¿La respuesta a los orígenes de la vida ha estado escondida en nuestras células todo el tiempo?

En cada célula de tu cuerpo hay motas misteriosas. Se necesita un microscopio para verlos, pero si miras de cerca, verás muchos puntos diminutos: algunos están quietos, otros se mueven como si fueran arrastrados por corrientes invisibles.

Parecen sólidos, pero en realidad son líquidos y, aunque no se descubrieron hasta 2009, ahora sabemos que desempeñan una serie de funciones cruciales. Si salen mal, pueden provocar un desastre; de ​​hecho, estas masas que funcionan mal en el cerebro pueden incluso ser la causa de la enfermedad de Alzheimer. Por minúsculos que sean, son esenciales para nuestra supervivencia.

También pueden ayudar a explicar uno de los mayores misterios de la biología. Durante la última década, los experimentos han demostrado que estas gotas pueden haber sido cruciales para el origen de la vida. Si eso es cierto, entonces nadando en nuestras células son reliquias de la primera vida en la Tierra.

Dependiendo de con quién hable, los pequeños puntos se denominan coacervados (pronunciado “coh-AH-servates”) o condensados ​​(o, a veces, condensados ​​biomoleculares). Estos términos no se corresponden exactamente entre sí, pero las diferencias son sutiles y dependen del contexto. Si los estudia en un tubo de ensayo, normalmente se les conoce como coacervados; si están en una celda, los llamamos condensados. "Básicamente, son iguales", dice Evan Spruijt, biofísico de la Universidad Radboud en Nijmegen, Países Bajos.

A finales del siglo XIX y principios del XX, hubo mucho interés en los materiales que desdibujaban la línea entre sólidos y líquidos, como los cristales líquidos y los geles. Los coacervados se estudiaron desde este punto de vista porque, aunque son líquidos, se mantienen unidos de una manera que recuerda a un sólido.

El término coacervado fue acuñado en 1929 por dos químicos, Hendrik Bungenberg de Jong y Hugo Kruyt. Estaban estudiando el “fenómeno de desmezcla”, en el que dos líquidos mezclados se separan.

Un ejemplo obvio de esto es el aceite y el agua, que se mezclan sólo si se revuelven vigorosamente. Déjelos reposar y se separarán; primero verá gotas de aceite en el agua y, finalmente, todo el aceite se juntará en una capa distinta.

La coacervación es una forma menos absoluta de desmezcla. Cuando se mezclan con agua, las moléculas de cadena larga, como las proteínas o los lípidos, pueden optar por agruparse en gotas. "Son esféricos porque todavía están líquidos", dice la biofísica Dora Tang de la Universidad de Sarre en Alemania. A diferencia de las gotas de petróleo en el agua, que son 100 por ciento petróleo, "todavía hay bastante agua en el interior".

Lo crucial de los coacervados es que son estructuralmente muy simples. Las células vivas están rodeadas por una membrana formada por dos capas de lípidos, dispuestas de forma bastante precisa. Por el contrario, los coacervados no tienen membrana exterior porque las moléculas no están claramente ordenadas. Tang compara la disposición de las moléculas en un coacervado con los espaguetis demasiado cocidos, cuyas hebras pueden atascarse. Hay una "interfaz" donde las moléculas externas del coacervado empujan contra el agua circundante, pero "no hay una membrana distinta", dice.

Hace cien años, el científico Alexander Oparin propuso que estas pequeñas y peculiares gotitas eran la clave para el origen de la vida. Junto con el biólogo JBS Haldane, fue el padre fundador de la investigación científica sobre los orígenes de la vida y trabajó durante muchas décadas en la entonces URSS.

Oparin había estado escribiendo sobre cómo podría haberse formado la primera vida desde la década de 1920, y en 1936 publicó su obra maestra, El origen de la vida en la Tierra. Imaginó cómo habría sido la Tierra cuando era nueva. En los primeros océanos –que surgieron dentro de los primeros 500 millones de años después de la formación del planeta– se disolvió o mezcló una amplia gama de sustancias químicas, desde fragmentos de rocas y minerales hasta simples sustancias químicas basadas en carbono, las cuales comenzaron a reaccionar entre sí.

