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“Resuelto el dilema del huevo y la gallina”: Según químicos alemanes

Thomas Carell es un químico de la Ludwig Maximilian Universidad de Munich, Alemania, y propone un nuevo paradigma sobre el origen de la vida


Según un nuevo concepto presentado por químicos alemanes, una nueva especie molecular compuesta de ARN y péptidos (que están formados por la unión de un número reducido de aminoácidos) puso en marcha la evolución de la vida hacia formas más complejas.

Investigar la cuestión de cómo pudo surgir la vida hace mucho tiempo en la Tierra primitiva es uno de los desafíos más fascinantes para la ciencia. ¿Qué condiciones deben haber prevalecido para que se formaran los componentes básicos de una vida más compleja? Una de las principales respuestas se basa en la llamada idea del mundo del ARN, que el pionero de la biología molecular Walter Gilbert formuló en 1986.

La hipótesis sostiene que los nucleótidos, los componentes básicos de los ácidos nucleicos A, C, G y U, surgieron de la sopa primordial, y que luego se formaron moléculas cortas de ARN a partir de los nucleótidos. Estos llamados oligonucleótidos ya eran capaces de codificar pequeñas cantidades de información genética.

Sin embargo, como tales moléculas de ARN monocatenario también podrían combinarse en cadenas dobles, esto dio lugar a la posibilidad teórica de que las moléculas pudieran replicarse a sí mismas, es decir, reproducir. Solo dos nucleótidos encajan juntos en cada caso, lo que significa que una cadena es la contraparte exacta de otra y, por lo tanto, forma la plantilla para otra cadena.

En el curso de la evolución, esta réplica podría haber mejorado y en algún momento producido una vida más compleja. “La idea del mundo del ARN tiene la gran ventaja de que esboza una vía por la que pueden surgir biomoléculas complejas como los ácidos nucleicos con propiedades catalíticas optimizadas y, al mismo tiempo, de codificación de información”, expresó en un comunicado el químico de (LMU) Ludwig Maximilian University of Munich, Thomas Carell.

El material genético, tal como se entiende hoy en día, está formado por cadenas dobles de ADN, una forma de macromolécula ligeramente modificada y duradera compuesta de nucleótidos. Sin embargo, la hipótesis no está exenta de problemas. Por ejemplo, el ARN es una molécula muy frágil, especialmente cuando se alarga.

Cecilia Williams, professor at the Science for Life Laboratory, demonstrates how she tests samples for RNA on November 5, 2020 in Solna, near Stockholm. - Researchers have been testing wastewater from three facilities in Stockholm since mid-April after studies showed that remnants of the novel coronavirus could be detected in sewage water. The sewage water testing could help provide important insights into the spread and prevalence of the disease without the need for expensive widespread individual tests. (Photo by Jonathan NACKSTRAND / AFP)
El estudio se hizo en Munich, Alemania. - Foto: AFP

Además, no está claro cómo pudo producirse la unión de las moléculas de ARN con el mundo de las proteínas, para lo cual el material genético, como se sabe, proporciona los planos. Como se establece en un nuevo artículo publicado en Nature, el grupo de trabajo de Carell descubrió una manera en la que podría haber ocurrido esta vinculación.

Para entender, se debe echar otro vistazo más de cerca al ARN. En sí mismo, el ARN es una macromolécula complicada, de las cuatro bases canónicas A, C, G y U, que codifican la información genética, también contiene bases no canónicas, algunas de las cuales tienen estructuras muy inusuales.

Estos nucleótidos que no codifican información son muy importantes para el funcionamiento de las moléculas de ARN. Actualmente, se conocen más de 120 nucleósidos de ARN modificados de este tipo, que la naturaleza incorpora a las moléculas de ARN. Es muy probable que sean reliquias del antiguo mundo del ARN.

El grupo de Carell descubrió ahora que estos nucleósidos no canónicos son el ingrediente clave, por así decirlo, que permite que el mundo del ARN se conecte con el mundo de las proteínas. Algunos de estos fósiles moleculares pueden, cuando se encuentran en el ARN, “adornarse” con aminoácidos individuales o incluso con pequeñas cadenas de ellos (péptidos), según Carell.

Esto da como resultado pequeñas estructuras peptídicas de ARN quiméricas cuando los aminoácidos o péptidos están presentes en una solución simultáneamente junto con el ARN. Los antiguos nucleósidos fósiles son, por lo tanto, algo parecidos a los núcleos del ARN, formando un núcleo sobre el que pueden crecer largas cadenas peptídicas.

Una de las máquinas de ARN más complicadas, es responsable en cada célula de traducir la información genética en proteínas funcionales. “El mundo de los péptidos de ARN resuelve el problema del huevo y la gallina”, expresó Carell. “La nueva idea crea una base sobre la cual el origen de la vida gradualmente se vuelve explicable”.

*Con información de Europa Press