Una de las grandes preguntas que se hace la ciencia es cómo los elementos sin vida que nadaban en los mares de nuestro planeta hace millones de años se juntaron para crear vida. Esa pregunta podría ahora tener contestación gracias al reciente descubrimiento de un conjunto de reacciones químicas similares a las que pudieron desencadenar el origen de la vida tiempo atrás.
La Tierra hace miles de millones de años estaba cubierta por un gran océano. A pesar de que todavía no había formas de vida presentes, los investigadores teorizan que ahí, en ese caldo primitivo rico en nutrientes, ya se encontraban todos los elementos para hacerla posible. Los científicos han intentado reproducir el caldo primitivo en sus laboratorios variando los ingredientes que se piensan estaban presentes en nuestro planeta hace miles de años.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Scripps, en los Estados Unidos, ha descubierto un nuevo conjunto de reacciones químicas que simplifican los procesos propuestos anteriormente y que han conseguido generar aminoácidos y ácidos nucleicos, los componentes fundamentales de las proteínas y el ADN.
“Hemos ideado un nuevo paradigma para explicar este cambio de la química prebiótica a la biótica”, dice el doctor Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado de química en Scripps Research, y autor principal del nuevo estudio publicado en la revista Nature Chemistry. “Creemos que el tipo de reacciones que hemos descrito es probablemente lo que podría haber ocurrido en la Tierra primitiva”.
Cómo funciona
El equipo de Krishnamurthy demostró a principios de año cómo el cianuro activa las reacciones químicas que convierten las moléculas prebióticas y el agua en compuestos orgánicos básicos fundamentales para la vida. También observaron que esas reacciones, a diferencia de las propuestas anteriormente, funcionaban a temperatura ambiente y en un amplio rango de pH.
Los investigadores se propusieron entonces utilizar el cianuro junto con amoniaco, dióxido de carbono y alfa-cetoácidos, como ingredientes para generar aminoácidos, unas moléculas complejas que son la base de las proteínas presentes en todas las células vivas conocidas. El amoniaco funciona como la fuente de nitrógeno necesaria para la conversión, los alfa-cetoácidos son los precursores que usan las células vivas en la actualidad para fabricar aminoácidos, mientras que el cianuro realiza la conversión y el dióxido de carbono la acelera.
El equipo afirma que, aunque este proceso es muy similar a cómo se forman los aminoácidos en las células vivas hoy en día, el cianuro serviría de sustituto de las enzimas que probablemente no existían todavía en el caldo primitivo. La simplicidad de este método y su similitud con los procesos biológicos actuales son para los investigadores una muestra de que éste podría ser el origen más probable de la vida en contraposición a otros que requieren reacciones químicas más complejas.
El equipo descubrió también un subproducto resultante de esta misma reacción: el orotato, un precursor de los nucleótidos que componen el ADN y el ARN. Esto, para los investigadores, sugiere que si se dan las condiciones propicias, la misma sopa primordial podría haber dado lugar a un gran número de moléculas que intervienen en la formación de la vida.
“Esperábamos que fuera bastante difícil de resolver y resultó ser incluso más sencillo de lo que habíamos imaginado”, dice Krishnamurthy. “Si mezclas sólo el cetoácido, el cianuro y el amoniaco, se queda ahí. En cuanto añades dióxido de carbono, aunque sea en cantidades mínimas, la reacción se acelera”.
Descifrando el origen de la vida
Este descubrimiento arroja luz sobre las reacciones químicas presentes en la Tierra hace miles de millones de años, pero también sobre el mecanismo que origina la vida. Esto es importante no solo para entender cómo llegamos a ser lo que somos, sino también como para entender cómo se formó la vida en el universo.
Algo que nos podría ayudar a detectar vida en otros planetas. Los investigadores aseguran además, que estas nuevas reacciones químicas pueden ser útiles también para la fabricación de medicamentos, generando biomoléculas hechas a medida a partir de materiales baratos. Aunque son conscientes de que su descubrimiento es solo el inicio y todavía quedan cuestiones por resolver.
“Lo que queremos hacer a continuación es seguir investigando qué tipo de química puede surgir de esta mezcla”, dice Krishnamurthy. “¿Pueden los aminoácidos empezar a formar pequeñas proteínas? ¿Podría una de esas proteínas volver y empezar a actuar como una enzima para hacer más de estos aminoácidos?”