El planeta se convirtió en una gigantesca fábrica de productos químicos, sumida en un caos total. A medida que se formaron sustancias químicas más complejas, las aguas se convirtieron en una mezcla parecida a una sopa, que con el tiempo se denominaría “sopa primordial”. Algunas de las moléculas eran, en términos moleculares, grandes, como las proteínas y los ácidos nucleicos.

No todos estos químicos permanecerían mezclados en el agua. Algunos se separarían formando coacervados. Oparin ya pudo señalar evidencia experimental de que las proteínas hacían esto fácilmente. Estos coacervados, sugirió Oparin, eran precursores de las células. No eran ni de lejos tan complejos, y probablemente tampoco tan estables, pero fueron un primer intento burdo de crear organismos vivos.

"Oparin realizó muchos trabajos conceptuales y experimentales clave con los coacervados, incluso hasta la década de 1960", dice Tang.

Sin embargo, esa idea quedó en el camino. No hubo evidencia de que los coacervados sigan desempeñando un papel en las células vivas en la actualidad. "Si no los vemos en la biología cotidiana, ¿por qué serían relevantes en el origen de la vida?" dice Job Boekhoven, ingeniero molecular de la Universidad Técnica de Munich en Alemania.

Mientras tanto, la revolución de la biología molecular que comenzó en la década de 1950 reveló la importancia central de los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN, por lo que muchos investigadores del origen de la vida se obsesionaron con la creación de material genético; la más famosa es la hipótesis del mundo del ARN, que propone que la primera vida estuvo hecha de ARN y nada más.

Asimismo, el descubrimiento de la estructura de las membranas celulares en la década de 1970 llevó a otros a intentar crear “vesículas” simples rodeadas de membranas que podrían haber actuado como las primeras células. Otra escuela de investigación se centró en cambio en la creación de un metabolismo primordial: las reacciones químicas que construyen y mantienen las células. Los coacervados se convirtieron, para los investigadores del origen de la vida, en una curiosidad histórica.

Esto sólo cambió cuando los biólogos descubrieron que, después de todo, desempeñan funciones clave en las células vivas. El descubrimiento revolucionario se produjo en 2009, cuando un equipo dirigido por Anthony Hyman en el Instituto Max Planck de Biología y Genética Celular Molecular en Dresden, Alemania, estudió los llamados gránulos P, que se encuentran en las células involucradas en la reproducción sexual. A pesar del nombre, estos “gránulos” resultaron comportarse como líquidos. Un estudio realizado por otro grupo en 2012 encontró que muchas proteínas podrían formar tales gotas líquidas.

Ahora sabemos que son omnipresentes en las células y que son cruciales. Por ejemplo, en el núcleo de nuestras células hay una región especial llamada nucleolo. Fabrica ribosomas, que son las máquinas moleculares que construyen todas las proteínas en nuestras células. El nucléolo es un grupo de coacervados.

Es más, resulta que el mal funcionamiento de los coacervados es un problema de salud importante. Por un lado, son un factor clave en el rápido deterioro de los corazones donados para trasplantes de órganos. Cuando los corazones se enfrían para conservarlos, algunas moléculas forman coacervados. En este estado, activan los receptores de estrés, lo que provoca inflamación y muerte celular. El año pasado, los investigadores utilizaron un fármaco para bloquear la formación de estos coacervados y descubrieron que los corazones tratados de esta manera funcionaban mejor.

Conduciendo el cáncer y el Alzheimer

Ahora también sabemos que estas manchas desempeñan un papel clave en el cáncer, al ayudar a activar genes promotores de tumores, por ejemplo, e influir en la respuesta a los medicamentos contra el cáncer.

Cada vez hay más pruebas de que los coacervados también pueden estar implicados en la aparición de la enfermedad de Alzheimer, la forma más común de demencia. Las proteínas llamadas amiloide y tau forman placas en el cerebro, que de alguna manera están relacionadas con los síntomas neurodegenerativos. Una serie de estudios han demostrado que las proteínas amiloides pueden formar coacervados y que estos, a su vez, parecen provocar que las proteínas se aglutinen.

