La película de Orson Welles "Ciudadano Kane" comienza con una secuencia en la que el protagonista con solo pronunciar una palabra "Rosebaud"es capaz de retornar a su infancia y burlar así a la muerte que le acecha vestida con una pesada toga. "Belstein" es la palabra mágica que pronunció Urey cuando fue interrogado acerca del significado del experimento que en aquel momento estaba realizando Stanley Miller. ¿En qué consistía este experimento que suscitó numerosos artículos en periódicos y revistas como el New York Times o el New York Herald Tribune y hasta una encuesta en la que se preguntaba si se creía posible crear vida en un tubo de ensayo? ¿Por qué hoy cincuenta años después seguimos ocupándonos del mismo?
A principios de la década de 1950 Stanley Miller había acabado su licenciatura en químicas y buscaba un tema para realizar una tesis doctoral. En un principio optó por ocuparse de la nucleosíntesis estelar pero, tras unos meses de trabajo, su director de tesis se trasladó a otra universidad y Stanley Miller se vio forzado a buscar otro tema. En aquellas fechas Urey, que ya era premio Nóbel, dio un seminario en el que expuso su visión sobre la atmósfera primitiva de La Tierra. Miller, que estaba entre la audiencia, tomó buena nota de las ideas de Urey y al cabo de unos pocos días ya estaba completamente seguro de que la simulación experimental de la hipótesis de Urey sobre la naturaleza reductora de la atmósfera terrestre primitiva, sería un buen tema para desarrollar una tesis doctoral. Sin embargo, Urey, no lo estaba tanto y le sugirió que mejor sería determinar las cantidades de Talio en ciertos meteoritos. Miller, determinado, finalmente, pudo obtener un compromiso con fecha de caducidad por parte de Urey. ¿Qué hizo que Harold Urey cambiara de opinión tan radicalmente hasta el punto de pronunciar la palabra "Belstein" tan sólo tres meses después de su primera conversación con su joven doctorando? Sólo unos resultados inesperados por su contundencia podían haber llevado a Urey desde la desconfianza inicial hasta el optimismo más audaz en tan breve tiempo.

"Basta un anochecer de Provenza, una colina perfecta, un olor de sal, para darse cuenta de que aún está todo por hacer". Camus.

Comprender el mundo y simularlo en un tubo de ensayo. Comprender el origen de la vida desde la ciencia. Estas son dos de las motivaciones fundamentales del experimento de Stanley Miller. La creación de un modelo experimental válido capaz de reproducir las condiciones supuestas de La Tierra primitiva, su sencillez y belleza, su precisión y capacidad demostrativa, su ingenua audacia. Todos estos elementos hacen que el modelo de Miller esté más cerca de una creación artística que de cualquier otra manifestación cultural nacida del espíritu del hombre en rebelión contra sus miedos.

Stanley Miller en el laboratorio

Stanley Miller se propuso obtener moléculas orgánicas relevantes para la vida simulando en el laboratorio las que entonces se suponían que habían sido las condiciones de La Tierra primitiva. Para ello construyó un aparato de vidrio que estaba compuesto por un matraz que simulaba los océanos primitivos y en el que introdujo 200 ml de agua y la sometió a una fuente de calor para simular la evaporación de provocada por la energía solar. Conectada con el recipiente "oceánico" se encontraba un matraz "atmosférico", donde tras hacer el vacío se introdujo una supuesta atmósfera primitiva formada por 20 cm de presión de CH4 (metano) 20 cm de presión de NH3(amoníaco) y 10 cm de presión de H2( hidrógeno) a estos gases se añadiría el vapor de agua evaporado desde el recipiente oceánico. A continuación se encontraba un condensador que simularía la lluvia tras enfriar los gases. En el condensador se habían instalado dos electrodos capaces de generar una corriente de alta frecuencia de hasta 60000 V. Estos electrodos serían la fuente de energía capaz de crear radicales libres aptos para reaccionar entre si y formar moléculas más complejas. Las chispas generadas eran la simulación experimental de los rayos atmosféricos primitivos, sin duda presentes en gran cantidad en La Tierra primitiva. La parte inferior del aparato tenía forma de U para evitar que la corriente de vapor de agua fluyera en sentido inverso. (Fig. 1, Fig. 2).

Fig 1. Esquema del aparato de Miller	Figura 2.

