¿Ayudaron las arcillas a la vida primordial?

Por :Oscar Domínguez Corbalán

Según los investigadores del Howard Hughes Medical Institute, las biomoléculas complejas pueden haberse formado espontáneamente de una capa de ácidos grasos que eventualmente constituyeron las primeras células vivientes.

Basado en un informe del HHMI

Los investigadores del Howard Hughes Medical Institute han descubierto que las arcillas podrían haber sido los catalizadores que estimularon el ensamblaje espontáneo de ácidos grasos dentro de pequeños sacos que en última instancia evolucionaron a las primeras células vivientes.

"... una pequeña charca templada, con todo tipo de ales de amonio y fosfato, luz, calor, electricidad, etc. ...", Charles Darwin, en los origenes de vida en charcas con oleaje. Crédito: Smithsonian

“… una pequeña charca templada, con todo tipo de ales de amonio y fosfato, luz, calor, electricidad, etc. …”, Charles Darwin, en los orígenes de vida en charcas con oleaje. Crédito: Smithsonian

Jack W. Szostak, investigador del HHMI, y sus compañeros Martin M. Hanczyc y Shelly M. Fujikawa del Massachusetts del Massachusetts General Hospital también demostraron que esas vesículas podrían ser inducidas a crecer y a partirse en vesículas separadas bajo las condiciones del laboratorio. Relataron sus estudios el 24 de octubre de 2003, tema de discusión de la revista Science.

Szostak y sus colegas fueron incentivados a llevar a cabo sus experimentos por el previo trabajo de otros investigadores que descubrieron que las arcillas podrían catalizar las reacciones químicas necesarias para hacer RNA construyendo unos bloques llamados nucleótidos. Razonaron que si las arcillas pudieran adoptar la formación de vesículas, no sería inconcebible que las partículas de arcilla que tuvieron RNA en su superficie pudieran acabar dentro de dichas vesículas. Si eso fuera cierto, el resultado ofrecería las condiciones responsables de una evolución eventual de las células vivientes que podrían autoreproducirse.

Otros investigadores observaron que si las micelas de ácidos grasos, que son estables en condiciones base, son expuestas a condiciones más ácidas, se ensamblarían espontáneamente en vesículas”, dijo Szostak. “Esta reacción tiene un largo periodo de retraso, y algún tipo de superficie nucleica es necesaria para iniciar el proceso. Razonamos que si el tipo acertado de superficie mineral estaba presente, esa fase de retraso se eliminaría”.
En sus experimentos, Szostak y sus colegas descubrieron que añadiendo pequeñas cantidades de la arcilla, montmorillonita, a las micelas de ácidos grasos se aceleró increíblemente la formación de vesículas. También descubrieron que muchas otras sustancias con superficies cargadas negativamente también catalizaron la formación de vesículas.

Cuando los investigadores cargaron las partículas de montmorillonita con un RNA marcado con fluorescente y añadieron esas partículas a las micelas, detectaron partículas del RNA cargado dentro de las vesículas resultantes. Y, yendo un paso más lejos, Szostak y sus colegas mostraron que cuando encapsularon el RNA marcado dentro de las vesículas, no se salió
Por lo tanto, hemos demostrado que no solo las arcillas y otras superficies minerales aceleran el ensamblaje en la vesícula, pero asumiendo que la arcilla se queda dentro al menos alguna parte del tiempo, esto proporciona un camino por el que el RNA podría entrar en las vesículas”, dijo Szostak
No obstante, dijo, incluso las primitivas, no vivientes, estructuras de tipo celular necesitan un mecanismo para crecer y dividirse. Por lo tanto los científicos exploraron el entorno de las vesículas a las que las micelas hubieron sido añadidas, buscando las condiciones ácidas inducidas en las micelas para volverse inestables y de alguna manera incorporarse a ellas mismas en una vesícula creciente.

Después demostramos que el crecimiento eficiente era posible, el siguiente problema fue como completar el ciclo persuadiendo estas vesículas a dividirse”, dijo Szostak. Los científicos descubrieron que si extraían vesículas grandes que contenían tinta a través de poros pequeños, el resultado era la proliferación de vesículas pequeñas, que seguían conteniendo tinta.
Exactamente como sucede esta proliferación no está claro, y hay diferentes modelos para los procesos”, dijo Szostak. “Lo importante es que todo funciona. Finalizas con vesículas pequeñas en la que los contenidos se quedan mayormente dentro. Esto es importante si el proceso debe ser vagamente análogo a la división celular biológica”, dijo.

Una estructura en 3D del ARN.
Creédito: SpaceDaily

Una estructura en 3D del ARN. Creédito: SpaceDaily

Ahora que tenemos una prueba del principio de que el crecimiento y la división es posible en un sistema puramente físico-químico, estamos trabajando en un modo de conseguir que este ciclo funcione de un modo más natural”, añadió Szostak. “Claramente, hay muchos procesos complicados e interesantes funcionando en esto, y cómo este camino lleva a los sistemas biológicos no es del todo recto hacia adelante”.

No estamos argumentando que sea así como comenzó la vida”, enfatizó Szostak. “Estamos diciendo que hemos demostrado el crecimiento y la división sin ninguna maquinaría bioquímica. En última instancia, si podemos demostrar vías más naturales de que esto ocurra, podría empezar a darnos claves sobre cómo la vida pudo realmente haberse iniciado en la Tierra primitiva”.

En concreto, dijo Szostak, la siguiente investigación debería ayudar a demostrar que la formación de RNA o una partícula de polímeros similar podría ocurrir simultáneamente a la réplica de vesículas.

En última instancia, nos gustaría ponerlos juntos y tener un RNA reproductor dentro de una vesícula reproductora”, dijo Szostak. “Si pudiéramos demostrar ambos procesos bajo condiciones arbitrarias de laboratorio, podríamos empezar a trabajar hacia hacerlas trabajar bajo condiciones más y más naturales”.

Fuente:

http://www.astroseti.org/articulo/562/-ayudaron-las-arcillas-a-la-vida-primordial-