proceso evolutivo de la Tierra debieron formarse en las aguas del océano primario sustancias orgánicas muy complejas y diversas, parecidas a las que integran los actuales organismos vivos. Pero entre estos últimos y la simple solución acuosa de sustancias orgánicas hay, desde luego, una gran diferencia.

El fundamento de todo organismo vegetal o animal, es decir, la base de los cuerpos de los distintos hongos, bacterias, amibas y otros organismos sumamente simples, es el protoplasma, el substrato material en el que se desarrollan los fenómenos vitales. En su aspecto exterior, el protoplasma sólo es una masa viscosa semilíquida de color grisáceo, en cuya composición –aparte del agua- se encuentran, principalmente, proteínas y otras varias sustancias orgánicas y sales inorgánicas. Mas no es sólo una simple mezcla de estas sustancias. Pues el protoplasma tiene una organización muy compleja. Esta organización se muestra, en primer lugar, a través de una determinada estructura, en cierta distribución espacial recíproca de las partículas que constituyen las sustancias del protoplasma y, en segundo lugar, en una determinada armonía, con cierto orden y con determinada regularidad de los procesos físicos y químicos que se efectúan en él.

Por tanto, la materia viva está representada en nuestros días por organismos, por sistemas individuales que tienen cierta forma y una sutil estructura interior u organización. Nada parecido pudo existir, como es lógico, en las aguas de ese océano primitivo, cuya historia hemos examinado en el capítulo anterior. El estudio de distintas soluciones, entre ellas las de sustancias orgánicas, demuestra que en ellas las diversas partículas están repartidas de una manera más o menos regular por todo el volumen de disolvente, encontrándose en constante y desordenado movimiento. Por tanto, la sustancia que nos ocupa se encuentra aquí indisolublemente fundida con el medio que la rodea y, además, no posee una estructura precisa, con base en la disposición regular de unas partículas con respecto de otras. Sin embargo, nosotros no podemos concebir un organismo que no posea una estructura y esté totalmente disuelto en el medio ambiente. De ahí que en el camino que conduce de las sustancias orgánicas a los seres vivos surgieran seguramente unas formas individuales, unos sistemas especialmente delimitados en relación con el medio ambiente y con una especial disposición interior de las partículas de la materia.

Las sustancias orgánicas de bajo peso molecular, como por ejemplo, los alcoholes o los azúcares, al ser disueltas en el agua se desmenuzan en alto grado y se distribuyen en idéntica forma, por toda la solución, de moléculas sueltas que quedan más o menos independientes unas de otras. Por eso sus propiedades dependerán principalmente de la estructura de las propias moléculas y de la disposición que adopten en ellas los átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno, etc.

Pero conforme va creciendo el tamaño de las moléculas, a estas leyes sencillas de la química orgánica van agregándose otras nuevas, más complejas, cuyo estudio es objeto de la química de las coloides. Las soluciones más o menos diluidas de sustancias de leve peso molecular, son sistemas perfectamente estables en los que el grado de fraccionamiento de la sustancia y la uniformidad de su distribución en el espacio no cambian por sí solos. En cambio, las partículas de los cuerpos de elevado peso molecular dan soluciones coloidales, que se reconocen por su relativa inestabilidad. Bajo la influencia de diversos factores, estas partículas tienden a combinarse entre ellas y a formar verdaderos enjambres, a los que se les denomina agregados o complejos. Sin embargo, sucede a menudo que este proceso de unión de partículas tiene tanta intensidad que la sustancia coloidal se separa de la solución dejando sedimento. Este proceso es lo que llamamos coagulación.

Otras veces no alcanza a formar el sedimento, pero siempre se altera hondamente la distribución uniforme de las sustancias en la solución. Las sustancias orgánicas disueltas se concentran en determinados puntos, se forman unos coágulos en los que las distintas moléculas o partículas se hallan ligadas entre sí en determinada forma, por lo que surgen nuevas y complejas relaciones determinadas no sólo por la disposición de los átomos en las moléculas, sino también por la disposición que toman unas moléculas en relación con otras.

Tomemos dos soluciones de sustancias orgánicas de alto peso molecular, por ejemplo: una solución acuosa de jalea y otra similar de goma arábiga. Ambas son transparentes y homogéneas; en ellas la sustancia orgánica se encuentra totalmente fundida con el medio ambiente. Las partículas de las sustancias orgánicas que hemos tomado están uniformemente distribuidas en el disolvente. Mezclemos ahora las dos soluciones y observemos inmediatamente que la mezcla se enturbia. Y si la examinamos al microscopio podremos ver que en las soluciones, antes homogéneas, han aparecido unas gotas, separadas del medio ambiente por una veta divisoria.

