Tendencias21

La vida pudo surgir en las rocas porosas calientes del fondo de los océanos

Científicos alemanes han conseguido reproducir en laboratorio los sistemas de poros de las rocas calientes del fondo de los océanos primigenios, y han demostrado que en ellos pudo surgir la vida. Los gradientes de temperatura que se producen en estos sistemas los convierten en cámaras de reacción para la síntesis de material genético.

La vida pudo surgir en las rocas porosas calientes del fondo de los océanos

Los microporos llenos de agua de las rocas calientes del fondo oceánico podrían haber actuado como viveros en los que surgió la vida en la Tierra. Un equipo de la Universidad de Múnich (LMU) ha demostrado ahora que los gradientes de temperatura en sistemas porosos promueven la replicación cíclica y la aparición de ácidos nucleicos.

Una condición previa fundamental para el origen de la vida es que ciertas biomoléculas relativamente simples debieron tener la oportunidad de formar estructuras más complejas, que fueran capaces de reproducirse y pudieran almacenar la información genética en una forma químicamente estable.

Pero este escenario requiere alguna manera de acumular moléculas precursoras en soluciones muy concentradas. En los océanos primigenios, tales compuestos debieron de estar presentes en concentraciones infinitamente bajas. Pero físicos de la Universidad de Múnich (Ludwig-Maximilians-Universität München, LMU), dirigidos por el profesor Dieter Braun, han descrito ahora que podían darse las condiciones necesarias.

Demostración experimental

Experimentalmente, los investigadores han demostrado que los sistemas de poros del fondo marino, que se calentaban por la actividad volcánica, podrían haber servido como cámaras de reacción para la síntesis de moléculas de ARN, que hacen de soporte de la información hereditaria en la biosfera actual.

«El requisito clave es que la fuente de calor se localice en un lado del poro alargado, de modo que el agua en ese lado esté significativamente más caliente que en el otro», explica Braun, en la nota de prensa de la LMU.

Las biomoléculas simples que son arrastradas hasta el poro pueden quedarse entonces atrapadas, y aumentar en concentración, por la acción del gradiente de temperatura, cumpliendo así una condición previa importante para la formación y la replicación de estructuras moleculares más complejas.

El efecto de captura molecular es una consecuencia de la termoforesis : Las moléculas cargadas, en un gradiente de temperatura, se mueven preferentemente desde la región más caliente a la más fría, lo que permite que los polímeros más largos, en particular, puedan ser atrapados de forma segura. Este es un factor importante en la evolución de los ácidos nucleicos, tales como ARN y ADN, simplemente porque las moléculas más largas pueden almacenar más información genética.

Recreación de los poros

Braun y sus colegas han demostrado que este mecanismo funciona en el laboratorio: «Utilizamos tubos capilares de vidrio para construir análogos de los poros naturales que se encuentran en la roca, calentamos el poro por un lado y dejamos que el agua, que contenía fragmentos disueltos de ADN lineal de distintas longitudes, se filtrara a través de él. Bajo tales condiciones, las largas hebras quedan, en efecto, atrapados dentro del poro», explica Braun.

«Los poros que fueron expuestos a calor se encuentran habitualmente en las formaciones de roca ígnea, y eran ciertamente comunes en rocas de origen volcánico en la Tierra primitiva. Así que este escenario es bastante realista. Y el efecto de la temperatura se ve reforzado por la presencia de inclusiones de metal dentro de la roca, que conducen el calor a tasas 100 veces mayores que el agua».

La replicación

Los ácidos nucleicos no sólo quedan retenidos en el poro, sino que también son capaces de replicarse en esas condiciones. En la zona más caliente, las hebras de doble cadena se dividen en sus hebras constitutivas en cuestión de minutos. Las hebras individuales pueden entonces ser transportadas por convección -flujo cíclico a lo largo del poro perpendicular a la orientación del gradiente de temperatura- hacia la región más fría del poro.

Ahí se encuentran con los precursores químicos que conforman cada hebra de ADN, que entran en el poro en un flujo continuo. Las hebras precursoras actúan entonces como plantillas para la polimerización de cadenas complementarias. Este ciclo hace que sea posible no sólo replicar las hebras sino también alargarlas, por la unión de varios fragmentos. Cuando los ácidos nucleicos se acumulan hasta niveles que superan la capacidad de almacenamiento de los poros, las moléculas recién replicadas pueden escapar y colonizar sistemas de poros vecinos.

Así, el grupo de LMU ha logrado construir un sistema que permite una evolución darwiniana autónoma y continua de biomoléculas cada vez más complejas, definiendo así condiciones realistas en las que la vida podría haber evolucionado, en principio.