Esta explosión de evidencia sobre la importancia de los coacervados en las células modernas y en los cuerpos humanos llevó a algunos investigadores del origen de la vida a preguntarse si Oparin podría haber tenido razón después de todo. Las preguntas eran básicas: ¿realmente los coacervados se forman espontáneamente? ¿Y cuántas moléculas biológicas diferentes pueden autoensamblarse de esta manera?

"En primer lugar, descubrimos que es muy fácil formar coacervados", dice la química prebiótica Claudia Bonfio de la Universidad de Cambridge. Muchas investigaciones anteriores sobre los orígenes de la vida se han centrado en las vesículas, que tienen una membrana exterior que rodea un centro acuoso. Estos son complicados de hacer, dice, mientras que los coacervados son triviales.

Aún así, hubo un problema inmediato. Había muchos ejemplos de moléculas de cadena larga que formaban coacervados, afirma Spruijt. Pero en la sopa primordial más antigua, moléculas tan largas habrían sido raras o inexistentes. La mayoría de las moléculas basadas en carbono habrían sido pequeñas.

En 2021, Spruijt y su equipo demostraron que esto no era un problema. Desarrollaron una proteína en miniatura, de sólo cuatro aminoácidos de largo, que podía ensamblarse en coacervados. "Esto abrió muchas oportunidades", afirma. Hay escenarios plausibles en los que moléculas relativamente simples podrían formarse espontáneamente y autoensamblarse rápidamente en coacervados, afirma. Al año siguiente, el equipo de Spruijt demostró que otro péptido simple llamado oligoarginina era aún más capaz y formaba coacervados con cualquiera de una serie de moléculas pequeñas.

Es difícil imaginar que esto no haya sucedido si nos imaginamos la sucia sopa prebiótica que podría haber contenido todos estos componentes básicos de la vida, dice Bonfio. Los coacervados, sostiene, probablemente comenzaron a formarse muy temprano, tan pronto como las moléculas basadas en carbono comenzaron a unirse incluso formando cadenas relativamente cortas.

Aún así, hasta ahora, estos coacervados son poco más que cáscaras vacías. ¿Qué podrían haber hecho realmente?

Una idea central, volviendo a Oparin, es que los coacervados son una forma de crear un ambiente interno. En el interior, los productos químicos podrían volverse altamente concentrados, a diferencia de la sopa prebiótica diluida del exterior. Los coacervados vecinos también pueden tener composiciones diferentes. "Entonces puedes comenzar a generar reacciones, y luego puedes producir más moléculas, y luego obtienes más diversidad [de] moléculas en la sopa prebiótica", dice Tang. De esta manera, los coacervados pueden generar una mayor complejidad química, impulsando la sopa prebiótica no viva hacia la vida.

Un proceso clave para generar vida es unir aminoácidos en cadenas, conocidas como proteínas. El equipo de Spruijt demostró en 2023 que los coacervados hechos de ferricianuro (un compuesto simple a base de hierro que probablemente se encontraba en la sopa prebiótica) podrían impulsar esta reacción. Hay muchos otros ejemplos. Por ejemplo, en 2025, Tang y sus colegas demostraron que una reacción metabólica crucial (la transformación de la molécula NAD+ en NADH) funcionaba hasta tres veces más rápido en presencia de coacervados, en comparación con una solución completamente mezclada. Estos hallazgos significan, según un análisis publicado en marzo de este año, que los coacervados no son simplemente "compartimentos pasivos" sino "participantes activos" en la generación y el mantenimiento de la vida.

Todavía queda mucho que aprender sobre los coacervados como centros de reacción. Si bien está claro que las moléculas pueden concentrarse en su interior, no conocemos las reglas sistemáticas, afirma Tang. "¿Qué moléculas entrarán más que otras? Tenemos una idea aproximada, pero no podemos decirlo de manera sistemática".

Asimismo, los coacervados no siempre aceleran las reacciones químicas. "Pueden acelerar o desacelerar reacciones químicas", dice Boekhoven. Las cosas pueden detenerse porque el interior de los coacervados es muy viscoso, por lo que las moléculas se mueven más lentamente que en el agua. "Está por todos lados", dice. "¿Cuáles son las reglas reales?"

