La reconstrucción de un océano primitivo revela secretos sobre el origen de la vida

Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge ha publicado detalles acerca de cómo podrían haberse vuelto metabólicamente activos los primeros organismos en la Tierra. Los resultados permiten que los científicos especulen sobre la forma en que las células primitivas aprendieron a sintetizar sus componentes orgánicos: las moléculas que forman ARN, lípidos y aminoácidos. Los resultados también sugieren el orden de la secuencia de acontecimientos que llevaron al origen de la vida.

Una reconstrucción en el laboratorio de un océano primitivo de la Tierra reveló la aparición espontánea de las reacciones químicas utilizadas por las células modernas para sintetizar muchas de las moléculas orgánicas cruciales del metabolismo. Crédito: Molecular Systems Biology

Una reconstrucción en el laboratorio del océano primitivo de la Tierra reveló la aparición espontánea de las reacciones químicas utilizadas por las células modernas para sintetizar muchas de las moléculas orgánicas cruciales del metabolismo.
Hace casi cuatro mil millones años la vida en la Tierra comenzó en los océanos ricos en hierro que dominaban la superficie del planeta. Una pregunta que los científicos no han respondido es cómo y cuándo apareció el metabolismo celular – la red de reacciones químicas necesarias para producir ácidos nucleicos, aminoácidos y lípidos, que son los componentes básicos de la vida.
Las reacciones químicas observadas ocurrieron sin la presencia de enzimas, y en cambio, fueron posibles gracias a las moléculas químicas que se encuentran en el mar Arcaico. El hallazgo de una serie de reacciones que se asemejan al “núcleo del metabolismo celular” sugiere que el metabolismo es anterior al origen de la vida. Esto implica que, al menos inicialmente, el metabolismo puede no haber sido moldeado por la evolución, sino por moléculas como el ARN, que se formaron a través de las condiciones químicas que prevalecieron en los primeros océanos.
Los científicos reconstruyeron las condiciones de ese mar prebiótico en base a la composición de varios sedimentos primitivos descritos en la literatura científica. Los diferentes metabolitos se incubaron a temperaturas altas (50 – 90 ^oC), similares a las que se podrían esperar cerca de un respiradero hidrotérmico de un volcán oceánico, una temperatura que no sería conducente a la actividad de las enzimas de las proteínas convencionales. Los productos químicos fueron separados y analizados por espectrometría de masas en tándem de cromatografía líquida.
Algunas de las reacciones observadas también podrían tener lugar en el agua, pero se aceleraron por la presencia de metales que sirven como catalizadores.
La detección de uno de los metabolitos, ribosa 5-fosfato, en las mezclas de reacción es particularmente notable. Su disponibilidad significa que los precursores de ARN en teoría podrían dar lugar a moléculas de ARN que codifican información, catalizan reacciones químicas y replican. Aún queda por establecer si las primeras enzimas adoptaron las reacciones catalizadas por metales, y de haber sido así, cómo ocurrió.
Artículo científico: Markus A. Keller, Alexandra V. Turchyn, Markus Ralser. Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean. Molecular Systems Biology, 25.04.2014, doi: 10.1002/msb.20145228
Fuente: European Molecular Biology Organization