Un nuevo estudio sobre la aparición de la vida sugiere la necesidad de un enfoque más simple.

En algún lugar de la Tierra, hace unos 4 000 millones de años, un conjunto de reacciones moleculares oprimió un interruptor y surgió la vida. Los científicos intentan imaginar este evento de animación simplificando los procesos que caracterizan a los seres vivientes.

Una nueva investigación sugiere que esta simplificación debe llegar más lejos.

Todos los organismos conocidos actualmente se basan en el ADN para replicar y en las proteínas para hacer funcionar la maquinaria celular, pero es improbable que estas largas moléculas, intrincados entretejidos de miles de átomos, hubieran estado a disposición de los primeros organismos.

“La vida pudo haber surgido de las moléculas pequeñas proporcionadas por la naturaleza”, dice Robert Shapiro, un químico de la Universidad de Nueva York.

Shapiro y otros insisten en que las primeras formas de vida fueron experimentos químicos auto-contenidos que crecieron, se reprodujeron e incluso evolucionaron sin necesidad de las moléculas complicadas que definen la biología tal como la conocemos.

Sopa primordial

Una historia del origen de la vida que se cuenta a menudo, dice que complejos compuestos biológicos se formaron por azar a partir de un caldo orgánico sobre la superficie de la Tierra primitiva. Esta síntesis pre-biótica culminó en una de esas bio-moléculas capaces de construir copias de sí mismas.

El primer apoyo para esta idea de la vida surgiendo de la sopa primordial provino del famoso experimento de 1953 realizado por Stanley Miller y Harold Urey, en el cual crearon aminoácidos, los bloques constitutivos de las proteínas, al aplicar chispas a un tubo de ensayo que contenía hidrógeno, metano, amoníaco y agua.

Si los aminoácidos pudieron surgir de materias primas básicas, entonces presumiblemente se podrían formar moléculas más complejas, teniendo el tiempo suficiente. Los biólogos han diseñado varios escenarios en los cuales estos ensamblajes podrían tener lugar, en charcos creados por la marea, cerca de los conductos hidrotermales submarinos, sobre la superficie de sedimentos arcillosos, o incluso en el espacio exterior.

¿Pero fueron las primeras moléculas proteínas o ADN o alguna otra cosa? Los biólogos se enfrentan a un problema tipo huevo-y-gallina, en el cual se necesitan proteínas para replicar el ADN, pero se necesita el ADN para dirigir la construcción de proteínas.

Por lo tanto, muchos investigadores piensan que el ARN, un primo del ADN, puede haber sido la primera molécula compleja en que se basó la vida. El ARN transporta información genética como el ADN, pero también puede dirigir reacciones químicas, tal como hacen las proteínas.

Metabolismo primero

Shapiro, sin embargo, cree que este así llamado “mundo ARN” es todavía demasiado complejo como para ser el origen de la vida. Las moléculas transportadoras de información como el ARN son secuencias de “bits” moleculares. La sopa primordial había estado llena de cosas que podrían terminar con estas secuencias antes de que llegaran a crecer lo suficiente como para ser útiles, dice Shapiro.

“LAS GRANDES PREGUNTAS DE LA VIDA” ¿Cuándo? Los fósiles más antiguos que se conocen, llamados estromatolitos, tienen unos 3 500 millones de años de antigüedad. Aunque discutidas, estas estructuras coloniales parecen haber sido creadas por las cianobacterias fotosintetizadoras (algas verde-azuladas). Probablemente, antes hubo organismos más simples. ¿Dónde? Las principales teorías competidoras son el comienzo caliente contra el comienzo frío. La primera sostiene que la vida inicial se alimentó de la química del azufre cerca de algún conducto volcánico caliente, mientras que la segunda dice que las temperaturas tuvieron que ser más bajas, para poder tener bio-moléculas estables. ¿Qué? El análisis genético muestra que los hipertermófilos se ubican cerca de la raíz del árbol de la vida, implicando un origen antiguo. Pero esto no significa que estas criaturas amantes del calor fueran las primeras en vivir; simplemente, pueden haber sobrevivido a los impactos meteoríticos que eliminaron a todas las otras formas vivientes de la Tierra primordial. Lo que es mucho más seguro, es que los primeros organismos fueron anaeróbicos, ya que había muy poco oxígeno en la atmósfera primitiva de nuestro planeta.

“En el comienzo mismo, no habría material genético que pudiera copiarse a sí mismo a menos que hubiera en esa época químicos que lo hicieran”, dijo Shapiro a LiveScience.

En lugar de moléculas complejas, la vida comenzó con moléculas pequeñas interactuando a través de un ciclo cerrado de reacciones, propone Shapiro en el número de junio de la revista Quarterly Review of Biology. Estas reacciones producirían compuestos que se retroalimentarían en el ciclo, creando una red de reacciones en crecimiento.

Todos estos procesos químicos interrelacionados deberían estar contenidos en membranas simples, o lo que el físico Freeman Dyson llama “bolsas de basura”. Estas se podrían dividir de la misma forma en que lo hacen las células, con cada nueva bolsa transportando los productos químicos para recomenzar, o replicar, el ciclo original. De esta forma, la información genética podría ser pasada a la descendencia.

Más aún, el sistema podría evolucionar creando moléculas más complicadas que podrían llevar a cabo mejor las reacciones que las moléculas pequeñas. “El sistema podría aprender a fabricar moléculas ligeramente más grandes”, dice Shapiro.

Este origen de la vida basado en moléculas pequeñas es llamado algunas veces “metabolismo primero” (en contraste con el mundo ARN de “genes primero”). Para responder a los críticos que dicen que la química de las moléculas pequeñas no está lo suficientemente organizada como para producir vida. Shapiro introduce el concepto de una “reacción impulsora” energéticamente favorable que actuaría como un motor constante para correr los varios ciclos.

Impulsando el primer paso de la evolución

Un posible candidato para la reacción impulsora de Shapiro podría haber sido descubierto recientemente en un microbio submarino, el Methanosarcina acetivorans, el que consume monóxido de carbono y expele metano y acetato (relacionado con el vinagre).

El biólogo James Ferry y el geoquímico Christopher House de la Universidad de Penn State descubrieron que este primitivo organismo puede obtener energía a partir de una reacción entre el acetato y el mineral conocido como sulfuro de hierro. Comparado con otros procesos de obtención de energía que requieren de docenas de proteínas, esta reacción basada en el acetato funciona con la ayuda de dos proteínas muy simples.

Los investigadores proponen en el número de este mes de Molecular Biology and Evolution que este ciclo geoquímico simplificado fue el que utilizaron los primeros organismos para su crecimiento. “Este ciclo es de donde emanó toda la evolución”, dice Ferry. “Es el padre de la vida”.

Shapiro se muestra escéptico: algo tuvo que formar las dos proteínas. Pero cree que este descubrimiento podría apuntar en la dirección correcta. “Debemos permitir que la naturaleza nos instruya”, dice.

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Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Live Science
Artículo: “How Life Began: New Research Suggests Simple Approach”
Autor: Michael Schirber
Fecha: Junio 09, 2006

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