Poniendo en marcha la vida

Un desafío importante es lograr que algunos de los sistemas clave que se encuentran en las células vivas, como la genética o el metabolismo, funcionen dentro de los coacervados. Tang ha demostrado que algunos ARN se acumulan dentro de coacervados basados ​​en proteínas, creando la base de un sistema genético. También construyó coacervados a partir de una mezcla de ARN y proteínas, y descubrió que las enzimas hechas de ARN aún pueden funcionar dentro de ellos.

Bonfio es fanática de este enfoque y lo ha probado ella misma. Su objetivo es utilizar la misma molécula para crear un compartimento y actuar como almacén de información genética.

Pero queda un largo camino por recorrer antes de que los coacervados realmente hagan algo con el material genético, en lugar de limitarse a almacenarlo. "¿Existen coacervados que realmente ayuden a la replicación del ARN?" se pregunta Boekhoven.

En cambio, algunos de los avances más dramáticos provienen de intentos de hacer que los propios coacervados se comporten de una manera más realista. Todas las células vivas pueden crecer absorbiendo nutrientes y pueden reproducirse dividiéndose. ¿Podrían los coacervados hacer esto? Un grupo de teóricos, incluido Hyman, sugirió lo mismo en un estudio de 2016. Sus simulaciones indicaron que los coacervados podrían crecer y dividirse si tuvieran un suministro externo de energía.

"Me gusta construir cosas", dice Boekhoven. Entonces, cuando vio esta descripción teórica de los coacervados creciendo y dividiéndose como células, su primera respuesta fue: "¿Podemos construir eso?"

Fueron necesarios cuatro años, pero él y su equipo lo lograron. Construyeron coacervados a partir de ARN y proteínas, y los alimentaron utilizando un combustible químico llamado EDC. Cuando quitaron el combustible, las gotas desaparecieron, pero reaparecieron cuando se les dio más EDC. Además, cuando las gotas estaban en camino de descomponerse, se rompían en múltiples gotas "hijas".

En consonancia con esto, el equipo de Spruijt ha demostrado que los coacervados pueden crecer cuando se les administra un combustible simple a base de carbono. Tang también ha descubierto que los coacervados pueden dividirse si se alojan dentro de poros de roca calentados, donde las burbujas de gas los empujan; Se ha sugerido que estos poros podrían servir de cuna para la primera vida.

También parece haber formas en que los coacervados pueden volverse más complejos internamente, hasta que empiezan a parecerse más a células. Una sola gota puede tener dos o más “compartimentos” en su interior, cada uno con propiedades sutilmente diferentes que atraen diferentes sustancias químicas. Del mismo modo, se puede estimular a los coacervados para que formen verdaderas membranas, creando una barrera más dura contra el mundo exterior. El primer estudio de Tang sobre coacervados, publicado en 2014, mostró que los lípidos dentro de un coacervado podrían autoensamblarse formando una membrana, que luego se abriría camino hacia el exterior y formaría una cubierta. Un espectacular estudio de 2024 descubrió que simplemente rociar agua sobre los coacervados hacía que formaran fuertes enlaces químicos a lo largo de sus superficies exteriores.

Queda un largo camino por recorrer, porque los coacervados en estos laboratorios son mucho más simples que las células vivas reales y no son autosostenibles. Pero para los investigadores que los estudian, su ventaja es que simplifican enormemente el problema del origen de la vida.

El campo siempre ha estado dividido por argumentos del huevo o la gallina sobre qué parte de la vida surgió primero: ¿el metabolismo o los compartimentos o los ácidos nucleicos o las proteínas que se replican? “Nunca he sido un gran admirador de 'esto fue lo primero' o 'aquello fue lo primero'”, dice Spruijt. "Creo que la belleza de los coacervados es que pueden integrar todos estos mundos o escenarios diferentes juntos".

Es un curioso momento de cierre de círculo para los investigadores del origen de la vida. Cien años después de que Oparin sugiriera que los coacervados podrían ser la clave, se están acumulando pruebas de que tenía razón. Es más, la pista crucial no se encontró en microbios extraños de las profundidades del mar, sino en nuestras propias células. Las claves para el origen de la vida pueden haber estado dentro de nuestros cuerpos todo el tiempo.

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