Novedades sobre el origen de la vida

Logran recrear las primeras células de la Tierra

ABC.es  28/11/2013

Hoy en "La ventana" traemos un tema apasionante: el origen de la vida. Se ha logrado recrear la autorreplicación del ARN en laboratorio, como supuestamente ocurrió hace unos 3.600 millones de años, gracias al citrato, un componente que protege las vesículas lipídicas donde se originó la vida del medio exterior. Descubre más sobre el origen de las primeras formas de vida gracias al artículo que ha publicado Science.

Sobre el caldo primigenio

Muchos piensan que resulta extraño lanzarse a la exploración del Universo cuando ni siquiera comprendemos lo que ocurre en nuestro planeta. Lo cierto es que el origen de la vida sigue siendo un misterio. Los científicos tratan de aproximarse experimentalmente a la realidad que aconteció en la Tierra hace unos 3.600 millones de años. Pero cuanto más investigan, más dudas surgen al respecto y más complicado parece descifrar el misterio. Ahora, Science publica un nuevo artículo que ayuda a comprender cómo se inició el proceso evolutivo.

La vida comenzó, probablemente, en un caldo de cultivo. Es decir, como quien hace un guiso. En el agua oceánica debieron formarse compuestos en principio sencillos que fueron uniéndose para formar moléculas más complejas. Proteínas, ácidos, azúcares, sales o grasas terminaron por constituir células. Realmente, Charles Darwin intuyó que la vida no debió de originarse en el mar abierto, sino en pequeños charcos ricos en materia orgánica. En estas masas de agua los ingredientes químicos podían concentrarse y reaccionar a las temperaturas adecuadas. 

El científico ruso Aleksandr Oparin propuso la teoría del
 caldo primigenio, llamado caldo de Oparin en su honor

Los científicos han intentado recrear las condiciones del caldo primigenio en el laboratorio a fin de reproducir el origen de la vida. No han tenido un éxito total. El científico del Hospital General de Massachusetts y de la Universidad de Harvard (EE. UU.) Jack Szostak, ganador del Nóbel de Medicina en 2009, es uno de ellos. Lleva más de un decenio tratando de reconstruir en el laboratorio estas protocélulas a partir de las cuales habrían surgido los primeros microorganismos. La primera célula debió ser una vesícula de lípidos o grasas que contenía un material genético con la capacidad de replicarse y originar nuevas protocélulas.  

Otros científicos que han intentado conseguir recrear el origen de la vida en el laboratorio han sido Melvin Calvin, descubridor del ciclo de Calvin, quien utilizó una fuente de radiación de alta energía, obteniendo un éxito muy discreto. Harold Urey y Stanley Miller lograron que entre un 10 y un 15% del carbono de su experimento formara compuestos orgánicos, un 2% de ellos aminoácidos, además de azúcares. Stanley Miller continuó toda su vida con estos experimentos, consiguiendo éxito en los más variados supuestos de la composición de la atmósfera primitiva, incluídos los que actualmente se piensa que existieron. En 2007, una revisión de los materiales originales del experimento sellados y preservados, comprobó la presencia de más de 20 aminoácidos distintos que Urey y Miller no pudieron detectar.

El descubrimiento de Szostak y Adamala

La revista Science publica el hallazgo de Szostak y su colaboradora Katarzyna Adamala: en su intento de recrear la protocélula, han descubierto un componente químico que permite a estas estructuras mantener su integridad y replicar su material genético. Es decir, un compuesto capaz de preservar el material genético o ARN en el interior de la vesícula.

Szostak intentó rellenar una vesícula de ácidos grasos con los componentes esenciales de la vida que estarían hace unos 3.600 millones de años. Dicho de otra forma: los ingredientes de la sopa. La vesícula sería, en este caso, nuestro olla, si seguimos con el simil culinario. La olla estaría  protegida del exterior: los ácidos grasos hidrófobos mantendrían el interior aislado del agua. El elemento genético con capacidad para replicarse sería el ARN, para lo cual se necesitarían grandes cantidades de ion magnesio. Lo paradójico es que el ion magnesio, en grandes concentraciones, desestabiliza las membranas de ácido graso. 

El ingrediente mágico que falta en la receta podría ser el citrato. Szostak explica: “Por primera vez, hemos sido capaces de lograr el copiado no enzimático del ARN dentro de vesículas de ácidos grasos. Hemos encontrado una solución a un problema de largo recorrido en el origen de la vida celular: la química para el copiado del ARN requiere la presencia del ión magnesio Mg2+, pero los niveles altos de Mg2+ rompen las membranas simples de ácidos grasos que probablemente rodeaban a las primeras células vivas".

Ilustración de Szostak y Adamala con la autorreplicación del ARN en el caldo

El citrato es un quelante que previene el daño en las membranas de ácidos grasos y que además acelera el copiado de la cadena de ARN. Otros quelantes, como el isocitrato o el oxalato, también protegerían las vesículas, pero impedirían la replicación. Szostak lo explica así: “Mientras otras moléculas protegen las membranas contra el ión magnesio, no permiten que se produzca la química del ARN. Pensamos que el citrato resguarda las membranas y facilita el copiado del ARN gracias a que solo cubre una cara del ión magnesio”.

El citrato es una forma iónica del ácido cítrico, el cual está presente en ciertas frutas y es ampliamente empleado como aditivo alimentario bajo el nombre de E330. Pero... ¿era suficientemente frecuente en el caldo primigenio para que participara activamente en la cuestión del autorreplicado del ARN? Al respecto Szostak y Adamala comentan: “Nuestra mejor teoría es que debió de existir algún tipo de péptidos simples que actuaron de una forma similar al citrato, y ahora estamos trabajando en la búsqueda de estos péptidos”.

Es decir, reconocen que la mecánica es posible con compuestos como el citrato, pero quizá fuera algún otro tipo de péptido más frecuente el que actuara como quelante hace 3.600 millones de años. El titular de ABC pone de manifiesto que los científicos han logrado autorreplicar el ARN, pero no dice que para ello han utilizado un ingrediente que nos permite hacer un buen guiso, pero que quizá no estaba tan disponible en el momento exacto en que el reloj evolutivo se puso a cero.

Estamos, por tanto, ante un avance que, como suele ocurrir en ciencia, abre nuevos interrogantes. Seguiremos los acontecimientos futuros sobre tan apasionante tema.