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Más cerca de entender el origen de la vida
Alberto González Fairén

Moléculas sencillas, radiación UV y catalizadores químicos minerales podrían estar en el origen de ácidos nucleicos, proteínas y lípidos.
l proceso por el cual la vida se originó en la Tierra continúa siendo en gran parte un tema sin resolver. La vida precisa de una molécula capaz de portar y guardar información genética, del tipo del ADN y el ARN (Figura 1); y esta molécula debe ser capaz de transmitir las órdenes precisas para fabricar proteínas, que son las que formarán la estructura de los seres vivos. El problema es que las células modernas no tienen la capacidad de copiar el ADN o el ARN sin la ayuda de proteínas. Por si todo este complicado puzle no fuera lo bastante enigmático, otros dos problemas persisten. Por un lado, la célula precisa de una maquinaria metabólica muy concreta para producir energía a partir de los nutrientes de su entorno. Y, por otro lado, ninguna de estas moléculas que forman parte de las células vivas hoy son capaces de hacer su trabajo sin la cooperación de los lípidos, que son los que forman las membranas celulares precisas para aglutinar toda la maquinaria biológica de la célula, y proveer así de un espacio discreto y aislado para el funcionamiento cooperativo de todas las moléculas metabólicas (Figura 2).

Durante los últimos años, se han propuesto dos hipótesis principales para intentar solucionar este problema. Por un lado, la hipótesis del “Mundo ARN” sugiere que el ARN fue el pionero, ya que no solamente es capaz de transportar información genética, sino que además puede comportarse como un catalizador químico análogo a las proteínas. Por otro lado, la hipótesis “metabólica” afirma que catalizadores metálicos simples, abundantes en ciertos minerales, podrían haber generado una solución de compuestos orgánicos que podrían haber evolucionado hasta originar el resto de las biomoléculas. En ambos casos, se asume un proceso secuencial, en el que unas biomoléculas preceden y originan a las demás.
Estructura del ADN y el ARN
Figura 1: Estructura del ADN y el ARN. (Wikipedia) Click para ampliar!
Bicapa lipídica formando una estructura vesicular
Figura 2: Bicapa lipídica formando una estructura vesicular.
(I. Carrero y A. Herráez)
El pasado mes de abril, un equipo dirigido por John Sutherland, de la Universidad de Cambridge, propuso una solución para, al menos, parte de este rompecabezas. En sus investigaciones, describen un par de compuestos sencillos, que habrían sido abundantes en la Tierra primitiva, y que podrían haber originado una red de reacciones químicas básicas capaces de producir las tres clases fundamentales de biomoléculas a la vez: ácidos nucleicos, aminoácidos y lípidos. Por lo tanto, la mayoría de los constituyentes fundamentales de los seres vivos se podrían haber originado y ensamblado al mismo tiempo y en un mismo entorno geológico, como resultado de mínimas variaciones en una química común.

La historia se remonta a 2009. Entonces, el equipo de Sutherland propuso que dos moléculas relativamente simples, el acetileno y el formaldehído, pueden experimentar una serie de reacciones químicas capaces de generar dos de los cuatro nucleótidos que forman el ARN. De esta forma, el ARN se podría haber formado en la Tierra primitiva. Sin embargo, otros investigadores pusieron en duda el descubrimiento alegando que tanto el acetileno como el formaldehído son ya moléculas muy complejas en sí mismas, y que habría que explicar su origen.

Ahora, el equipo de Sutherland ha utilizado moléculas mucho más sencillas, como el HCN y el H2S, y las ha irradiado con radiación ultravioleta, y han sido capaces de formar no sólo ARN, sino también aminoácidos y lípidos. Además, en sus experimentos no aparecen cantidades significativas de mezclas de compuestos irrelevantes para la biosíntesis, como los aminoácidos no formadores de proteínas que se observan en los experimentos clásicos de Miller-Urey (Figura 3).
Formación de biomoléculas...
Figura 3: Formación de biomoléculas en el
experimento de Urey y Miller.
El HCN es abundante en los cometas, que sabemos que impactaron con relativa frecuencia sobre la Tierra primitiva, proveyendo además de agua y energía (Figura 4). El H2S era un producto volcánico común, y la radiación UV bañaba la superficie de la Tierra antes de la acumulación de ozono. Como catalizadores, los minerales metálicos eran comunes también sobre la Tierra primitiva.

Sutherland y sus colaboradores advierten que las reacciones químicas que pueden conducir a la formación de las diferentes biomoléculas son muy distintas, y que precisarían diferentes catalizadores metálicos. Por lo tanto, es lícito imaginar que las distintas reacciones no habrían tenido lugar exactamente en el mismo punto de la superficie. Probablemente, las pequeñas variaciones químicas entre unos lugares y otros sobre la superficie de la Tierra primitiva habrían favorecido la creación de unas biomoléculas u otras en diferentes lugares. El agua de lluvia y la escorrentía superficial habrían llevado los diferentes componentes hasta una misma cuenca evaporítica o “sopa primordial”. ¿Se originó así la vida? No tenemos la certeza absoluta pero, por primera vez, disponemos de una solución al problema basada en una química común para todas las biomoléculas.
Representación artística del impacto...
Figura 4: Representación artística del impacto de un
cometa sobre la Tierra primitiva.
 
 
Madrid, España, 11 de Mayo de 2015.
 
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