La hipótesis del mundo del ARN postula que las moléculas formadas por ácidos ribonucleicos (ARN) son responsables de impulsar la evolución y toda la vida en la Tierra, y los científicos acaban de descubrir una nueva evidencia crucial que la respalda.
Descubrir cómo se formó la vida compleja a partir de simples componentes químicos es un desafío enorme al que los científicos han estado enfrentando durante años.
Una de las dudas persistentes sobre la hipótesis del mundo del ARN ha sido que las moléculas de ARN capaces de copiarse a sí mismas (y por tanto generar vida) son demasiado grandes y sofisticadas para surgir espontáneamente.
Ingrese una molécula de ARN denominada Quite Tiny 45 (QT45), detallada en un estudio dirigido por un equipo del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) en el Reino Unido.
QT45 es lo que se llama ribozima polimerasa, un ARN que puede actuar como una enzima, acelerando reacciones químicas, para ayudar a construir moléculas a partir de plantillas genéticas.
También puede acercarse a la autorreplicación, demostraron los investigadores, copiando su cadena complementaria (una secuencia de imagen especular de la molécula de ARN original) y usando esa cadena para luego hacer una copia de sí misma en una reacción separada.
Esto aún no es una autorreplicación completa, pero es una demostración de dos pasos clave del proceso, cada uno de los cuales se completa individualmente. Y está sucediendo en una molécula que es lo suficientemente pequeña y simple como para haber existido antes de la vida misma. Una vez que el material genético puede copiarse a sí mismo, puede comenzar la vida.
“Esta investigación ofrece una idea de cómo podrían haber sido los primeros pasos de la vida y profundiza nuestra comprensión de las moléculas fundamentales que sustentan todos los sistemas vivos”, dice el bioquímico Edoardo Gianni del Laboratorio de Biología Molecular del MRC.
Hoy en día, el ARN en realidad subcontrata el trabajo de autorreplicación a las proteínas. Los científicos han demostrado anteriormente que es posible que equipos de moléculas de ARN creen copias de sí mismas, pero hasta ahora estas moléculas, preparadas en experimentos de laboratorio, han sido demasiado grandes y complejas para que sea factible que se hayan unido en el lodo primordial.
Para llegar al QT45, más simple y más pequeño, los investigadores crearon piscinas de líquido helado especialmente diseñadas. En estos grupos había un billón de secuencias de ARN, todas aleatorias y extremadamente cortas: los investigadores querían ver si alguna de estas combinaciones mostraría la capacidad de copiar y unir bloques de construcción de ARN.
Después de varias rondas de pruebas y refinamiento, surgió el QT45. Análisis y experimentos adicionales demostraron que, en condiciones optimizadas, la molécula de ARN podría sintetizarse a sí misma (en el transcurso de 72 días), así como otras plantillas de ARN de complejidad creciente: capacidad y versatilidad que son particularmente prometedoras para la hipótesis del mundo del ARN.
frameborder=”0″ enable=”accelerómetro; reproducción automática; escritura en portapapeles; medios cifrados; giroscopio; imagen en imagen; compartir web” referrerpolicy=”origen-estricto-cuando-origen-cruzado” enablefullscreen>“Al identificar un ARN pequeño, se hace mucho más probable la idea de que el ARN autorreplicante surgió espontáneamente y, gracias a su tamaño, logró copiar todo él mismo y su plantilla, a diferencia de trabajos anteriores en los que sólo se copiaban pequeñas partes”, dice Gianni.
Si bien esto no logra una autorreplicación completa, QT45 ha demostrado que puede realizar dos de los pasos más difíciles. Los investigadores todavía necesitaban algunos trucos de laboratorio para crear un ciclo completo como el que se necesitaría en la naturaleza.
A continuación, los investigadores esperan aumentar tanto la velocidad como el rendimiento del proceso de copia QT45; en este momento, se necesita un tiempo relativamente largo para crear una cantidad relativamente pequeña de material, aunque todavía estamos en las primeras etapas.
Aunque quedan desafíos por delante, ahora estamos mucho más cerca de comprender cómo pudo haberse formado la vida desde el principio y cómo podría haberse desarrollado la hipótesis del mundo de ARN.
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Estos descubrimientos también son importantes en la búsqueda de vida en otras partes del Universo. Una vez que tengamos una imagen completa de lo que provocó la aparición de sustancias químicas básicas en la Tierra, significará que los científicos podrán detectar mejor esa imagen que ocurre en lunas y planetas distantes.
“Más allá de su importancia científica, el descubrimiento también tiene implicaciones en cuanto a la probabilidad de que la vida surja espontáneamente y si procesos similares podrían ocurrir en otros planetas”, afirma Gianni.
La investigación ha sido publicada en Science.