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Los científicos resuelven un rompecabezas de 40 años y apuntan hacia una “sopa caliente” para el origen de la vida.

Una nueva teoría que explica la razón por la cual el lenguaje de nuestros genes es más complejo de lo necesario, sugiere también que la sopa primordial en donde comenzó la vida sobre la Tierra era caliente y no fría, como creen muchos científicos.

En un artículo publicado en el Journal of Molecular Evolution, investigadores de la Universidad de Bath describen una nueva teoría que ellos creen puede resolver un rompecabezas que ha desconcertado a los científicos desde que por primera vez descifraron el lenguaje del ADN, hace casi 40 años.

En 1968, Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana y Robert Holley recibieron un Premio Nobel por desentrañar la forma en que las proteínas son producidas a partir del código genético. Descubrieron que unas “palabras” (conocidas como codones) de tres letras son leídas en el código ADN y luego traducidas a uno de los 20 aminoácidos. Luego, estos aminoácidos son unidos en un orden dictado por el código ADN y plegados en formas complejas para formar una proteína específica.

Como el “alfabeto” ADN contiene cuatro letras (llamadas bases) en el diccionario ADN se encuentran disponibles 64 palabras de tres letras. Esto es así porque, matemáticamente, es posible producir 64 palabras de tres letras a partir de cualquier combinación de cuatro letras.

¿Pero por qué debería haber 64 palabras en el diccionario ADN que se traducen en apenas 20 aminoácidos, y por qué un proceso que es más complejo que lo que necesitaría ser debería haber evolucionado en primer lugar?. Estas son cuestiones que han intrigado a los científicos durante los últimos 40 años.

Sopa primordial.Crédito: annerpino

Docenas de investigadores han sugerido teorías para resolver el problema, pero éstas han sido rápidamente descartadas o han fallado en explicar algunas de las otras intrigas de la síntesis proteínica.

“La razón de que haya tantos más codones que aminoácidos es algo que ha desconcertado a los científicos desde el mismo momento en que se descubrió cómo funciona el código genético”, dijo el Dr. Jean van den Elsen del Departamento de Biología y Bioquímica.

“Significaba que el código genético no posee la brillantez matemática que se podría esperar de algo tan fundamental para la vida sobre la Tierra”.

Una de las cosas extrañas del código genético es que hay grupos de codones que se traducen todos ellos en el mismo aminoácido. Por ejemplo, el aminoácido leucina puede ser traducido a partir de seis codones, mientras que algunos aminoácidos, que cumplen funciones igualmente importantes y que son traducidos en las mismas cantidades, tienen un solo codón.

La nueva teoría se basa en una idea original sugerida por Francis Crick (uno de los descubridores de la estructura del ADN), de que el código de tres letras evolucionó a partir de un código más simple de dos letras, aunque Crick pensaba que la diferencia en el número era simplemente un accidente “congelado en el tiempo”.

Los investigadores de la Universidad de Bath sugieren que el código “doble” primordial se leía en grupos de tres, pero que únicamente el primer par “prefijo” o el último par “sufijo” de las bases eran efectivamente leídos.

ADN Crédito: aprendejugando.com

Al combinar conjuntos de estos códigos “dobles”, los científicos pueden replicar la tabla de aminoácidos, lo que explicaría la razón por la cual algunos aminoácidos pueden ser traducidos a partir de grupos de 2, 4 o 6 codones. También pueden demostrar cómo los grupos de aminoácidos hidrófilos (que gustan del agua) y los hidrófobos (que detestan el agua) emergen naturalmente en la tabla, evolucionando a partir de codones “prefijos” y “sufijos” que se superponen.

“Cuando se desarrolla nuestra teoría de un sistema “doblete” a un sistema “triplete”, se logra una correlación exacta con el número y la extensión de los aminoácidos que vemos hoy en día”, dijo el Dr. van den Elsen, quien ha trabajado en la teoría junto a los Dres. Stefan Babgy y Huan-Lin Wu.

“Esta simple teoría explica muchas características no resueltas del código genético actual. Nadie ha sido capaz de hacer ésto antes, de modo que estamos muy emocionados”.

La teoría explica también la forma en que la estructura del código genético maximiza la tolerancia al error. Por ejemplo, el “deslizamiento” en el proceso de traducción tiende a producir otro aminoácido con las mismas características, y explica porqué el código ADN es tan bueno manteniendo su integridad.

“Esto es importante porque estas clases de errores pueden ser fatales para un organismo”, dijo el Dr. van den Elsen. “Ninguna de las teorías anteriores puede explicar cómo pudo haber surgido esta estructura tolerante al error”.

De izquierda a derecha: Stefan Bagby, Jean van den Elsen y Huan-Lin Wu.

La nueva teoría destaca también dos aminoácidos que pueden ser excluidos del sistema “doblete” y que son probablemente “adquisiciones” recientes. Como estos aminoácidos (glutamina y aspargina) son incapaces de mantener su forma a altas temperaturas, ésto sugiere que el calor impidió que fueran adquiridos por el código en algún momento del pasado.

Una posible razón es que el Último Ancestro Común Universal (LUCA = Last Universal Common Ancestor), que evolucionó para llegar a ser toda la vida sobre la Tierra, vivió en un estanque sulfuroso caliente o en un conducto termal. Al trasladarse a condiciones más frías, pudo capturar estos dos aminoácidos adicionales y evolucionar en organismos más complejos. Ésto proporciona más evidencia para el debate sobre si la vida emergió de una sopa primordial fría o caliente.

“Todavía quedan reliquias de un antiguo código muy simple escondidas en nuestro ADN y en las estructuras de nuestras células”, dijo el Dr. van den Elsen, quien apunta a varias sintetasas aminoacil-tRNA (moléculas involucradas en la síntesis proteínica) que únicamente leen pares de bases en codones tripletes, así como a otras evidencias físicas para que sirvan de apoyo a su teoría.

“A medida que el código fue evolucionando le ha sido posible adaptarse y adquirir nuevos aminoácidos. No sé si finalmente llegará a tener una totalidad de 64 aminoácidos; quizás un compromiso entre el vocabulario aminoácido y su eficiencia de minimización de errores ya haya fijado el código genético en su formato actual”.

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Traducido para Astroseti.org por
Heber Rizzo Baladán

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Web Site: Astrobiology.com
Artículo: “Scientists crack 40-year-old DNA puzzle and point to ‘hot soup’ at the origin of life”
Fecha: Agosto 08, 2005

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