Resumen: Cuando la radiación ultravioleta era más intensa que hoy, y la joven Tierra tenía una mezcla de moléculas ricas en oxígeno, ¿cómo fue que se cocinó esta sopa primordial?. ¿Y por qué no se quemó?. Esta lección de química culinaria tiene una nueva receta, de acuerdo a la reciente investigación realizada en la Universidad Osnabrück, Alemania, y el Instituto Nacional de Salud, EE.UU.. Los científicos están preguntando: ¿Cómo fue que sobrevivieron las biomoléculas más aptas, antes de que la propia vida comenzara?|





Por Leslie Mullen

Los doctores nos aconsejan que utilicemos pantallas solares y que tratemos de estar protegidos del sol. La rayos de luz ultravioleta (UV) del sol dañan nuestra piel y son una causa principal del cáncer de piel.

Estructura de RNA en 3D. Crédito: SpaceDaily

La luz UV ha sido casi como rehuida en las teorías sobre el origen de la vida. La Tierra primitiva no poseía una capa de ozono, así que la radiación UV podría haber tenido un nivel 100 veces mayor que el actual. Generalmente se considera que las delicadas moléculas del comienzo de la vida se habrían deteriorado bajo esa intensidad lumínica.

Muchos científicos dicen que el origen de la vida ocurrió probablemente en lugares protegidos de la luz UV, tales como las ventilas hidrotermales en lo profundo del mar. Pero un nuevo estudio, publicado en la revista Biología Evolutiva de BioMed Central, dice que más que obstaculizar el origen de la vida, los rayos UV ayudaron e incluso pueden haber sido un ingrediente básico en su formación.
Armen Mulkidjanian, con sus colegas de la Universidad de Osnabrück, Alemania, y de los Institutos Nacionales de Salud, EE.UU., utilizaron modelos computacionales para probar la habilidad de RNA de formarse a partir de azúcares, fosfatos, y bases nitrogenosas en la presencia de niveles altos de luz UV.

Mientras que los investigadores reconocen que la UV puede resultar dañina para el ARN, descubrieron que algunas partes de la molécula actúan como un escudo protector para otras partes. Las bases nitrogenosas absorben y dispersan la radiación UV, protegiendo la columna vertebral de pentosa y fosfato del ARN.

Esta estructura 3D en forma de cabeza de martillo del ribosoma (en rojo, verde y púrpura) se muestra unida a un sustrato inhibidor ADN (en azul). Crédito: Piey, Flaherty y McKay/Nature

“Aparentemente, las columnas vertebrales del ADN y del ARN pueden ser rescatadas por esta “victimización” parcial de las bases nitrogenosas”, escriben los científicos. “Se puede asumir que estas bases fueron seleccionadas para cumplir la función de protectores UV antes de que se involucraran en el mantenimiento y transferencia de información genética”.

Ya que los ramales dobles proporcionan mayor protección UV a la columna vertebral del ARN que los sencillos, los científicos sugieren que este emparejamiento de bases puede haberse originado como un rasgo para proveer de una mayor protección UV. Solamente más tarde fue que estas bases evolucionaron para cumplir sus funciones actuales.
En la simulación de computadora, la estabilidad del ARN bajo la radiación UV le dio a las moléculas una ventaja selectiva, permitiendo que el número de moléculas ARN creciera bajo la selección natural.

“En el mundo primordial iluminado por la luz UV, la probabilidad de rompimiento a causa de la radiación UV era más que real para cualquier compuesto”, escriben los científicos. “Esos que tuvieron éxito en sujetar un protector UV obtuvieron una ventaja selectiva”.

Se cree que el ARN es una de las más importantes moléculas en el origen de la vida en la Tierra. El descubrimiento de los ribosomas llevó a la teoría del “mundo ARN”, en el cual el ARN guardaba información genética y catalizaba su propia replicación al mismo tiempo. Ésto llevó presumiblemente al mundo contemporáneo de ADN y proteínas, donde el ADN actúa como depósito genético y las proteínas son necesarias para catalizar la replicación.

“Creo que la radiación UV ha tenido a menudo una mala fama en la comunidad orígenes, que ha llevado a muchos investigadores a dejar de lado su importancia”, dice William Hagan, un científico asociado con el Centro Nueva York para los Esludios sobre el Origen de la Vida.
Hagan dice que deberíamos reconocer a la luz ultravioleta no solo como un incinerador de los precursores orgánicos de la vida, sino también como un combustible para crear esos mismos materiales. Las propiedades a la vez destructivas y creativas de la UV parecen crear una paradoja, pero Hagan dice que la solución es identificar a los medioambientes protegidos de la Tierra protegida donde los rayos “malos” de alta energía eran dispersados por el agua de mar o por minerales.

“No creo que podamos ignorar el tremendo poder de la energía solar como el combustible más abundante en la Tierra primitiva” - William Hagan. Crédito: NASA

Charles Darwin pensaba que la vida se podría haber originado “en alguna pequeña charca tibia, con toda clase de sales fosfóricas y de amoníaco, luz, electricidad, etc., presentes”. Los investigadores han reflexionado sobre la llana charca soleada de Darwin desde entonces. John Desmond Bernal, por ejemplo, dijo que la vida pudo haber comenzado en las regiones de las mareas, donde las moléculas se enfrentaban con períodos alternativos secos y húmedos. El período húmedo disolvería productos químicos y les permitiría reaccionar unos con otros, mientras que los períodos secos permitiría que esos productos químicos se condensaran, estimulando reacciones posteriores.

Pero el peligro de daño UV impulsó a otros científicos a sugerir que sería necesaria una capa protectora de agua. Un medioambiente tal, sin embargo, eliminaría la posibilidad de las reacciones de condensación. Pero si el estudio de Mulkidjanian es correcto, entonces la exposición UV en las regiones de marea no impediría el origen de un mundo ARN.

Hagan dice que él también apoya a los medioambientes tales como lagunas de marea para el origen de la vida. Piensa que mientras las ventilas hidrotermales pueden haber contribuido a la concentración de químicos orgánicos, el sol proporcionó una fuente de energía más intensa y generalizada.

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

Qué Sigue a Continuación

Mulkidjanian y sus colegas sugieren que su hipótesis puede ser examinada aún más. Se podría ajustar un sistema reactor que permitiera la formación de nucleótidos a partir de moléculas más simples bajo condiciones de irradiación UV, con el agregado de arcillas de aluminosilicatos para catalizar la formación nucleótica.
“Si se confirma por la experimentación, ésto proporcionaría un excitante nuevo papel para la luz UV en la formación selectiva de biopolímeros”, dice Hagan.