Por Mike McRae
publicado n/a Alerta científica
Acabamos de obtener más evidencia de que la vida en la Tierra podría comenzar con el ARN, con científicos en Japón creando ARN que puede replicarse, diversificarse y desarrollar complejidades por sí solo.
Mucho antes de que Terra tuviera su primera sopa de células primordiales, estaba inundada en una burbujeante sopa orgánica bebiendo algo complejo.
Esta delgada línea entre la química compleja y la evolución de la vida representa un momento crucial en el surgimiento de la biología. Desafortunadamente, a pesar de toda su importancia, conocemos muy pocos detalles sobre cómo sucedió exactamente esto.
Un experimento realizado por científicos de la Universidad de Tokio ahora refuerza la idea de que los talentos únicos del ARN son necesarios para explicar cómo surgió la vida hace miles de años, lo que respalda lo que se conoce como hipótesis de ‘mundo de ARN‘.
Investigaciones posteriores también muestran que es posible que no haya sucedido exactamente como pensábamos.
Su trabajo muestra cómo una molécula que sigue siendo crucial para la supervivencia y reproducción de todos los seres vivos puede avanzar hacia un sistema en evolución trabajando en equipo.
«Descubrimos que la única especie de ARN evolucionó para un sistema de replicación complejo: una red replicativa compuesta por cinco tipos de ARN con diversas interacciones, lo que respalda la plausibilidad de un escenario de transición evolutiva largamente esperado». disse o biólogo evolutivo Ryo Mizuuchi.
Visto en su esencia más básica, la vida se compone de moléculas que pueden reproducirse de manera imperfecta, produciendo una población virtualmente ilimitada de variantes que pueden (o no) sostenerla el tiempo suficiente para hacer copias.
La búsqueda del origen de la vida ha sido, en verdad, una búsqueda de candidatos capaces de llevar a cabo esta tarea de replicación sin la ayuda de un elenco de materiales orgánicos altamente especializados, como el ADN o las proteínas.
O RNA fue pionera en esta investigación. Está presente en toda la biosfera hoje, podría estar presente en la antigua Terra en consecuencia de procesos no biológicos, puede almacenar una gran cantidad de información y actuar como una unidad física dinámica.
Isso quiere decir que podría crear estructuras capaces de construir físicamente nuevas moléculas que, a su vez, puedan construir nuevas estructuras. Si este proceso es imperfecto, algunas de las estructuras de «replicación» funcionarán más rápido o más eficientemente que otras, convirtiéndose en la forma dominante de ARN… menos, hasta que otra cosa parezca mejor.
Tan atractiva como es esta idea, sabemos hace décadas que las unidades autoconstruidas de moléculas de ARN individuales son muy simples e instantáneas para este escenario. Incluso su hierro desoxigenado, o ADN, carece de la energía para permanecer unido el tiempo suficiente para que la selección natural comience a desvanecerse.
Isso no significa que varios aspectos actuando en equipo no puedan hacer o funcionar. Tener un puñado de diferentes unidades replicables actuando a nivel de población puede resolver fácilmente este problema de información.
Se proyectan varios replicadores alrededor del ARN, el ADN y la unión de proteínas para mostrar cómo pueden funcionar de manera viable, mientras los investigadores se esfuerzan por crear una funcionalidad que permita que las estructuras de las moléculas cooperen y se copien en un taxón razonable.
Ahora que pueden admitir la replicación, ahora se han vuelto más complejos con el tiempo, lo que deja abierta la cuestión de si el ARN puede evolucionar.
El equipo de Mizuuchi desarrolló el diseño correcto de moléculas de ARN para crear moléculas de replicación individuales que pueden trabajar colectivamente no solo para preservar la información y cambiar con el tiempo, sino también para hacerlo de tal manera que la solución se vuelva más compleja en generaciones sucesivas.
Su experimento utilizó extensiones de ARN clonadas en gotas de agua suspendidas en aceite que se sometieron a más de seis rondas de replicación, y cada ronda se probó y analizó.
«Honestamente, inicialmente dudamos de que ARN tan diversos pudieran evolucionar y coexistir». di mizuuchi. “La biología evolutiva, o el ‘principio de exclusión competitiva’, establece que más de una especie no puede coexistir, sino que competirá por los mismos recursos. Esto significa que las moléculas deben establecer una forma de utilizar diferentes recursos de alguna manera para la diversificación sostenible. Son solo moléculas, por lo que nos preguntamos si sería posible que las especies químicas no vivas desarrollaran espontáneamente tal innovación”.
Prova de conceito demuestra que esto es posible, ya que los RNA no compiten por los recursos, sino que dependen unos de otros para una relación parásito-huésped. Si se elimina el mismo replicador de ARN, los demás se extinguirán.
Ahora podemos estar más seguros de que un escenario de «mundo de ARN» es plausible, en lugar de mostrar que lo es y que la vida floreció en la Tierra hace miles de millones de años. Para eso, necesitaríamos un cuerpo diverso de evidencia, desde geología hasta astrofísica, para construir un caso convincente.
Es, sin embargo, un sólido paso adelante en nuestra búsqueda de modelos químicos de evolución capaces de transformar la sopa primordial en una deslumbrante biodiversidad que hoy en día se vuelve cada vez más compleja.
Esta investigación fue publicada en Naturaleza Comunicación.