Un nuevo estudio demuestra cómo las proteínas pudieron formarse antes de que existieran las células, resolviendo un enigma científico de décadas.
Fuente: Infobae
Científicos británicos aseguran haber resuelto uno de los misterios más antiguos de la biología: cómo se formaron las primeras proteínas en la Tierra primitiva, un descubrimiento que podría explicar el origen mismo de la vida.
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En un estudio publicado el pasado miércoles en la revista Nature, investigadores de University College London demostraron cómo las moléculas de ARN (ácido ribonucleico) y los aminoácidos pudieron combinarse mediante interacciones puramente aleatorias para formar proteínas, las moléculas esenciales que ejecutan prácticamente todas las funciones celulares.
“Hemos logrado la primera parte de ese proceso complejo, utilizando química muy simple en agua a pH neutro para unir aminoácidos al ARN”, declaró en un comunicado Matthew Powner, químico de University College London y coautor del estudio. “La química es espontánea, selectiva y podría haber ocurrido en la Tierra primitiva”.
El dilema del huevo y la gallina
El hallazgo aborda un problema fundamental que ha desconcertado a los científicos durante más de cinco décadas: las células no podrían existir sin proteínas, pero las proteínas se crean dentro de las células. Es un dilema clásico del huevo y la gallina que ha dificultado la comprensión de cómo surgió la vida.
Las proteínas son moléculas complejas responsables del crecimiento y supervivencia de los organismos, desde la formación de huesos hasta el soporte inmunológico. Sin embargo, estas moléculas no se replican por sí mismas, sino que son creadas dentro de una compleja máquina molecular celular llamada ribosoma, basándose en instrucciones transportadas por el ARN.
“Las proteínas no pueden replicarse a sí mismas y se construyen a partir de planos proporcionados por ácidos nucleicos como el ADN y el ARN, que instruyen a los aminoácidos para que se ensamblen”, explica el estudio.
Una reacción química espontánea
Los investigadores centraron su atención en una molécula reactiva llamada pantetina, que ya es conocida por su papel crucial en el metabolismo. En un estudio previo, el equipo había descubierto que estos compuestos probablemente abundaban en los lagos de la Tierra primitiva.
Cuando mezclaron pantetina y aminoácidos en una solución acuosa, el equipo descubrió que los aminoácidos reaccionaron con el compuesto para crear otra sustancia química llamada aminoacil-tiol. Este tiol, demostraron posteriormente, se combinó con ARN flotante libre en agua a pH neutro para iniciar una reacción que transfirió los aminoácidos al ARN, uniéndolos.
“En un escenario donde tienes aminoácidos, donde tienes moléculas de ARN, si tienes tioles —moléculas de azufre— esto es, creo, casi inevitable que este tipo de proceso pueda ocurrir”, declaró Powner al Washington Post.
Condiciones de la Tierra primitiva
Los ingredientes básicos y las condiciones necesarias para este proceso —en agua— se cree que estuvieron presentes en la Tierra hace aproximadamente 4 mil millones de años, proporcionando pistas sobre cómo pudo haberse iniciado la vida temprana o cómo podría surgir en otros planetas.
“Parece bastante probable” que esta reacción habría estado ocurriendo en la Tierra primitiva, según Powner, cuyo laboratorio investiga los procesos químicos que conducen a la vida, explorando mecanismos clave observados en todos los organismos vivos.
El proceso podría haber tenido lugar en pozas o lagos en la Tierra primitiva, ya que las concentraciones de los químicos probablemente habrían sido demasiado diluidas en los océanos para permitir estas reacciones.
Implicaciones y limitaciones
Aaron Goldman, biólogo del Oberlin College que no participó en el estudio, destacó la importancia del descubrimiento. “Esto identifica una química nueva e intrigante que arroja luz sobre un posible precursor” del proceso de síntesis de proteínas, señaló al Post.
La evidencia evolutiva indica que este proceso de síntesis de proteínas “es la característica más antigua de la biología molecular que aún se encuentra en nuestras células hoy”, agregó Goldman.
Sin embargo, el estudio también presenta limitaciones. La pantetina crucial para hacer que todo esto funcione no se habría encontrado en concentraciones suficientemente altas en los océanos primordiales de la Tierra, donde muchos científicos creen que pudo haberse originado la vida, sino solo en cuerpos de agua dulce más pequeños, donde estaría menos diluida.
Además, Nick Lane, químico especialista en el origen de la vida en UCL que no participó en el estudio, advirtió que las cadenas de aminoácidos que se están produciendo son aleatorias y caóticas, a diferencia de los arreglos ordenados producidos por los ribosomas.
“Todavía no han resuelto ese problema”, señaló Lane a la revista Science.
A pesar de estas limitaciones, el descubrimiento representa un avance significativo en la comprensión de cómo pudo haber surgido la vida. Los investigadores creen que con miles de millones de años para que estos químicos interactúen, los procesos aleatorios eventualmente podrían haber dado lugar a formas de vida más organizadas.
El estudio también tiene implicaciones para la búsqueda de vida en otros planetas, ya que las condiciones y ingredientes básicos identificados podrían existir en mundos similares a la Tierra primitiva.