La vida funciona con proteínas, grandes cadenas de aminoácidos que mantienen nuestros cuerpos funcionando. Sin embargo, durante décadas, los científicos se han preguntado cómo se crearon por primera vez para establecer la vida biológica en movimiento hace 4 mil millones de años. Basado en un experimento reciente que usó una química simple, la respuesta ahora puede estar en nuestras manos.
Un nuevo estudiar publicado en Naturaleza ha demostrado cómo la síntesis de proteínas puede haber sido iniciada por una asociación entre aminoácidos y ARN. Al recrear parcialmente las reacciones químicas entre estos dos ingredientes de la vida en el agua, los investigadores han hecho un gran avance en la búsqueda de comprender los orígenes de la vida en los lagos y las piscinas primordiales de la Tierra temprana.
Construyendo la vida con aminoácidos
Los aminoácidos se conocen comúnmente como los “bloques de construcción de la vida”. Fiel a su título, deben crear las proteínas vitales que proporcionan soporte estructural para las células. Pero mientras alrededor de 500 aminoácidos han sido identificados en la naturaleza, solo 20 de ellos se usan en organismos vivos para construir proteínas.
Las proteínas no solo brotan de aminoácidos orgánicamente. Más bien, se necesita ARN (ácido ribonucleico) para transportar instrucciones químicas desde el ADN de una célula hasta el ribosoma, que luego lee el ARN y une los aminoácidos. Como estos aminoácidos están unidos, establecen las bases para la vida.
Se convierten en cadenas cortas de aminoácidos péptidos y polipéptidos ligeramente más largos, pero las cosas comienzan a intensificarse cuando cientos de aminoácidos se conectan para formar proteínas cada vez más complejas. Estas proteínas mantienen casi cada pequeña función en el cuerpo de un organismo, hasta el nivel celular.
Proporcionar energía para la síntesis de proteínas
¿Cómo comenzaron los aminoácidos a sintetizar proteínas en primer lugar? Esa es una pregunta que los científicos han estado reflexionando durante años. Sin embargo, el nuevo estudio ha dado un gran salto para determinar cómo puede haber sido la etapa más temprana de este proceso hace 4 mil millones de años. La clave, según los investigadores, es cómo el ARN se unió a los aminoácidos, lo que eventualmente conduciría a la síntesis de proteínas.
“Hemos logrado la primera parte de ese proceso complejo, utilizando una química muy simple en el agua a pH neutro para vincular los aminoácidos con el ARN. La química es espontánea, selectiva y podría haber ocurrido en la tierra temprana”, dijo el autor principal Matthew Powner, profesor de química orgánica en el University College London, en un declaración.
Los intentos anteriores de unir aminoácidos y ARN, según los investigadores, usaron moléculas altamente reactivas que se descomponen en agua y harían que los aminoácidos reaccionen entre sí en lugar de unirse al ARN.
Con la esperanza de evitar este resultado, los investigadores recurrieron a Thioester, un compuesto químico de alta energía que juega un papel crucial en los procesos bioquímicos como el metabolismo. Los tioestres derivan de la coenzima A, un químico que se encuentra en todas las células vivas. Incluso hay una teoría del “mundo de los tioester”, que afirma que los tocadores fueron las principales fuentes de energía para las primeras formas de vida.
Los primeros pasos de la vida en la tierra
Para formar los tioestres, los aminoácidos tuvieron que reaccionar con un compuesto con azufes llamado Pantheine, que se puede sintetizar en condiciones similares a las que existieron durante la historia temprana de la Tierra.
Los investigadores dicen que las reacciones que facilitaron, vistas con MRI y técnicas de espectrometría de masas, podrían haber tenido lugar en piscinas o lagos de agua en la tierra temprana (no habrían ocurrido en los océanos ya que las concentraciones de productos químicos estarían demasiado diluidos).
Estas reacciones probadas en el estudio demuestran que los tioestres probablemente fueron esenciales para conectar aminoácidos y ARN, llenando lo que pudo haber sido el primer paso en el comienzo de la vida. La investigación futura tendrá que abordar el resto del proceso, como cómo se desarrollaron los ribosomas y cómo se sintetizaron las proteínas completamente sintetizadas una vez que se unieron el ARN y los aminoácidos.
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