Una bioquímica semejante a la de los seres vivos siguió desarrollándose durante seis años en un suelo esterilizado, lo que apunta a una teoría metabólica sobre el origen de la vida.
Un artículo de Siddhant Pusdekar . Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.
(imagen visible para usuarios registrados)Lo que parecen ser procesos bioquímicos podrían ser, en realidad, una característica natural de la geología. Ilustración: Samuel Velasco / Quanta Magazine
Durante 15 años, Sébastien Fontaine ha estado intentando cancelar la tierra. Este bioquímico, que dirige un laboratorio en el Instituto Nacional Francés de Investigación para la Agricultura, la Alimentación y el Medio Ambiente, quería saber cuánto carbono libera el suelo: solo la tierra, completamente desprovista de vida. Su equipo selló muestras de suelo en recipientes y las sometió a radiación gamma esterilizante. Después esperaron a que disminuyera el dióxido de carbono liberado por el suelo, una señal de respiración microbiana en curso.
Esperaron, y siguieron
semanas, luego meses. Al observar el suelo irradiado al microscopio no encontraron señales de vida, pero este continuaba emitiendo dióxido de carbono. El suelo no dejaba de respirar.
El laboratorio de Fontaine repitió los experimentos y obtuvo los mismos resultados. Finalmente, convencidos de que no estaban ante un artefacto experimental, se propusieron identificar el origen de aquella respiración en un suelo perecid.
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Ahora, Fontaine y sus colaboradores han publicado que sus muestras de suelo continuaron consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono durante seis años. En un artículo de 2025 en
Science Advances, proponen que un proceso metabólico que sustenta gran parte de la vida también puede darse fuera de las células vivas. Sus experimentos apuntan a cómo podría funcionar en el suelo, en ausencia de las proteínas vivas que normalmente lo organizan. Si tienen razón, algunas reacciones bioquímicas, como las que liberan la energía contenida en moléculas de azúcares ricas en carbono, podrían no ser exclusivas de los seres vivos. Estas reacciones (conocidas como metabolismo cuando las llevan a cabo las células) podrían incluso haber precedido a la aparición de la vida en la Tierra, señala Fontaine.
Los experimentos muestran «qué ocurre con las biomoléculas cuando se las deja actuar por sí mismas», afirma Joseph Sarracena, químico orgánico de la Universidad de Ottawa que no participó en la investigación. Según añade, estos resultados sugieren que la química de la vida no es exclusiva de la vida. «Es la química de la geología».
Los perecid vivientes
Cuando realizó este descubrimiento accidental, Fontaine intentaba establecer una línea de base para el carbono en un suelo sin vida. Utilizando una jeringa estéril, los investigadores tomaban periódicamente muestras del aire de un recipiente herméticamente cerrado que contenía suelo y medían su contenido en carbono mediante un espectrómetro de masas. Después de que la radiación eliminara los microorganismos del suelo, la tasa de emisión de carbono disminuyó rápidamente, pero no desapareció. Permaneció estable durante más de 100 días.
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El tipo de recipiente lleno de tierra utilizado para los experimentos del laboratorio «representa los microcosmos en los que se desarrolló toda la historia», explica Bouquet. Foto: Clémentin Bouquet
Cuando compartió los resultados con otros investigadores, estos le aconsejaron considerarlos un artefacto experimental (una fuente de error que no merecía la pena investigar) y seguir adelante. Pero él no pudo hacerlo. Necesitaba comprender si un proceso metabólico que solo se conocía en células biológicas (una secuencia cuidadosamente orquestada de reacciones químicas que requiere varias moléculas y enzimas) estaba teniendo lugar en un suelo estéril. Para averiguar qué estaba ocurriendo, su equipo añadió una pequeña cantidad de enzimas extraídas de cultivos de levadura. Inmediatamente, las emisiones de carbono del suelo aumentaron bruscamente. Especularon que esto se debía a que las enzimas habían acelerado una reacción que ya estaba produciéndose.
Convencer a la comunidad científica, sin embargo, fue una tarea ardua. Cuando Fontaine envió el manuscrito a diversas revistas, algunos revisores fueron «muy positivos, mientras que otros mostraron una gran desconfianza, especialmente respecto a la esterilidad del suelo», recuerda. En 2013, los resultados se publicaron en la revista
Biogeosciences. Aun así, Fontaine no logró quedarse tranquilo. Afectado por la dureza de las revisiones, decidió demostrar de forma concluyente que sus muestras de suelo irradiado seguían libres de vida. Durante la década siguiente, su laboratorio fue avanzando de manera intermitente en esa obsesión.
Consideraron la posibilidad de que el suelo no estuviera realmente perecid e intentaron destruirlo con dosis aún mayores de radiación, presión y calor. Aun así, el suelo continuó emitiendo carbono durante meses.
Mediante microscopía electrónica, Benoit Kéraval, entonces estudiante de doctorado en el laboratorio de Fontaine, encontró células en el suelo irradiado. Sin embargo, las técnicas de tinción no revelaron moléculas de ARN ni de ADN, lo que indicaba que las células estaban inequívocamente perecid. Cuando añadieron microorganismos de forma experimental para simular una contaminación, las células recolonizaron rápidamente el microcosmos del suelo y liberaron mucho más dióxido de carbono. Por tanto, lo que observaban en la muestra esterilizada probablemente no era consecuencia de unas medidas antisépticas insuficientes.
