Hallan el 'eslabón perdido' de la química que hizo posible la vida celular

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".

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