«La vida es fundamentalmente un fenómeno de no-equilibrio termodinámico. Por eso, la aparición de las primeras formas de vida requiere un desequilibrio local, impulsado por una fuente de energía externa; por ejemplo, por una diferencia de temperatura impuesta desde fuera del sistema», explica Braun. «Que esto se pudiera lograr de una manera tan simple y elegante fue una sorpresa incluso para nosotros. El éxito del proyecto es un homenaje a la estrecha colaboración entre todos los miembros del equipo.»

Referencias bibliográficas:

Moritz Kreysing, Lorenz Keil, Simon Lanzmich, Dieter Braun. Heat flux across an open pore enables the continuous replication and selection of oligonucleotides towards increasing length. Nature Chemistry (2015). DOI: 10.1038/nchem.2155

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los astrónomos observan un misterioso glóbulo cometario vagando por el cosmos 27 marzo, 2024
    Utilizando el Telescopio de rastreo VLT (VST) los científicos han producido una imagen impactante de GN 16.43.7.01, un glóbulo cometario situado a 5.000 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Escorpio. Se trata de pequeñas y débiles nubes interestelares de gas y polvo cósmico, con una forma similar a la de […]
    Pablo Javier Piacente
  • Sería inminente el hallazgo de vida extraterrestre en Europa, una de las lunas de Júpiter 27 marzo, 2024
    Basado en experimentos recientes, un grupo de científicos determinó en un nuevo estudio que un instrumento en particular a bordo de la futura misión Europa Clipper de la NASA, denominado SUrface Dust Analyzer, era tan sensible que probablemente podría detectar signos de vida extraterrestre en granos individuales de hielo expulsados por Europa, la luna helada […]
    Pablo Javier Piacente
  • ¿La criopreservación es el paso necesario para la resurrección moderna? 27 marzo, 2024
    En España hay cinco casos de personas sometidas a criopreservación después de fallecer, a la espera de que la tecnología permita, tal vez, volverlos a la vida en los años 50 de este siglo.
    José Luis Cordeiro (*)
  • Crean un cerebro fantasma en forma de cubo impreso en 3D 27 marzo, 2024
    Investigadores austriacos han desarrollado un modelo de cerebro impreso en 3D basado en la estructura de las fibras cerebrales visibles mediante imágenes de resonancia magnética. Permite estudiar la compleja red neuronal con una precisión sin precedentes.
    Redacción T21
  • El océano se está desgarrando 26 marzo, 2024
    2.000 terremotos en un día en Canadá insinúan el nacimiento de una nueva corteza oceánica frente a la costa de la isla de Vancouver: está a punto de nacer a través de una ruptura magmática en las profundidades del mar.
    Pablo Javier Piacente
  • Simulan una explosión termonuclear en un superordenador 26 marzo, 2024
    Una simulación por superordenador nos brinda nuevos conocimientos sobre el comportamiento de las estrellas de neutrones: al evocar la explosión termonuclear que tiene lugar cuando estos monstruos cósmicos devoran a otra estrella, los investigadores logran avanzar en la comprensión de los fenómenos más extremos que suceden en el cosmos.
    Pablo Javier Piacente
  • Las matemáticas tienen la clave para erradicar el machismo 26 marzo, 2024
    Las matemáticas demuestran que si una parte significativa de las mujeres de una población (superando el límite del 45%) se comporta solidariamente con otras mujeres (como si fuesen hermanas), el machismo se extingue.
    Alicia Domínguez y Eduardo Costas (*)
  • El cerebro nos invita a soñar despiertos y luego nos rescata del ensueño 26 marzo, 2024
    El cerebro dispone de un doble mecanismo que, por un lado, nos inspira la creatividad provocando que soñemos despiertos, y por otro, nos devuelve a la realidad para sacarnos de la divagación inútil.
    Redacción T21
  • Las ondas cerebrales se mueven en direcciones opuestas para crear recuerdos y luego para recuperarlos 25 marzo, 2024
    Los científicos descubrieron que las ondas cerebrales tendían a moverse desde la parte posterior del cerebro hacia el frente mientras las personas guardaban algo en su memoria. Por el contrario, cuando buscaban recordar la misma información, esas ondas se movían en la dirección opuesta, desde el frente hacia la parte posterior del cerebro.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una de las estrellas más antiguas del Universo muy cerca de la Vía Láctea 25 marzo, 2024
    La estrella LMC 119 fue apreciada en la Gran Nube de Magallanes, muy cerca de la Vía Láctea, y es la primera estrella de la segunda generación de formación estelar del Universo que se ha identificado en otra galaxia. Esta estrella, una de las más antiguas en el cosmos descubiertas hasta hoy, proporciona una ventana […]
    Pablo Javier Piacente