BIOQUÍMICA

El origen químico de la vida podría ser más sencillo de lo que se piensa

Un poco de cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y la radiación ultravioleta del Sol. La receta de la vida en la Tierra podría ser tan simple como eso, según un nuevo y elegante trabajo.

Representación artística de un planeta en formación
Representación artística de un planeta en formación PublicDomainPictures

Si bien en la comunidad científica nadie duda del origen químico de la vida, también es cierto que aún no se conocen cuáles exactamente podrían ser las reacciones que le dieron origen y cuya reproducción nos podría llevar a crear vida artificial en el laboratorio. Ahora, un equipo de investigadores del Campus Biomédico de Cambridge (Reino Unido) encabezado por Bravesh H. Patel ha encontrado una red de reacciones que demostraría que prácticamente todo el mundo que está trabajando en encontrar los orígenes moleculares de la vida se equivoca aunque, en cierto sentido, todos tengan razón a la vez. 

Los distintos grupos de investigación vienen discutiendo qué tipos de moléculas (ARN, las que forman las membranas celulares, el metabolismo) apareció primero; Patel y colaboradores afirman que muy bien podrían haber aparecido varios a la vez. Los resultados se publican en Nature Chemistry

El equipo ha asumido que la vida surgió cuando los meteoritos estaban bombardeando la Tierra primitiva.

Los investigadores han estudiado las reacciones que producen azúcares de dos o tres átomos de carbono (combustible para el organismo), aminoácidos (las piezas con las que se construyen las proteínas), ribonucleótidos (los elementos básicos del ARN, el ácido nucleico que transporta la información genética) y el glicerol (la unidad elemental de los lípidos). La conclusión de este estudio es que todas estas moléculas podrían haberse formado en la superficie de la Tierra a partir tan solo de cianuro de hidrógeno (HCN), sulfuro de hidrógeno (H2S) y la radiación ultravioleta del Sol.

Se había demostrado con anterioridad que se pueden formar ribonucleótidos a partir de los derivados del HCN, pero no se había explicado de donde podía surgir este HCN. El equipo de Patel ha asumido que la vida surgió cuando los meteoritos estaban bombardeando la Tierra primitiva, con lo que el cianuro podría formarse por la reacción del carbono de los meteoritos con el nitrógeno de la atmósfera. Los meteoritos además suelen contener sulfuro de hierro y los sulfuros metálicos se disuelven en las disoluciones de cianuro, por lo que la presencia de HCN termina favoreciendo la aparición de sulfuro de hidrógeno. En 2013 se demostró que el H2S y el HCN pueden formar azúcares metabólicos.

El cianuro podría formarse por la reacción del carbono de los meteoritos con el nitrógeno de la atmósfera.

Lo que ahora demuestran los investigadores es que H2S y HCN en las condiciones de la Tierra primitiva pueden dar lugar a más de 50 moléculas distintas. El glicerol y 11 aminoácidos diferentes se unen ahora a las biomoléculas que ya se habían sintetizado, incluyendo los ribonucleótidos de citidina y de uridina, y azúcares pequeños. Muchas de estas reacciones tienen rendimientos que oscilan entre el 40 y el 70%. Para que nos hagamos una composición de lugar de la importancia de estos números, consideremos que en el famoso experimento de Miller y Urey de la sopa primordial sobre el origen de la vida el rendimiento de las reacciones que dieron lugar a los aminoácidos detectados fue menor del 1%; en estos experimentos una chispa eléctrica atravesaba una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua. La red de reacciones de Patel et ál. es increíblemente eficiente.

La red de reacciones demostrada por los autores del trabajo es increíblemente eficiente.

Esta eficiencia viene en parte porque los reactivos se añaden uno después de otro, en vez de mezclarlos todos a la vez desde el principio. El equipo de investigadores justifica este procedimiento por la posibilidad de que el agua corriese por pendientes llevando diferentes moléculas a distintas corrientes y charcas.

Este trabajo, extremadamente elegante desde el punto de vista químico, tiene su principal punto débil, como todas las hipótesis sobre el origen químico de la vida, en las condiciones de inicio que asume. Encontrar niveles elevados de HCN y H2S por la simple caída de meteoritos no parece algo muy sólido y no hay pruebas actuales que demuestren que esto sea así. Por otra parte las rutas bioquímicas conocidas no coinciden con las encontradas. Y, sin embargo, este trabajo se nos antoja muy importante: se ha demostrado que es posible la existencia de una red compleja y convergente de reacciones químicas que dé lugar a biomoléculas a partir de solo dos moléculas muy simples. Sin duda esto marcará muchas investigaciones futuras.

Referencia: Bhavesh H. Patel, Claudia Percivalle, Dougal J. Ritson, Colm D. Duffy & John D. Sutherland (2015) Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism Nature Chemistry DOI: 10.1038/nchem.2202 

* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV con Next. Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura Científica.


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