Lo mismo sucederá si mezclamos soluciones de otras sustancias de elevado peso molecular, sobre todo si mezclamos diferentes proteínas. En estos casos se forma algo así como un amontonamiento de moléculas en determinados lugares de la mezcla. Por eso a las gotas que aquí se forman se les dio el nombre de coacervados (del latín acervus, montón). Estas agrupaciones tan interesantes han sido estudiadas en forma detallada y se continúan estudiando en los laboratorios de Bungenberg, de Jong y de Kruit, en el laboratorio de bioquímica de las plantas de la Universidad de Moscú y en varios otros. Al someter a un análisis químico los coacervados y el líquido que los rodea, se puede ver que toda la sustancia coloidal (por ejemplo, toda la gelatina y toda la goma arábiga del caso que acabamos de citar), se ha concentrado en los coacervados y que en el medio circundante casi no quedan moléculas de esta sustancia. A su alrededor solamente hay agua casi pura, pero dentro de los coacervados, las sustancias aludidas se encuentran tan concentradas, que más parece tratarse de una solución de agua de gelatina y goma arábiga y no al revés. A ello se debe la propiedad, tan característica de los coacervados, de que sus gotas, a pesar de ser líquidas y estar impregnadas de agua, jamás se mezclan con la solución acuosa que las circunda.

Esta misma cualidad posee el protoplasma de los organismos vivos. Si partimos una célula vegetal y extraemos en agua su protoplasma, observamos que, a pesar de su consistencia líquida, no se mezcla con el agua circundante, sino  que flota en ella formando bolitas muy delimitadas y aparte de la solución. Este parecido entre los coacervados artificiales y el protoplasma no es simplemente algo externo. La conclusión de los trabajos realizados en estos últimos años es que el protoplasma se encuentra, efectivamente, en estado coacervático. Aclarando que: la estructura del protoplasma es, por supuesto, mucho más complicada que la de los coacervados artificiales, porque, entre otros motivos, en el protoplasma no se encuentran presentes dos sustancias coloidales, como en el ejemplo anteriormente citado, sino muchas más. A pesar de esto, varias propiedades físicas y químicas del protoplasma, como son su capacidad de formar vacuolas, su ambición, permeabilidad, etc., solamente se pueden comprender estudiando los coacervados.

 Una cualidad muy importante de los coacervados es que, a pesar de su consistencia líquida, tienen cierta estructura. Las moléculas y las partículas coloidales que los estructuran no se encuentran distribuidas en ellos al azar, sino colocadas entre sí en determinada forma espacial.

En algunos coacervados se logra ver al microscopio algunas estructuras, pero éstas son muy inestables y sólo duran lo que las fuerzas que han determinado esa disposición de las partículas. Pequeñas variantes pueden producirse hasta que el coacervado se desintegre en moléculas sueltas, disolviéndose en el medio circundante. Otras veces ocurre al contrario, el coacervado se hace más compacto, su viscosidad interna crece y puede llegar a tomar un aspecto gelatinoso, la estructura se complica y se torna más duradera. Estos cambios sufridos por los coacervados pueden ser producidos por cambios operados en las condiciones exteriores o bajo el influjo de alteraciones químicas internas.

Tenemos, entonces, que los coacervados presentan determinada forma rudimentaria de organización de la materia, aunque esta organización es todavía muy primitiva y totalmente inestable. A pesar de esto, dicha organización ya permite precisar numerosas propiedades de los coacervados. En éstos destaca sobre todo su capacidad de absorber diferentes sustancias que se hallan en la solución. Se puede demostrar en forma muy fácil esta propiedad si agregamos distintos colorantes al líquido que rodea a los coacervados, porque veremos al momento cómo la sustancia colorante pasa rápidamente de la solución a la gota del coacervado.

Muchas veces ese fenómeno se complica con una serie de transformaciones químicas que se producen dentro del coacervado. Las partículas absorbidas por el coacervado reaccionan químicamente con las mismas sustancias del propio coacervado. Y a causa de esto las gotas del coacervado a veces aumentan de volumen y crecen a expensas de las sustancias absorbidas por él del líquido circundante.

En esas ocasiones no solamente se produce un aumento de volumen y de peso de la gota, sino que también cambia considerablemente su composición química. Por tanto, notamos que en los coacervados se pueden producir determinados procesos químicos.

Es de vital importancia el hecho de que el carácter y la rapidez de esos procesos dependan en gran medida de la estructura físico-química de dicho coacervado, para que puedan ser de distinta naturaleza en los diversos coacervados.

