Un equipo de químicos de la institución Scripps Research acaba de hacer público un descubrimiento que refuerza una nueva y sorprendente teoría sobre el origen de la vida en la Tierra.
En un artículo publicado en la revista « Angewndte Chemie», los investigadores, en efecto, han demostrado que un compuesto simple llamado diamidofosfato (DAP), presente en nuestro planeta antes de que en él surgiera la vida, podría haber entretejido químicamente los pequeños bloques de construcción de ADN (los llamados desoxinucleótidos) en auténticas hebras de ADN primordial.
El hallazgo es el último de una serie de descubrimientos en los últimos años, algunos realizados por el mismo equipo de científicos, que apuntan a la posibilidad de que el ADN y su «primo» químico, el ARN, surgieran a la vez como productos de reacciones químicas similares, y que las primeras moléculas capaces de replicarse, que estrenaron la vida en la Tierra, eran mezclas de los dos.
ADN y ARN, las moléculas de la vida
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que contiene toda la información genética hereditaria que sirve como «manual de instrucciones» para que los diferentes organismos se desarrollen, vivan y se reproduzcan. Por su parte el ARN (ácido ribonucleico) es el que permite que la información genética contenida en el ADN sea «comprendida» por las células, transmitiendo la información contenida en el ADN. Está compuesto por una cadena simple, al contrario del ADN, que tiene una doble cadena.
Hasta ahora, la hipótesis dominante era la del «mundo del ARN», según la cual los primeros organismos capaces de replicarse estaban basados únicamente en ARN, y que el ADN sólo surgió más tarde, como un producto generado por las formas de vida de ARN.
«Nuestro hallazgo —explica Ramanarayanan Krishnamurthy, autor principal del estudio— es un importante paso hacia el desarrollo de un modelo químico detallado de cómo se originaron las primeras formas de vida en la Tierra».
El mundo del ARN
Krishnamurthy y sus colegas llevan años dudando de la hipótesis del «mundo del ARN», en parte porque sus moléculas pueden haber sido «demasiado pegajosas» como para dividirse y convertirse así en las primeras con capacidad de replicación.
Una hebra de ARN, en efecto, puede atraer con facilidad a otros bloques de construcción de ARN individuales, que se adhieren a ella para formar una nueva hebra que es una especie de imagen especular de la primera: cada bloque de construcción en la nueva cadena se une a su bloque de construcción complementario en la hebra original. Si la nueva hebra consigue desprenderse de la original y, mediante el mismo proceso, empezar a crear plantillas de otras hebras nuevas, entonces habrá logrado la hazaña de la autorreplicación que subyace a la vida.
Pero ahí es precisamente donde reside el problema. Si bien las hebras de ARN son muy buenas a la hora de crear nuevas hebras complementarias, no lo son tanto a la hora de separarse de ellas, es decir, de replicarse. Y a pesar de que es cierto que los organismos modernos producen enzimas que pueden obligar a las hebras complementarias a separarse de las originales, lo que permite la replicación, no está nada claro cómo ese proceso pudo haber tenido lugar hace 4.000 millones de años, en un mundo en el que las enzimas aún no existían.
¿La solución? Hebras mixtas
En estudios anteriores, Krishnamurthy y sus colegas ya habían demostrado que otro tipo de hebras «quiméricas», hechas en parte de ARN y en parte de ADN, habrían podido solucionar el problema, ya que serían capaces de fabricar hebras complementarias «menos pegajosas» y que, por lo tanto, se separarían con mayor facilidad.
¿Pero existían esas hebras quiméricas hace 4.000 millones de años? Según Krishnamurthy la respuesta es que sí. En trabajos anteriores, en efecto, el investigador también demostró que los bloques de construcción de ARN y ADN podrían haber surgido al mismo tiempo y en condiciones químicas muy similares en la Tierra primitiva.
Los ladrillos del ARN
Por último, el equipo de Krishnamurthy también descubrió, en 2017, que el compuesto orgánico DAP podría haber desempeñado un papel fundamental a la hora de modificar los primeros «ladrillos» de ARN (los ribonucleósidos), y unirlos para formar las primeras hebras de ARN.
Y ahora, el nuevo estudio muestra que el DAP también podría haber hecho lo mismo, en condiciones similares, con los desoxinucleósidos de ADN.
«Ahora que entendemos mejor cómo una química primordial pudo haber producido los primeros ARN y ADN —explica el investigador— podemos empezar a usarla en mezclas de componentes básicos de ribonucleósidos y desoxinucleósidos (ARN y ADN) para ver qué moléculas quiméricas se forman y si pueden autoreplicarse y evolucionar».
En resumen, un nuevo mecanismo químico que supone un importante paso en la comprensión de cómo la vida pudo llegar a surgir en la Tierra a partir de una serie de «ladrillos» originalmente separados.
Los investigadores, por otra parte, señalan que su trabajo puede tener también importantes aplicaciones prácticas. Entre ellos, la síntesis artificial de ADN y ARN (por ejemplo en la técnica PCR que subyace a los test de COVID-19), que representa un enorme negocio global, depende de enzimas que son relativamente frágiles y tiene, por lo tanto, muchas limitaciones. Los métodos químicos libres de enzimas, dice Krishnamurthy, serían mucho más robustos a la hora de producir ADN y ARN.
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