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Investigadores de la Universidad de Oregón encuentran pruebas de que las bases de ADN no son tan estables como se creía.

Químicos de la Universidad del Estado de Oregón (OSU) han sido los pioneros en una controvertida teoría sobre cómo las supuestamente estables bases de ADN pueden colocarse en un “estado oscuro” en el cual sean altamente vulnerables al daño por radiación ultravioleta – una idea que ha retado algunos de los conceptos más básicos de la bioquímica moderna.

La teoría, no hace mucho rechazada como imposible por gran parte de la comunidad científica, ha empezado, en los últimos meses, a cosechar un interés creciente, y está siendo confirmada por otros estudios.

Y aunque comenzó como una herejía científica, los hallazgos podrían ayudar a explicar cómo la presencia de agua fue la clave en la evolución de la vida en la Tierra, haciendo posible que la vida surgiera de lo que una vez fue una implacable y hostil sopa primordial de sustancias químicas y radiación.

Más y más investigaciones están empezando a enfocarse en esta área desde que un estudio que probaba la existencia de este “estado oscuro” fue publicado por investigadores de la OSU en Journal of Physical Chemistry – incluso aunque otras revistas habían rechazado repetidamente los hallazgos debido a que eran demasiado radicales.

"Los resultados de nuestros estudios no encajan en las nociones preconcebidas de la mayoría de la gente sobre cómo funcionan las moléculas de ADN, por lo que asumen que tenemos que estar equivocados", dijo Wei Kong, profesor de química de la OSU. "Los críticos parecían muy seguros de sí mismos, y nosotros llevábamos un montón de noches en vela".

"Pero desde el pasado verano esto ha sido un punto clave de discusión en distintas conferencias y provocó bastante entusiasmo, cuando la gente vio los datos", dijo Kong. "Entre otras cosas, ayuda a explicar cómo el agua, o algo similar jugando el mismo papel, podría haber ayudado a conducir la evolución de la vida".

El núcleo del debate, dijo Kong, relaciona el comportamiento de las bases de los ácidos nucleicos – adenina, timina, guanina y citosina – que como pares de bases A-T y G-C forman ADN y en última instancia se convierten en los planos para todas las cosas vivientes. Una de las premisas más básicas de la bioquímica es que estas bases de ácidos nucleicos son muy estables, como tendrían que ser para prevenir mutaciones desenfrenadas y hacer posible una estructura genética organizada.

Pero los estudios de la OSU, que se realizaron con espectroscopía electrónica altamente sofisticada, demostraron que la supuesta estabilidad de las bases de los ácidos nucleicos es en mayor parte un mito.

"En su forma biológica, rodeados de otras bases con enlaces de hidrógeno, es cierto que los ácidos nucleicos que forman el ADN son estables", dijo Kong. "Pero encontramos que los seres vivos, en su totalidad, proporcionan un entorno que crea esta estabilidad, a través de enlaces entre pares de bases y/o con bases vecinas. Estos enlaces permiten que la energía fotónica dañina sea liberada en forma de calor. Pero una base de ADN como molécula aislada, solo por sí misma, no tiene esta estabilidad".

En un convincente experimento, científicos de OSU probaron el destino de las bases de los ácidos nucleicos tras irradiación láser en el rango de ultravioleta. Encontraron que las moléculas – que reaccionan extraordinariamente rápido a los ataques de luz ultravioleta – podían por sí mismas pasar entre 20 y 300 nanosegundos en un estado inestable de vibración, “estado oscuro”, en el cual podían fácilmente mutar y no recuperarse completamente del daño fotónico.

El tiempo de vida del estado oscuro no es largo – un nanosegundo es una mil millonésima de segundo. Pero es más que suficiente para que tengan lugar las mutaciones de ADN, dijo Kong. Y la existencia de este estado oscuro levanta cuestiones sobre cómo la vida pudo haber empezado, dado que los portadores genéticos son mutados o destruidos tan fácilmente durante este breve pero muy vulnerable tiempo.

"Cuando las bases de ADN se formaron por primera vez hace miles de millones de años, la atmósfera era en realidad bastante hostil", dijo Kong. "Fue un periodo anterior a cualquier capa protectora de ozono en la Tierra y la radiación ultravioleta era muy fuerte. Por lo que si las primeras bases de ADN fueron forzadas a este vulnerable estado oscuro, deberían haber sufrido grandes cantidades de daños fotoquímicos que hubieran hecho la supervivencia de estas bases muy difícil, mucho menos la evolución de la vida".

Excepto por otro hallazgo, que es este.

De acuerdo con la investigación de la OSU, el “estado “oscuro” desaparece en la presencia de agua. Por tanto si hay agua presente, las primeras bases de ADN podrían haber sido capaces de sobrevivir y finalmente ayudar a formar la base para formas de vida más complejas.

"En las formas de vida biológicas modernas, no es esencial que el agua esté presente para que el ADN tenga estabilidad", dijo Kong. "Hay otros mecanismos que ahora existen en biología que cumplen esto, y son posibles complejos procesos biológicos que no siempre requieren agua. Pero en su forma más básica, sabemos que las bases de ADN no son estables y que son altamente vulnerables al daño producido por ultravioleta".

Los hallazgos sugieren, dijo Kong, cómo el agua pudo haber sido un compuesto absolutamente esencial para permitir a las primeras bases de ADN mantenerse estables, resistir mutaciones y finalmente permitir la evolución de la vida.

Los investigadores de la OSU fueron los primeros en proponer el modelo de “estado oscuro” y probar su existencia.

"Lo que en realidad nos está diciendo es que la vida es un proceso unificado", dijo Kong. "No es solo un grupo de bases de ADN, sino también un entorno físico en el que existen. Más tarde, cuando la vida se volvió más evolucionada, aparecieron otras formas de conseguir estabilidad genética. Pero al principio, esto simplemente no había sido posible sin agua”.

Fuente: Universidad del Estado de Oregón (OSU)