La aparición de los primeros organismos vivos es un misterio que la
ciencia aún trata de resolver. El paso desde la química prebiológica a
la química celular y el origen de las formas de vida primigenias plantea
preguntas para las que aún no existe respuesta. Un equipo de
científicos del Instituto de Investigación The Scripps (TSRI) en
California ha arrojado algo de luz a esta cuestión señalando un
compuesto que puede haber sido el factor crucial en la aparición de la
vida celular: el diamidofosfato (DAP).
Los especialistas que estudian el origen de la vida ya habían aventurado que un tipo concreto de reacción química, la fosforilización, podría haber dado lugar a la primera combinación de los tres ingredientes fundamentales
en la aparición de la vida celular. Por un lado, pequeños hilos de
nucleótidos -un tipo de molécula orgánica- que hicieron posible el
almacenamiento de información genética; por otro, cadenas de aminoácidos
-péptidos- para llevar a cabo las principales funciones celulares y,
por último, lípidos para construir las estructuras contenedoras
necesarias, como, por ejemplo, paredes celulares.
Sin embargo, hasta el momento nadie había podido señalar un agente capaz de desencadenar este proceso y cuya presencia fuese factible
en un mismo punto del planeta durante ese periodo geológico. Ahí
aparece el diamidofosfato. "Lo que sugerimos es un tipo de
fosforilización química que pudiera dar lugar, en una misma ubicación, a
oligonucleótidos, oligopéptidos y estructuras de tipo celular que los
encerrasen", explica Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado en
el TSRI y uno de los autores principales de la investigación.
De acuerdo con los autores, cuyas conclusiones se publican este lunes en Nature Chemistry,
este proceso habría originado un nuevo abanico de compuestos químicos
que se hallarían en la base de la aparición de las primeras entidades
celulares vivas. Otros científicos ya habían especulado en el pasado con
una lista de elementos químicos que hubieran podido activar la
fosforilización de esas moléculas prebiológicas, pero como señala
Krishnamurthy, hasta ahora todos los escenarios sugeridos implicaban la
combinación de tipos de moléculas cuya coexistencia es bastante improbable.
La química detrás de los primeros organismos
Demostrar de forma categórica hechos que ocurrieron hace más de 4.000
millones de años plantea múltiples desafíos a los investigadores. Los
autores del estudio señalan, no obstante, que los aspectos básicos de la
química molecular son tan vigentes en la biología moderna como debieron
serlo en los primeros cientos de años del planeta. Lo que se observa
bajo el microscopio hoy nos ayuda a entender lo que pudo ocurrir
entonces. Así, Krishnamurthy y sus compañeros han demostrado que el diamidofosfato es capaz de fosforilizar cada uno de los cuatro bloques
con los que se construyen los nucleósidos del ARN, tanto en el agua o
como en ambientes viscosos, en una amplia gama de temperaturas y
condiciones que recrean las primeras etapas del planeta.
Además,
el mismo equipo ya había demostrado en estudios previos que el DAP
provoca la fosforilización de ciertos azucares simples, construyendo
carbohidratos que podrían haber participado en las primeras formas de
vida. Añadiendo imidazol como catalizador, un compuesto orgánico simple,
la actividad del DAP también conduce a la aparición de cadenas cortas
similares al ARN, lo que refuerza la teoría de que este elemento puedo
ser el impulsor de esas primeras reacciones químicas, necesarias para la
formación de vida celular. Además, la combinación de DAP con agua e
imidazol fosforiliza eficientemente bloques lipídicos, creando pequeñas
cápsulas fosfolípidas (llamadas vesículas en biología celular), que
servirían como versiones primitivas de las células.
El equipo
espera ahora continuar con esta línea de investigación y para ello ha
iniciado una colaboración con expertos en geoquímica primitiva, con el
objetivo de de identificar potenciales fuentes potenciales de DAP. "En
la Tierra pudo haber habido minerales que liberasen compuestos de
fósforo y nitrógeno en las condiciones adecuadas", afirman. "Los
astrónomos han descubierto pruebas de compuestos de fósforo y nitrógeno
en gases y polvo interestelar,
así que es plausible que estos compuestos estuvieran presentes en el
origen del planeta y desempeñaran un papel fundamental en la aparición
de las primeras moléculas complejas de la vida".
