Científicos plantean una nueva teoría sobre cómo empezó la vida en la Tierra

El origen de este estudio se encuentra en los cristales enormes hallados en unos purines de una granja de cerdos de Gerona. La persona a la que se dirigió el granjero que hizo el hallazgo en busca de respuestas, César Menor-Salván, un investigador que entonces trabajaba en el Centro de Astrobiología que el INTA y el CSIC comparten en Madrid, no tardó en identificar aquellos residuos inesperados. Se trataba de estruvita, un mineral de la familia de los fosfatos que se suele encontrar en depósitos de orines, en las latas de conserva o incluso en las piedras del riñón.

Años después, cuando el científico ya trabajaba en Estados Unidos, intentaba junto a su equipo dar respuesta a la presencia de fósforo en el ARN y el ADN (ambos, implicados en el origen de la vida).

El fósforo cumple una función clave como soporte de la estructura que sirve para codificar la información de la vida. Sin embargo, los minerales de fosfato son poco solubles y los científicos no acababan de encontrar una explicación satisfactoria para demostrar cómo se incorporó a las moléculas de ARN en la Tierra primitiva. De hecho, a lo largo de la historia se llegó incluso a hablar de orígenes complejos y remotos en el espacio.

 "¿Por qué no pensar en que ARN y ADN nacieron en conjunto, en lugar de tratar de convertir el ARN en ADN por medio de alguna fantástica química en una etapa prebiótica?". Esta es la sorprendente afirmación de los responsables del estudio que ha sido publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie.

"Incluso si se cree en un mundo de ARN solamente, hay que creer en algo que existía con el ARN para ayudar a que se moviera hacia adelante," dijo Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado de química en el TSRI y autor principal del nuevo estudio.

Si la teoría del mundo de ARN es exacta, algunos investigadores creen que no habría habido muchos casos en los que los nucleótidos de ARN se mezclaran con ADN troncales, creando hebras "heterogéneos". Si es estable, estas "quimeras" mezcladas habrían sido un paso intermedio en la transición al ADN.

Los investigadores han explorado la hipótesis del 'mundo de ARN' durante más de 30 años. El cambio que se introduce ahora es que una serie de reacciones químicas condujeron a la formación de moléculas de ARN autorreplicantes, unas reacciones químicas como las que dieron origen a los cristales en el pozo de purines de la granja de Gerona.

El ARN luego evolucionó para crear proteínas y enzimas que se parecían a las primeras versiones de lo que constituye la vida de hoy. Con el tiempo, estas enzimas ayudaron al ARN a producir ADN, lo que llevó a organismos complejos.Problemas con la inestabilidad

Sin embargo, el nuevo estudio muestra una pérdida significativa de la estabilidad cuando el ARN y el ADN comparten el mismo esqueleto. Las quimeras no se quedan juntas, así como el ARN o el ADN puros, lo que comprometería su capacidad de mantener la información genética y replicarse.

"Nos sorprendimos al ver una profunda caída en lo que podríamos llamar la estabilidad térmica", dijo Krishnamurthy. Esta inestabilidad parecía ser debida a una diferencia en la estructura de molécula de azúcar del ADN frente a la molécula de azúcar de ARN.

El hallazgo apoya la investigación anterior del premio Nobel y profesor en la Universidad de Harvard de Química y Biología Química Jack Szostak, que mostró una pérdida de la función cuando el ARN se mezcla con el ADN.

Debido a esta inestabilidad, las quimeras en el mundo del ARN probablemente habrían muerto fuera en favor de moléculas de ARN más estables. Esto refleja lo que los científicos ven en las células de hoy: Si por error nucleobases de ARN se unen a una cadena de ADN, enzimas sofisticados se precipitarán para solucionar el error. La evolución ha dado lugar a un sistema que favorece moléculas "homogéneas" más estables.

Estas enzimas sofisticados no existían probablemente en el tiempo de la evolución temprana del ARN y el ADN, por lo que estas sustituciones pueden haber tenido un efecto devastador en la capacidad de las moléculas para replicarse y ejercer un función. "La transición de ARN a ADN no habría sido fácil sin mecanismos para mantenerlos separados", dijo Krishnamurthy.

Esta situación llevó a los científicos a considerar una teoría alternativa: el ARN y el ADN pueden haber surgido en tándem. Krishnamurthy hizo hincapié en que su laboratorio no es el primero en proponer esta teoría, pero las conclusiones sobre la inestabilidad quimérica dan a los científicos nuevas pruebas a considerar.

Si los dos evolucionaron al mismo tiempo, el ADN podría haber establecido su propio sistema homogéneo desde el principio. El ARN podría aún haber evolucionado para producir ADN, pero puede haber ocurrido después de que se reuniera por primera vez con ADN y llegase a conocer sus materias primas.

Krishnamurthy añadió que los científicos nunca sabrán exactamente cómo comenzó la vida, pero teniendo en cuenta las circunstancias de la evolución temprana, los científicos pueden hacerse una idea de los fundamentos de la biología.