¿En la antesala de descubrir el origen de la vida?

Un nuevo estudio demuestra que tan solo se necesita un puñado de reacciones bioquímicas “olvidadas” para transformar simples compuestos geoquímicos en las complejas sustancias necesarias para el inicio de la vida.

El origen de la vida en la Tierra ha sido durante mucho tiempo un misterio con poca esperanza de tener una explicación clara. Una cuestión clave es qué parte de la historia de la vida en la Tierra se ha perdido en el transcurso del tiempo. Es bastante común que una especie deje de utilizar una reacción bioquímica a partir de un momento dado de su historia evolutiva, y si esto ocurre en una cantidad suficiente de especies, dicha reacción puede quedar “olvidada” por la vida de la Tierra.

¿Hay algún modo para que la ciencia descubra esas reacciones olvidadas? A esta pregunta se propusieron responder Liam M. Longo, Harrison B. Smith y Shawn Erin McGlynn, del Instituto de Ciencia de la Vida en la Tierra (ELSI, adscrito al Instituto Tecnológico de Tokio en Japón), Joshua E. Goldford, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), y Boswell A. Wing, de la Universidad de Colorado en Boulder, de Estados Unidos estas dos últimas instituciones.

Los autores del nuevo estudio razonaron que la química olvidada aparecería como discontinuidades o “rupturas” en el camino que sigue la química desde las moléculas geoquímicas simples hasta las moléculas biológicas complejas.

La Tierra primitiva era rica en compuestos simples como el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y el dióxido de carbono, sustancias que no suelen asociarse hoy en día con el sustento de la vida. Pero, hace miles de millones de años, la vida primitiva dependía de estas moléculas simples como fuente de materia prima. A medida que la vida evolucionó, los procesos bioquímicos transformaron gradualmente estos precursores en compuestos que hoy en día son mucho más comunes.

Con el fin de reconstruir la historia bioquímica de la Tierra, Longo y sus colegas emplearon un inventario de todas las reacciones bioquímicas conocidas, más de 12.000 y empezaron a trabajar en modelos del desarrollo escalonado de la química hacia la vida.

Los intentos anteriores de modelizar esa evolución química de este modo habían fracasado sistemáticamente a la hora de producir las moléculas más habituales y complejas utilizadas por la vida contemporánea. Sin embargo, la razón no estaba del todo clara.

En la nueva investigación se ha hecho una reconstrucción de cómo pudo ser la historia de la química en la que se basa la vida, desde la Tierra primigenia desprovista de vida (izquierda) hasta la actual (derecha). (Imagen: NASA's Goddard Space Flight Center / Francis Reddy / NASA / ESA. CC BY)

Al igual que en esos intentos anteriores, cuando los autores del nuevo estudio avanzaron en el trabajo de modelación, descubrieron que solo podían producirse unos pocos compuestos... Los investigadores se fijaron entonces como objetivo averiguar cuántas reacciones faltaban. Y su búsqueda les condujo a una de las moléculas más importantes de toda la bioquímica: la sustancia conocida con los nombres de trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato, comúnmente mencionada por sus siglas en inglés ATP.

El ATP es la moneda energética de la célula porque puede utilizarse para impulsar reacciones (como la formación de proteínas) que de otro modo no se producirían en el agua, el medio donde según todos los indicios surgió la vida. Sin embargo, el ATP tiene una limitación: las reacciones que forman ATP requieren ATP. En otras palabras, a menos que el ATP ya esté presente, no hay otra forma de que la vida actual produzca ATP. Esta dependencia cíclica era la razón por la que ninguno de los intentos de modelización llegaba a buen puerto.

Sin embargo, hay un modo de superar esta barrera aparentemente insalvable del ATP. Resulta que la parte reactiva del ATP es muy similar a un tipo de compuesto inorgánico conocido como polifosfato. Permitiendo que las reacciones generadoras de ATP utilicen polifosfato en vez de ATP (modificando tan solo ocho reacciones en total) se puede conseguir saltar adelante y avanzar hasta llegar a la complejidad bioquímica actual.

El estudio se titula “Primitive purine biosynthesis connects ancient geochemistry to modern metabolism”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Ecology & Evolution. (Fuente: NCYT de Amazings)