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DAP: la molécula que nos está acercando al origen de la vida

Presentan un método capaz de recrear los ladrillos de la primera vida terrestre en una misma sopa primigenia

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DAP: la molécula que nos está acercando al origen de la vida
Sopa primigenia. Ilustración

Sopa primigenia. Ilustración Mario Viciosa

Resumen:

Recuerdas cuando el hada madrina en Cenicienta agita una varita y puf, puf, puf… todo lo simple se transforma en algo más complejo e interesante?” Así habla Ram Krishnamurthy. Este químico del Instituto de Investigación Scripps TSRI lleva casi dos décadas tratando de ver qué pasó en la sopa primigenia que fue origen de la vida en la Tierra. Ahora, su equipo cree haber dado con un compuesto clave para que se produjese la reacción química inicial que formó los ladrillos orgánicos en un mismo lugar: diamidofosfato (DAP).

Desde hace más de 50 años, la comunidad científica se ha afanado en recrear aquellas reacciones iniciales. Se cree que la llamada fosforilación puede haber sido crucial para el ensamblaje de tres ingredientes de las primeras formas de vida: cadenas cortas de nucleótidos –para almacenar información genética–, cadenas cortas de aminoácidos –para hacer el trabajo principal de las células– y los lípidos –para formar estructuras como las paredes celulares–.

Sin embargo, nadie ha encontrado un agente fosforilante (los polvos de la varita mágica) que estuviera plausiblemente presente en la Tierra primitiva y pudiera haber producido estas tres clases de moléculas, una al lado de la otra. “Se han conseguido fabricar, pero no todas en el mismo sitio”, señala a El Independiente el investigador principal de la iniciativa Orígenes de la Vida Dimitar Sasselov, quien justo hace algo más de una semana recordaba en Madrid la importancia de crear química de la vida en la Tierra para buscarla fuera.


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“Sugerimos una química de fosforilación que podría haber dado lugar a los oligonucleótidos, oligopéptidos y las estructuras similares a las células para encapsularlos, en un mismo lugar”, señala el autor principal del estudio Krishnamurthy. “Eso, a su vez, habría permitido otras químicas que antes no eran posibles, lo que podría conducir al nacimiento de las primeras entidades vivientes simples basadas en células”.

Para no perderse:

La fosforilación une una molécula de fósforo y oxígenos a cualquier otra molécula. En el metabolismo, la fosforilación es el mecanismo básico de transporte de energía desde los lugares donde se produce hasta los lugares donde se necesita. Asimismo, es uno de los principales mecanismos de regulación de la actividad de proteínas en general y de las enzimas en particular.

Los nucleóticos son moléculas con átomos de carbono, nitrógeno, fosfato y oxígeno. Están dentro de las  grandes cadenas de ARN y ADN, repitiéndose una y otra vez. Por eso son tan importantes en la construcción de la vida.

Los aminoácidos tienen átomos de nitrógeno, hidrógeno, carbono y oxígeno. Forman proteínas, los ladrillos que fabrican células y, por tanto, tejidos. Aunque, dependiendo de lo que digan los anteriores (ARN y ADN), determinarán que tengan una u otra función en un organismo. Pueden servir desde anticuerpos a costras.

 

El estudio, publicado este lunes en Nature Chemistry, es parte de un esfuerzo continuo de científicos de todo el mundo para encontrar rutas plausibles para el viaje épico de la química prebiológica a la bioquímica basada en células. Es “un enorme paso adelante en la búsqueda de los orígenes de la vida”, valora Sasselov en conversación por correo electrónico con este medio, conocedor de los autores y su trabajo.

Hacer el cocido en un mismo caldero

Él y su equipo, incluidos los coautores Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik y Megha Karki, del TSRI, mostraron primero que DAP podría fosforilar cada uno de los cuatro bloques de ARN (molécula que contiene información genética, como el ADN, pero formada antes) en agua o un estado similar a una pasta. Esto ocurrió bajo una amplia gama de temperaturas y otras condiciones. O sea, en distintos tipos de sopa.

Se aceleró la reacción con imidazol, un compuesto orgánico que estaba seguramente en la Tierra primitiva. La actividad de DAP también dio lugar a la aparición de cadenas cortas similares al ARN.

Además, DAP con agua e imidazol fosforilaron eficientemente los componentes lipídicos del glicerol y los ácidos grasos. Ahí el caldo ya lleva su grasa. Eso llevó al autoensamblaje de pequeñas cápsulas de fosfolípidos llamadas vesículas: versiones primitivas de las células. En suma, la receta empezó a ir viento en popa. El caldo ya era una sopa bastante deliciosa, pero sin carne, por forzar la metáfora.

Modelo de vida artificial conseguido en el laboratorio de Harvard

Modelo de vida artificial conseguido en el laboratorio de Harvard J. Iwasa

El DAP, en agua a temperatura ambiente, también fosforiló los aminoácidos: glicina, ácido aspártico y ácido glutámico, y luego ayudó a unir estas moléculas en cadenas cortas de péptidos (los péptidos son versiones más pequeñas de proteínas). Ahí, la sopa ya tiene carne.

Krishnamurthy y sus colegas han demostrado anteriormente que DAP puede fosforilar de manera eficiente una variedad de azúcares simples y así ayudar a construir carbohidratos que contienen fósforo. Habrían estado involucrados en las formas de vida temprana. Su nuevo trabajo sugiere que DAP podría haber tenido un papel mucho más central en los orígenes de la vida.

El problema de este tipo de investigaciones es que resulta muy difícil poder probarlas. Krishnamurthy ahora planea seguir estas pistas. “Puede haber habido minerales en la Tierra primitiva que liberaron tales compuestos de fósforo y nitrógeno en las condiciones adecuadas”, dijo. “Los astrónomos han encontrado evidencia de compuestos de fósforo y nitrógeno en el gas y el polvo del espacio interestelar, por lo que es plausible que tales compuestos estuvieran presentes en la Tierra primitiva y desempeñaran un papel en la aparición de las moléculas complejas de la vida”, concluye. ¿Son de origen extraterrestre? Es una de la hipótesis.