En 2018, cuando Clémentin Bouquet se incorporó al laboratorio, el equipo ya confiaba en sus hallazgos y estaba preparado para investigar los mecanismos subyacentes.
Electrones en el suelo
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Durante seis años, Bouquet y Kéraval estudiaron dos conjuntos de muestras selladas e irradiadas: uno de suelo normal y otro suplementado con glucosa. Durante 142 días tomaron muestras de aire periódicamente y observaron que la tasa diaria de emisión de dióxido de carbono disminuía, pero no desaparecía, tal como había ocurrido anteriormente. Después, las muestras permanecieron más de 1.000 días en una incubadora mientras los investigadores se centraban en otros experimentos relacionados con el procesamiento y almacenamiento de carbono por los microorganismos del suelo.
Cuando volvieron a medir las muestras, en los días 1.606 y 2.442, las emisiones se habían ralentizado aún más, pero el suelo seguía respirando. Las muestras enriquecidas con glucosa mostraron tasas de emisión más elevadas, lo que reforzó la sospecha de Fontaine de que catalizadores no biológicos presentes en el suelo pueden inducir reacciones semejantes a la degradación metabólica de los azúcares.
Durante el metabolismo, los azúcares se descomponen en moléculas de carbono más pequeñas que alimentan el ciclo de Krebs, una serie de reacciones en las que se extraen electrones de alta energía de moléculas ricas en carbono. Los electrones liberados por el ciclo de Krebs pasan después a través de otro conjunto de reacciones que consumen oxígeno. Para algunos investigadores, resultaba difícil aceptar que este proceso pudiera producirse fuera de una célula. Fontaine necesitaba demostrar que el suelo podía desempeñar una función equivalente.
Diseñó una pila de combustible capaz de detectar electrones desplazándose a través del suelo en forma de corriente eléctrica. Su equipo añadió suelo que había sido irradiado casi cinco años antes y cerró el circuito. A través del suelo circuló una corriente varias veces superior a la observada en el sistema de control, que contenía una solución salina. Según Fontaine, el experimento demostraba que el suelo estéril puede sostener un flujo de electrones indicativo de procesos semejantes al metabolismo aerobio del ciclo de Krebs.
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Cuando Clémentin Bouquet se unió al laboratorio en 2018, codirigió un experimento de seis años que sugiere que la bioquímica similar a la de la vida tiene lugar incluso en suelos estériles. Foto: Öykü Ataytür
Durante mucho tiempo se consideró que el ciclo de Krebs no podía producirse fuera del entorno controlado de una célula, repleta de enzimas que mantienen el sistema en funcionamiento y aumentan la probabilidad de que las biomoléculas entren en contacto entre sí. En una prepublicación de 2025 depositada en
bioRxiv, Fontaine y sus colaboradores informan de la observación de cuatro de las ocho moléculas intermediarias conocidas del ciclo de Krebs en muestras de suelo estéril con seis meses de antigüedad. Muchas de estas moléculas se formaron después de la irradiación.
Según los autores, sus resultados sugieren que los agregados de suelo pueden catalizar estas reacciones incluso en ausencia de vida.
¿Un origen para la vida?
Para Joshua Schimel, ecólogo de suelos de la Universidad de California en Santa Bárbara, los hallazgos de Fontaine no resultaron demasiado sorprendentes. «La glucosa, de forma natural, durante su oxidación, va a generar algunos de estos intermediarios del ciclo de Krebs», señala. Además, muchos suelos son ricos en óxidos de hierro y de aluminio, que pueden catalizar esta conversión, añade.
La idea de que los metales pueden catalizar reacciones bioquímicas es fundamental en una teoría sobre el origen de la vida que ha cobrado fuerza durante la última década. Metales como el hierro y el zinc se encuentran en el núcleo de muchas de las enzimas más antiguas presentes en los seres vivos. Algunos investigadores, entre ellos Sarracena, creen que pudieron catalizar estas reacciones antes de la aparición de la vida. Diversos estudios, incluido el suyo, sugieren que las reacciones químicas responsables de degradar y construir derivados de la glucosa (normalmente asociadas a los organismos vivos) podrían haber existido antes que las enzimas y los genes que las hacen posibles en las células actuales.
«Un pequeño grupo de investigadores, entre los que me incluyo, pensamos que deberíamos organizar nuestras ideas sobre la vida de otra manera: deberíamos situar el metabolismo en la base de lo que hace la vida, y considerar los genes como un mecanismo de control de nivel superior», afirma Sarracena.
Las reacciones metabólicas sin células podrían ser mucho más frecuentes de lo que se pensaba y no requerir condiciones especiales para iniciarse, señala Markus Ralser, bioquímico del Hospital Universitario Charité de Berlín, quien describió algunas de las primeras reacciones metabólicas sin enzimas.
«Esto encaja bastante bien con mi manera de pensar sobre cómo comenzó el metabolismo durante la evolución», dice refiriéndose al nuevo trabajo. «Si fuera algo muy difícil de lograr, el planeta no estaría lleno de vida en la actualidad». No obstante, esta idea se complica por las condiciones de baja concentración de oxígeno que existían cuando surgió la vida.