Fig.3 Oparin

Con este sencillo modelo experimental Miller procedió a conectar el generador de chispas. Se aseguró de que no hubiera contaminación biológica introduciendo en un primer momento HgCl2 y en un segundo experimento introduciendo el aparato durante dieciocho horas en un esterilizador, aunque con dos horas habría tenido mas que suficiente para eliminar cualquier contaminación biológica capaz de sintetizar por ella misma las moléculas orgánicas. Tras dejar conectado el generador de chispas durante una semana Stanley Miller vio como de la mezcla de gases surgía un condensado que iba cambiando progresivamente de color, desde el rosa del primer día hasta el rojo púrpura del último día. La excitación del joven Miller era mayor. Se estaban creando nuevas moléculas y no podía evitar especular acerca de su naturaleza ¿Serían porfirinas? Se preguntaba. Las porfirinas son precursoras de grupos muy importantes para diversas funciones biológicas, como por ejemplo el grupo Hemo, responsable del transporte de O2/C02 por parte de la hemoglobina y que además le da el color rojo característico a la sangre. Contrariamente a lo esperado por Miller, el responsable del color rojizo finalmente resultó ser un contaminante adsorbido sobre la superficie de vidrio. Sin embargo, al analizar la muestra condensada mediante cromatografía unidimensional en papel (cuadro 1) el éxito fue rotundo y se identificaron cinco aminoácidos importantes: Glicina, D-Alanina, L-Alanina, ácido Aspártico y ácido -amino-n-butírico. (Cuadro 2). Además los rendimientos del proceso eran insospechadamente elevados, del orden de decenas de miligramos de aminoácidos. En experimentos posteriores y con métodos analíticos más sensibles se detectaron hasta veinte aminoácidos distintos con rendimientos de hasta 110mg. El experimento propuesto por Miller había demostrado que a partir de gases supuestamente primitivos y con una fuente de energía presente sin duda en La Tierra primitiva se podían generar moléculas orgánicas relevantes para el origen de la vida. De esta forma nacía la química prebiótica, disciplina que se encarga de estudiar la formación de moléculas orgánicas bajo las condiciones reinantes en La Tierra primitiva y su posible implicación en el origen de la vida.

VALIDEZ DEL MODELO ATMOSFÉRICO PROPUESTO.

Fue Oparin, Bioquímico Ruso (1894-1980 ) (Fig.3) el primero en proponer una atmósfera primitiva terrestre formada por gases con un gran poder reductor: CH4, NH3, H2, H2O. Posteriormente en los años 1950 fue Harold Urey quien apoyó esta hipótesis. Desde entonces la controversia a cerca de la composición sobre la atmósfera primitiva terrestre no ha cesado. Por una parte, se cree improbable que la fuente de carbono fuera el metano, más bien se cree que hubiera sido en origen el CO proveniente de las emanaciones volcánicas. Por otra parte el NH3 es muy inestable y se fotodisocia fácilmente por la radiación UV . Teniendo en cuenta que en origen no había capa de ozono en La Tierra (O3. Se forma a partir de O2 y éste no apareció en La Tierra en cantidades apreciables hasta mucho después de que las cianobacterias inventaran la fotosíntesis) la radiación UV disociaría fácilmente el NH3 hasta N2, mucho menos reactivo. Además el H2 gaseoso es demasiado ligero y la fuerza de gravedad terrestre no puede atraparlo con lo que escaparía al espacio exterior. Hoy en día los geoquímicos apuestan por una atmósfera terrestre primitiva de carácter neutra formada por CO, N2, H2O. Con este tipo de atmósfera el experimento de Miller obtiene rendimientos de aminoácidos muy inferiores a los obtenidos con atmósferas más reductoras, esto se debe fundamentalmente a la ausencia del metano. Recientemente, Miller y sus colaboradores han obtenido rendimientos similares con atmósferas neutras utilizando como fuente de energía un acelerador de partículas. La energía obtenida simula la proporcionada por la radiación cósmica. Sin embargo, existe un modelo planetario en nuestro sistema solar que se ajusta bastante bien a la atmósfera reductora propuesta por Oparin. No es otro que Titán. El satélite de mayor tamaño de Saturno y el segundo de todo el sistema solar después de Ganímedes, posee una atmósfera rica en CH4, H2, N2 y H2O (Fig. 4, Fig. 5) junto con compuestos orgánicos como el cianuro de hidrógeno HCN, molécula central en múltiples reacciones prebióticas propuestas, como la síntesis de la Adenina, constituyente esencial de los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN, llevada a cabo por Joan Oró en los años sesenta.

