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Jueves, 25 junio 2015
Microbiología

Indicios de aparición espontánea de predecesores del ADN

Las propiedades de autoorganización de fragmentos moleculares parecidos al ADN hace 4.000 millones de años pudieron guiar su propio crecimiento conformando cadenas químicas repetitivas lo bastante largas como para cumplir la función de fundamentos para la vida primitiva. Esta es la conclusión a la que se ha llegado en un estudio reciente.

 

Si bien en estudios sobre formaciones minerales antiguas se han encontrado pruebas de la evolución de bacterias hace entre 3.500 y 3.800 millones de años, apenas 500 millones de años después de la estabilización de la corteza terrestre, aún resulta un misterio lo que pudo haber precedido a la formación de tales organismos unicelulares. Los resultados de la investigación realizada por el equipo de Noel Clark, de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, y Tommaso Bellini, de la Universidad de Milán en Italia, sugieren un escenario novedoso para el origen no biológico de los ácidos nucleicos, los “ladrillos” con los que la naturaleza construye a los seres vivos.

 

El descubrimiento en los años 80 de la capacidad del ARN para alterar químicamente su propia estructura, realizado por Tom Cech, profesor de la Universidad de Colorado en Boulder y galardonado con un premio Nobel, y la investigación que él y sus colaboradores hicieron, llevaron al desarrollo del concepto del "Mundo de ARN". Según esta hipótesis, en la Tierra apareció primero el ARN, sirviendo tanto como material de almacenamiento de la información genética como de molécula orgánica catalizadora de reacciones químicas. En ese escenario, la vida primigenia se basaba en un acervo de cadenas de ARN capaces de sintetizar otras cadenas a partir de moléculas más sencillas disponibles en el entorno. Aunque existe ahora un consenso entre los investigadores del origen de la vida sobre que las cadenas de ARN son demasiado especializadas para haber sido creadas como un producto de reacciones químicas aleatorias, los nuevos hallazgos sugieren una alternativa viable.

 

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La imagen muestra una nanogota de ADN condensado, y dentro de ella, gotas más pequeñas en su fase de cristal líquido, que aparecen bajo luz polarizada a la izquierda. Las gotas de cristal líquido actúan como “micro-reactores”. (Foto: Noel Clark, University of Colorado)

 

La nueva investigación demuestra que el autoensamblaje espontáneo de fragmentos de ADN de apenas unos pocos nanómetros de largo en fases ordenadas de cristal líquido tiene la capacidad de dirigir la formación de enlaces químicos que conecten cadenas de ADN cortas para formar otras largas, sin la ayuda de mecanismos biológicos. Los cristales líquidos son una forma de materia que posee propiedades situadas entre las de los líquidos convencionales y los del cristal sólido; un cristal líquido puede fluir como un líquido, por ejemplo, pero al mismo tiempo sus moléculas pueden estar orientadas de forma muy parecida a como lo están las de un cristal.

 

Lo observado por el equipo de Clark y Bellini sugiere qué pudo ocurrir en la Tierra primitiva cuando aparecieron los primeros fragmentos moleculares similares al ADN.

 

Durante varios años, el equipo de investigación ha estado explorando la hipótesis de que la forma en que surgió el ADN en la Tierra primitiva depende de sus propiedades estructurales y su estabilidad para autoorganizarse. En el mundo pre-ARN, el autoensamblaje espontáneo de fragmentos de ácidos nucleicos (ADN y ARN) podría haber actuado como una plantilla para su unión en forma de polímeros, que son sustancias compuestas de un gran número de unidades que se repiten.

 

Los nuevos descubrimientos muestran que, en presencia de las condiciones químicas apropiadas, el autoensamblaje espontáneo de pequeños fragmentos de ADN puede promover a su vez el autoensamblaje de conjuntos de fragmentos para formar polímeros más grandes. Esto señala una posible ruta para la aparición de vida.

 

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