Luego de haber visto las propiedades de los coacervados, retrocedamos ahora a los cuerpos proteinoides de elevado peso molecular que se formaron en la primitiva capa acuosa de la Tierra. Pues bien, como ya dijimos, las moléculas de estos cuerpos, a semejanza de las moléculas de las proteínas actuales, poseían en su superficie varias cadenas laterales dotadas de diferente función química, debido a lo cual, a medida que iban creciendo y haciéndose más complejas las “proteínas primitivas”, debieron aparecer ineludiblemente nuevas relaciones entre las diversas moléculas. En efecto, ninguna molécula podía existir aislada de las demás, debido a lo cual fue forzoso que se estructuraran verdaderos enjambres o montones de moléculas, complicadas agrupaciones de partículas que poseían una naturaleza heterogénea, ya que estaban integradas por moléculas proteicas de distinto tamaño y diferentes propiedades. De aquí apareció, sin duda, como una necesidad imperiosa la concentración de la sustancia orgánica en determinados puntos del espacio. Antes o después, en este o en el otro extremo del océano primitivo, de la solución acuosa de diferentes sustancias proteínicas, debieron separarse, sin duda, gotas de coacervados. Mas ya vimos anteriormente que las condiciones para la formación de los coacervados son sencillas. Basta con mezclar simplemente las soluciones de dos o varias sustancias orgánicas de alto peso molecular. Por tanto, es posible asegurar que tan pronto como en la primitiva hidrosfera terrestre se formaron diversos cuerpos proteinoides de peso molecular más o menos elevado, inmediatamente debieron surgir también los coacervados.

Para la formación de los coacervados ni siquiera pudo ser un obstáculo la concentración, un tanto débil, de las sustancias orgánicas en el océano primitivo.

Las aguas de los mares y océanos actualmente contienen ínfimas cantidades de sustancias orgánicas, originadas por la desintegración de los organismos muertos.

Estas sustancias son, en su gran mayoría, absorbidas por los microorganismos que viven en el agua, para los cuales constituyen el alimento básico. Pero hay casos,  no muy frecuentes, en las profundidades de los abismos del mar, en que las sustancias orgánicas pueden librarse de ser atacadas por los microbios y seguir intactas durante un plazo relativamente corto. Los datos obtenidos mediante el estudio de los fondos abismales fangosos, señalan que en esas condiciones las sustancias orgánicas disueltas crean sedimentos gelatinosos. Cuando el agua sólo contiene vestigios de sustancias orgánicas de elevado peso molecular y los coacervados complejos se separan, este mismo fenómeno puede observarse con frecuencia en condiciones creadas artificialmente, en el cual la acción de los microorganismos queda excluida.

De este modo la mezcla de diversos coloides y, en primer lugar, la mezcla de cuerpos proteinoides primitivos en las aguas de la Tierra, debió originar la formación de coacervados, etapa importantísima en la evolución de la sustancia orgánica primitiva y en el proceso que originó la vida. Hasta ese instante, la sustancia orgánica había estado totalmente adherida al medio circundante, distribuida de una manera uniforme en toda la masa del disolvente. Al formarse los coacervados, las moléculas de la sustancia orgánica se unieron en determinados puntos del espacio y se aislaron del medio circundante por una separación más o menos clara.

Cada coacervado tomó cierta individualidad, en contraposición, por así decirlo, al mundo exterior circundante. Solamente esa separación de los coacervados pudo crear la unidad dialéctica entre el organismo y el medio, factor fundamental en el proceso de origen y desarrollo de la vida en la  Tierra. Igualmente, con el surgimiento de los coacervados la materia orgánica tomó determinada estructura. Pero antes, en las soluciones, no había más que un conglomerado de partículas que se movían desordenadamente; mientras que en los coacervados, estas partículas están colocadas, unas con respecto a otras en un orden preciso. En consecuencia, aquí ya aparecen rudimentos de determinada organización, aunque realmente, muy elementales. El resultado de esto fue que a las simples relaciones organoquímicas se agregaran las nuevas leyes de la química coloidal. Estas leyes también rigen para el protoplasma vivo de los organismos actuales. De ahí que podamos situar cierta analogía entre las propiedades fisicoquímicas del protoplasma y nuestros coacervados.

En efecto, ¿podemos afirmar, basándonos en esto, que los coacervados sean seres vivos? Por supuesto que no. Y el problema no se basa únicamente en la complejidad de la composición del protoplasma y en lo delicado de su estructura. En los coacervados obtenidos artificialmente por nosotros o en aquellas gotas que aparecieron por vía natural, al desprenderse de la solución de sustancias orgánicas en el océano primitivo de la Tierra, no reinaba esa “armonía” estructural, esa adaptación de la organización interna al cumplimiento de determinadas funciones vitales en condiciones concretas de existencia, tan propia del protoplasma de todos los seres vivos sin excepción.

Dicha adaptación a las condiciones del medio ambiente, de ninguna manera podía ser el resultado de simples leyes físicas o químicas.

De igual modo tampoco bastan para explicarla las leyes de la química coloidal. De ahí que al originarse los seres vivos primitivos, sin duda, surgieron en el proceso evolutivo de la materia, nuevas leyes que poseían ya un carácter biológico.