Resumen: Cuando la radiación ultravioleta era más intensa que hoy en día, y la Tierra primigenia poseía una mezcla de moléculas ricas en nitrógeno, ¿cómo se cocinó esta sopa primordial? Estas lecciones de química culinaria tienen una nueva receta, de acuerdo a las recientes investigaciones efectuadas por la Universidad de Osnabrück en Alemania, en conjunción con el Instituto Nacional de Salud de los EE.UU. Los científicos están contestando a la pregunta: ¿Cómo pudieron sobrevivir las biomoléculas más adaptadas, antes de que surgiese la propia vida? |



Por: Leslie Mullen

La estructura del ARN en 3D. Crédito: SpaceDaily

Los médicos aconsejan que usemos protectores solares y que permanezcamos fuera del alcance del sol. Sus rayos ultravioletas (UV) dañan nuestra epidermis y son una de las principales causas de cancer de piel.

Siempre se ha evitado mencionar a la luz UV en las teorías del origen de la vida. La Tierra primigenia no tenía capa de ozono, por lo que la radiación UV podría haber alcanzado niveles 100 veces superiores a los actuales. Generalmente se cree que las delicadas moléculas de la vida emergente se habrían deteriorado bajo esta intensidad lumínica.

Muchos científicos dicen que el origen de la vida seguramente sucedió en lugares protegidos de la luz UV, tales como afloramientos hidrotermales en las profundidades abisales del océano. Pero un nuevo estudio, publicado en el diario de Biomed Central y titulado “Biología Evolutiva”, declara que los rayos UV en lugar de entorpecer la biogénesis, ayudaron e incluso pudieron ser un ingrediente necesario en la formación de vida.

Armen Mulkidjanian, junto a sus colegas de la Universidad de Osnabrück, Alemania y el Instituto Nacional de Salud, EE.UU. utilizaron modelado por computadora para probar la habilidad que tiene el ARN para formarse a partir de azúcar, fosfatos y bases nitrogenadas en presencia de altos niveles de radiación UV.

A pesar de que los investigadores sabían que la radiación UV podía ser perjudicial para el ARN, descubrieron que algunas partes de la molécula actúan como escudo protector de otras partes. Las bases nitrogenadas absorben y dispersan la radiación UV, protegiendo a la piedra angular del ARN, la pentosa-fosfato.

“Aparentemente, las partes primordiales del ADN y ARN pueden mantenerse a salvo mediante la “victimización” parcial de las bases nitrogenadas,” escribe el científico. “Se puede asumir que estas bases fueron seleccionadas originariamente para efectuar la función protectora anti-UV antes de que se viesen envueltas en las tareas de mantenimiento y transferencia de la información genética”.

Debido a que la doble hebra suministraba al núcleo del ARN más protección contra la radiación UV que la sencilla, los científicos sugieren que el emparejamiento de bases pudo originarse como un rasgo que aportaba una mayor protección contra la luz UV. Sólo más tarde, pudieron evolucionar estas bases hasta lograr efectuar sus funciones actuales.

En las simulaciones por computadora, la estabilidad del ARN bajo la radiación UV dio a las moléculas una ventaja selectiva, permitiendo un incremento en el número de moléculas de ARN gracias a la selección natural.

“En el mundo primigenio, iluminado por la luz ultravioleta, la probabilidad de que cualquier componente sufriese una ruptura causada por la radiación UV era bastante real,” escribe el científico. “Aquellos que lograron triunfar a la hora de ponerle un freno a la radiación UV obtuvieron una ventaja evolutiva.”

Este ribosoma cuya estructura 3D tiene forma de cabeza de martillo (en rojo, verde y púrpura) aparece unido a un inhibidor completo del sustrato de ADN (en azul). Crédito: Pley, Flaherty & McKay/Nature

Se cree que la molécula de ARN jugó uno de los papeles más importantes en el origen de la vida en la Tierra. El descubrimiento de los ribosomas condujo a la teoría del “mundo del ARN”, en el cual el ARN actuaba al mismo tiempo como almacén de información genética y como catalizador del su propia replicación. Esto condujo presumiblemente al surgimiento del ADN contemporáneo y al mundo de las proteínas, donde al ADN actúa como almacén genético y donde las proteinas se emplean como catalizadoras en la replicación.

“Creo que la radiación UV ha pagado el pato a menudo como el malo de la película en el origen de las biocomunidades, lo cual llevó a muchos investigadores a restarle importancia,” dice William Hagan. Científico asociado al Centro de Estudios sobre el Origen de la Vida de Nueva York.

Hagan sostiene que deberíamos reconocer que la luz ultravioleta ha sido algo más que el incinerador de los precursores orgánicos de la vida, ya que también ha sido el combustible que creó esos mismos materiales. Las propiedades simultáneas de creación y destrucción de la radiaciación UV parecen conducir a una paradoja, pero Hagan cree que la solución pasa por identificar medioambientes protegidos en la Tierra primigenia donde los “malos” rayos, altamente energéticos, fueran dispersados mediante agua marina o minerales.

Charles Darwin creía que la vida pudo originarse “en algún pequeño estanque templado, en presencia de todo tipo de amoníacos y sales fosfóricas, luz, electricidad, etc.” Los investigadroes han tratado desde entonces de reflejarse en esta charca soleada y poco profunda. John Desmond Bernal, en cambio, propone que la vida podría haberse iniciado en regiones afectadas por las mareas, donde las moléculas se enfrentasen a períodos alternativos de sequedad y humedad. Los períodos de humedad podrían disolver componentes químicos, lo cual les permitiría reaccionar entre si, mientras que los períodos de secano permitirían que los elementos químicos se condensasen, estimulando numerosas reacciones.

El peligro de los daños causados por la radiación UV apremia aún a otros científicos a sugerir la necesidad de la presencia de una capa protectora de agua. Semejante medioambiente podría, sin embargo, eliminar la posibilidad de reacciones de condensación. Pero si el estudio de Mulkidjanian es correcto, entonces la exposición a la luz UV en las regiones bajo el influjo de las mareas, impediría el origen del mundo del ARN.

"Simplemente, no creo que podamos ignorar el tremendo poder de la energía solar, como el combustible más abundante en la Tierra primigenia." -William Hagan Crédito: NASA

Hagan dice que él también, es favorable a la idea de que la vida se creó en un medioambiente de lagunas sometidas a las mareas. Cree que mientras los afloramientos hidrotermales contribuyeron a la concentración de química orgánica, el sol suministró un abanico más amplio de posibilidades como fuente energética.

“No creo que podamos ignorar el tremendo poder de la energía solar como la forma más abundante de combustible en la Tierra Primigenia,” dice Hagan.

¿Qué seguirá?
Mulkidjanian y sus colegas sugieren que su hipótesis podrá ser demostrada en el futuro. Se podría configurar un sistema reactor que permitiese que los nucleótidos se formasen a partir de moléculas más sencillas, bajo condiciones de irradiación UV, añadiendo arcillas alúmino-silíceas que actuasen como catalizadores en la formación de nucleótidos.

“Si se confirmase experimentalmente, esto otorgaría a la luz UV un nuevo y excitante papel en la formación selectiva de biopolímeros,” dice Hagan.