La coalescencia espontánea de las moléculas que llevaron a la vida en la tierra primordial, Hace unos 4 mil millones de añosfinalmente puede haberse observado en un laboratorio.
Replicando las condiciones probables de nuestro planeta recién nacido, los químicos se han unido a ARN y aminoácidos, el primer paso crucial que eventualmente conduciría a la proliferación de organismos vivos que se arrastran por toda la Tierra hoy.
El trabajo experimental podría producir pistas importantes sobre los orígenes de una de las relaciones biológicas más importantes: la entre los ácidos nucleicos y las proteínas.
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“La vida hoy usa una máquina molecular inmensamente compleja, el ribosoma, para sintetizar proteínas. Esta máquina requiere instrucciones químicas escritas en el ARN mensajero, que lleva la secuencia de un gen desde el ADN de una célula al ribosoma. El ribosoma entonces, al igual que una línea de ensamblaje de fábrica, lee este ARN y vincula los aminoácidos, uno por uno, para crear una proteína”. explica el químico Matthew Powner de University College London.
“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”.
Aunque sabemos que la vida debe haberse escapado de la exudación primordial de la Tierra, después de todo, aquí estamos, los científicos no están tan seguros de cómo Sucedió. Una escuela de pensamiento creciente invierte en ARN como un ácido nucleico autorreplicante, que, que, Gracias a su habilidad Para realizar también un trabajo mecánico, puede catalizar otras reacciones químicas. Esto se conoce como el Mundo de ARN hipótesis.
Las proteínas no pueden autorreplicarse; Las instrucciones para su secuenciación exacta de aminoácidos están codificadas en secuencias de ácido nucleico, como el ARN.
Entonces, mientras que las proteínas juegan un papel necesario en muchos procesos biológicos, las moléculas de ácido nucleico proporcionan una plantilla crucial para su producción. Aún así, esto significa que los dos componentes moleculares habrían necesitado encontrar una manera de unirse en las condiciones empapadas y humeantes de la tierra temprana.
“La vida se basa en la capacidad de sintetizar proteínas: son las moléculas funcionales clave de la vida. Comprender el origen de la síntesis de proteínas es fundamental para comprender de dónde proviene la vida”. Powner dice.
“Nuestro estudio es un gran paso hacia este objetivo, que muestra cómo el ARN podría haber llegado a controlar la síntesis de proteínas”.
Se han hecho muchos intentos para replicar la coalescencia natural de aminoácidos y ARN. Este proceso requiere un mediador de alta energía, y los estudios anteriores han encontrado que algunas moléculas altamente reactivas no son adecuadas para este propósito, ya que tienden a descomponerse en agua, lo que lleva a los aminoácidos a reaccionar entre sí en lugar de con el ARN.
Dirigido por el químico Jyoti Singh de University College London, el equipo de investigación tomó sus señales de biología. Como mediador, intentaron un tioesterun compuesto de alta energía y altamente reactivo que contiene carbono, oxígeno, hidrógeno y azufre- cuatro de los seis elementos que se cree que son vitales para la vida.
Se sabe que los tioestres juegan un papel intermediario clave En algunos procesos biológicos, y se cree que fueron abundantes en la ‘sopa orgánica primordial’. Algunos científicos creen que su proliferación precedió al mundo del ARN, conocido como el Hipótesis del mundo de Thioester.
En su sopa orgánica simulada, los investigadores encontraron que el tioester proporcionaba la energía externa necesaria para permitir que el aminoácido se uniera al ARN, un avance bastante significativo que unifica claramente las dos hipótesis.
“Nuestro estudio une dos teorías de origen prominente de la vida: el ‘mundo de ARN’, donde se propone que el ARN auto-replicante sea fundamental, y el ‘mundo de los tioester’, en el que los tioestres son vistos como la fuente de energía para las primeras formas de vida”, “, Powner dice.
Para ser claros, todavía estamos bastante lejos de tener una comprensión detallada e integral de los orígenes de la vida. La nueva investigación muestra que es posible que estos componentes se unan con un mediador de alta energía; El siguiente paso es ver si el ARN se unirá preferentemente a los aminoácidos específicos que facilitarían la aparición del código genético.
“Imagine el día en que los químicos podrían tomar moléculas simples y pequeñas, que consisten en átomos de carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y azufre, y de estas piezas de LEGO forman moléculas capaces de auto-replicación. Este sería un paso monumental hacia la cuestión del origen de la vida”. Singh dice.
“Nuestro estudio nos acerca a ese objetivo al demostrar cómo dos piezas químicas de LEGO primordiales (aminoácidos activados y ARN) podrían haber construido péptidos, cadenas cortas de aminoácidos que son esenciales para la vida”.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.