Elementos clave para la vida pudieron unirse espontáneamente

Dos de los componentes más fundamentales de la biología, el ARN (ácido ribonucleico) y los aminoácidos, pudieron unirse espontáneamente en el origen de la vida hace 4.000 millones de años.

Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas, los "caballos de batalla" de la vida, esenciales para casi todos los procesos vitales. Sin embargo, las proteínas no pueden replicarse ni producirse por sí solas; requieren instrucciones. Estas instrucciones las proporciona el ARN, un pariente químico cercano del ADN (ácido desoxirribonucleico).

En un nuevo estudio, publicado en Nature, investigadores del University College de Londres vincularon químicamente los aminoácidos de la vida con el ARN en condiciones que podrían haber existido en la Tierra primitiva, un logro que ha eludido a los científicos desde principios de la década de 1970.

El autor principal, el profesor Matthew Powner, del Departamento de Química del UCL, afirmó en un comunicado: "La vida depende de la capacidad de sintetizar proteínas, que son las moléculas funcionales clave de la vida. Comprender el origen de la síntesis de proteínas es fundamental para comprender el origen de la vida.

CONTROL INICIAL DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Nuestro estudio supone un gran paso hacia este objetivo, ya que muestra cómo el ARN pudo haber llegado a controlar inicialmente la síntesis de proteínas.

La vida actual utiliza una máquina molecular inmensamente compleja, el ribosoma, para sintetizar proteínas. Esta máquina requiere instrucciones químicas escritas en ARN mensajero, que transporta la secuencia de un gen desde el ADN de una célula hasta el ribosoma. El ribosoma, como una cadena de montaje industrial, lee este ARN y une los aminoácidos, uno a uno, para crear una proteína.

Hemos completado la primera parte de ese complejo proceso, utilizando una química muy simple en agua a pH neutro para unir los aminoácidos al ARN. La química es espontánea, selectiva y podría haber ocurrido en la Tierra primitiva.

Intentos previos de unir aminoácidos al ARN utilizaron moléculas altamente reactivas, pero estas se descompusieron en agua y provocaron que los aminoácidos reaccionaran entre sí, en lugar de unirse al ARN.

Para el nuevo estudio, los investigadores se inspiraron en la biología, utilizando un método más suave para convertir los aminoácidos de la vida en una forma reactiva. Esta activación implicó un tioéster, un compuesto químico de alta energía importante en muchos de los procesos bioquímicos de la vida y que ya se ha teorizado que desempeña un papel en el inicio de la vida.

El profesor Powner afirmó: "Nuestro estudio une dos teorías prominentes sobre el origen de la vida: el "mundo del ARN", donde se propone que el ARN autorreplicante es fundamental, y el "mundo de los tioésteres", en el que los tioésteres se consideran la fuente de energía de las primeras formas de vida".

Para formar estos tioésteres, los aminoácidos reaccionan con un compuesto azufrado llamado panteteína. Años después, el mismo equipo publicó un artículo que demostraba que la panteteína se puede sintetizar en condiciones similares a las de la Tierra primitiva, lo que sugiere que probablemente desempeñó un papel en el origen de la vida.

El siguiente paso, según los investigadores, era establecer cómo las secuencias de ARN podían unirse preferentemente a aminoácidos específicos, de modo que el ARN pudiera comenzar a codificar instrucciones para la síntesis de proteínas: el origen del código genético.

"Existen numerosos problemas que superar antes de que podamos dilucidar por completo el origen de la vida, pero el más desafiante y emocionante sigue siendo el origen de la síntesis de proteínas", afirmó el profesor Powner.