El próximo año, la misión espacial Cassini-Huygens llegará a Titán y uno de sus trabajos consistirá en detectar moléculas orgánicas. Deberemos estar atentos porque será una ocasión única para encontrar moléculas relevantes para la vida en un planeta ajeno al nuestro. Quién sabe, quizás se puedan detectar aminoácidos, ya hemos visto cómo la presencia de metano lo facilita. Por qué no soñar entonces con encontrar péptidos o proteínas.

SIGNIFICADO DEL EXPERIMENTO DE MILLER O LAS CENTELLAS DE PROMETEO.

Stanley Miller no fue el primero en obtener aminoácidos a partir de experimentos en los que se utilizan, como fuente de energía, descargas eléctricas. En 1913 Löb y colaboradores obtuvieron el aminoácido Glicina realizando este tipo de ensayos (aunque Miller no lo supiera en su momento). Tampoco fue el primero en obtener "sustancias orgánicas" a partir de "sustancias inorgánicas". En 1807 el genial J.J. Berzelius(1779-1848) (Fig.6) primero médico y después uno de los químicos más importantes de la historia, si no el más importante, introdujo el dualismo, anteriormente mencionado, entre sustancias orgánicas y sustancias inorgánicas, caracterizando a las primeras por su imposibilidad de ser sintetizadas fuera de un organismo vivo. Esta visión dio soporte a la versión moderna del vitalismo químico.

Berzelius	Wohler	Portada original de la edicion rusa de "El origen de la vida" de Oparin

El vitalismo es la idea de que los sistemas vivientes poseen una misteriosa fuerza o propiedad que los diferencia de los sistemas no vivientes. Berzelius nunca logró sintetizar en su laboratorio ningún compuesto orgánico a partir de compuestos inorgánicos. Pero en 1828 Friedrich Wohler (1800-1882) (Fig.7) se encargó de demoler experimentalmente esta teoría. Wohler había sido discípulo de Berzelius y también médico antes de químico, cuando en 1828 logró sintetizar urea (una sustancia presente en la orina producto de la degradación de compuestos nitrogenados como proteínas y aminoácidos) en el laboratorio no pudo reprimirse y escribió a Berzelius: "He sido capaz de sintetizar urea sin ningún riñón de perro ni de otro animal". Así, la creencia de que las sustancias orgánicas no obedecen a las leyes químicas y físicas conocidas quedó tocada de muerte, el desarrollo de la química moderna la invalida definitivamente. A pesar de esto, otra vertiente del vitalismo, el llamado vitalismo biológico perduraría más tiempo del necesario sobre todo apoyado por experimentos en embriología que no podían ser comprendidos como hoy los comprendemos desde la biología molecular.
Volviendo al experimento de Miller si que podemos darnos cuenta de su carácter pionero en cuanto a su simulación prebiótica. Además supuso un apoyo experimental de indudable valor a la bien desarrollada teoría heterotrófica sobre el origen de la vida expuesta en 1924 por Oparin.
La síntesis de aminoácidos bajo condiciones prebióticas no significa haber creado vida en el laboratorio ni mucho menos. Tampoco significa estar cerca de comprender el origen de la vida. Como bien señala Miller estamos todavía muy lejos de comprender cómo surgieron los polímeros (proteínas, ácidos nucleicos). Sin duda, este será el reto de los que se dediquen al estudio del origen de la vida utilizando el método científico en el siglo veintiuno; el comprender cómo pudieron surgir los primeros polímeros.

Bibliografía:
" "Homenatge a Stanley L. Miller". Universitat de Valencia. ISBN: 84-370-5738-8.
" Miller, S. "A production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions". Science. 117,528-529.
" "El origen de la vida". A.I. Oparin. Biblioteca científica. Ediciones Akal. 2000.
" "History of biology:on vitalism". Nature, 407, 677.2000.
" http://www.uv.es/~orilife.

* "Belstein" es una enciclopedia que contaba con más de 100 volúmenes en 1953 en la que se recopila la relación de las propiedades y reacciones de cada uno de los compuestos orgánicos que se han sintetizado alguna vez. Hoy en día la base de datos www.mdl.com contiene información sobre más de ocho millones de compuestos orgánicos y 1,4 millones de compuestos inorgánicos y organometálicos.