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Nota de prensa
Un estudio sugiere que un componente del gas volcánico podría haber jugado un papel significativo en los orígenes de la vida en la Tierra.
El sulfuro de carbonilo forma enlaces peptídicos
La Jolla, CA, 7de Octubre, 2004—un grupo de científicos en el Scripps Research Institute y el Instituto Salk para estudios biológicos ha informado de una posible respuesta a una cuestión planteada hace tiempo en la investigación de los origenes de la vida en la Tierra: ¿cómo formaron los primeros aminoácidos a los primeros péptidos?
Los péptidos y las proteínas son cadenas cuyos bloques constitutivos son aminoácidos, y son una de las clases más importantes de moléculas biológicas halladas en los seres vivos en la actualidad. Cincuenta años de investigación química del origen de la vida, nos muestran que los aminoácidos bien podrían haberse formado de manera espontánea en el ambiente de la Tierra primitiva, o bien haber sido introducidos en ésta por meteoritos.
'Hay múltiples maneras de sintetizar aminoácidos”, nos dice el profesor Dr. M. Reza Ghadiri, que es miembro del Insituto Skaggs de biología química en el Scripps Research. 'pero la pregunta es ¿cómo se acoplan entre sí?'
Ghadiri y Luke Leman, que es miembro del Kellogg School of Science and Technology en Scripps Research, elaboraron una posible solución con Leslie Orgel del Salk Institute. En el número más reciente de la revista Science, Leman, Ghadiri, y Orgel sugieren que el eslabón perdido es un componente químico del gas volcánico, conocido como sulfuro de carbonilo.
El sulfuro de carbonilo está presente hoy en día en los gases volcánicos y en las emisiones volcánicas submarinas, y ya que estos fenómenos geológicos eran elementos destacados en la Tierra primitiva, es razonable asumir por tanto que el gas estaba presente.
En su informe, los científicos demuestran que el gas puede desencadenar una vigorosa reacción química que bajo condiciones acuosas templadas forma péptidos. En el plazo de minutos después de introducir el gas en un recipiente de reacción que contiene aminoácidos, observaron una alta producción de di, tri y tetrapéptidos. Llevaron a cabo la reacción en presencia de aire, en ausencia de éste, con o sin otros ingredientes como iones de metales, observando que los péptidos se formaban fácilmente bajo todas esas condiciones.
'En realidad, es un proceso altamente eficiente', dice Ghadiri. 'lo que plantea una importantísima pregunta para la cual no disponemos de una buena respuesta'.
La vida – lo que conocemos, y lo que no
La pregunta de cómo se originó la vida es una de las lagunas más interesantes de nuestro conocimiento –interesante quizá porque sabemos aproximadamente cuando sucedió, pero desconocemos cómo ocurrió.
Los fósiles más antiguos hallados por los científicos son los estromatolitos –grandes aglomerados de cianobacterias que crecieron abundantemente en el mundo antiguo hace alrededor de 3.500 millones de años, en lo que en la actualidad es el oeste de Australia. Aquellas evolucionaron probablemente de alguna forma de vida más sencilla, ya que, como toda la vida actual, las cianobacterias son organismos vivos altamente sofisticados –con paredes celulares, metabolismo complejo, y genes de ADN. La pregunta de los orígenes de la vida es :¿qué hubo antes de los estromatolitos?
La investigación de los orígenes de la vida ha sugerido la idea de un mundo antiguo de ARN –un mundo en el que los genes de ARN almacenaban la información genética (papel desarrollado hoy por el ADN), llevaban a efecto la química necesaria para la vida, y formaban las estructuras físicas esenciales para ésta (papel desarrollado hoy en día fundamentalmente por las proteínas).
¿Pero de donde surgió ese mundo de ARN?
'Quien crea poseer la solución a este problema –el del origen de la vida- es un pobre iluso”, dice Orgel.
'Pero' añade, 'quien piense que se trata de un problema sin solución, se engaña igualmente”.
Una posible aproximación al problema de los orígenes de la vida es abordar la pregunta de manera científica, en lugar de histórica -¿cómo puede surgir la vida? En lugar de ¿cómo surgió la vida?. Para abordar esto, los científicos intentan determinar de manera experimental qué resulta factible químicamente, y qué pudo haber ocurrido en la Tierra prebiótica.
Una posibilidad, sugerida en los años 20 por el científico ruso A.I. Oparin, es que la vida surgió en sus formas más primitivas a partir de minerales, metales y los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno que -con la violencia de la energía del rayo, la radiación solar, los impactos cometarios y acontecimientos volcánicos que estaban presentes- se combinaron en aminoácidos, nucleótidos, y otros de los bloques de construcción de la vida,.
En 1953, esta teoría recibió el respaldo de una comunicación publicada en Science por Stanley L. Miller, profesor emérito de la Universidad de California en San Diego. En dicha comunicación, Miller explicaba un experimento que concibió con Harold C. Urey—conocido ahora como el experimento de Millar y Urey- que apuntaló experimentalmente las ideas de Oparin.
En el experimento, Miller calentó gases de H2O, CH4,H2, y NH3 en un aparato de cristal, que contenía un par de electrodos de tungsteno. Sometió los compuestos a descargas eléctricas, simulando las condiciones de la Tierra primitiva, y recogió y analizó las moléculas que se sintetizaron –que incluyeron aminoácidos, como alanina, glicina, y otros. Desde aquellas fechas, varios investigadores han ampliado el experimento Miller-Urey evidenciando la formación y la química de muchos de los aminoácidos, azúcares y nucleótidos más comunes en biología. Orgel, un veterano investigador de la materia, ha llevado a cabo investigaciones pioneras de la química prebiótica de los nucleótidos.
Este último estudio supone un avance ya que los anteriores intentos de demostrar la formación de péptidos en la Tierra primitiva se basaban en esquemas de reacción que eran menos plausibles o no tan eficientes. Ahora, el equipo planea examinar más a fondo las propiedades reactivas del sulfuro de carbonilo y averiguar si el gas puede facilitar otras reacciones relevantes en la química prebiótica.
El artículo 'Carbonyl Sulfide–Mediated Prebiotic Formation of Peptides' (formación prebiótica de péptidos mediada por sulfuro de carbonilo) por Luke Leman, Leslie Orgel, y M. Reza Ghadiri, aparece en el número del 8 de Octubre de 2004 de la revista Science. Vea en: http://www.sciencemag.org.
Esta investigación está patrocinada por el Skaggs Institute for Research, por el NASA Astrobiology Institute, por NASA Exobiology, y mediante una beca predoctoral de la fundación nacional de ciencia. Sobre el Scripps Research Institute en La Jolla, California y en Palm Beach County, Florida, es una de las mayores organizaciones privadas, sin ánimo de lucro en investigación biomédica. Se mantiene en la vanguardia de la ciencia biomédica básica en la búsqueda de la comprensión de los procesos fundamentales de la vida. Scripps Research goza de reconocimiento internacional en investigación en los campos de inmunología, biología molecular y celular, química, neurociencias, enfermedades autoinmunes y cardiovasculares, y desarrollo de vacunas sintéticas.
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Keith McKeown
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