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Un código genético primigenio, ¿en el origen de la vida en la Tierra?

Nuevas evidencias arrojan luz sobre qué convirtió lo más simple en complejidad, hace cuatro mil millones de años


Dos científicos de la Universidad de Carolina del Norte (EEUU) han analizado los factores fundamentales que dieron lugar a la vida en la Tierra y han encontrado que estos se organizaron siguiendo un “código genético primigenio”, marcado por unas enzimas específicas, para dar lugar a la complejidad de la vida. Sus resultados han aparecido publicados en ‘PNAS’. Por Marta Lorenzo.





La Tierra. Fuente: NASA.
La Tierra. Fuente: NASA.
¿Cómo se originó la vida en la Tierra? Según la versión oficial, el proceso comenzó cuando los elementos químicos presentes en nuestro planeta se unieron y produjeron unas moléculas orgánicas conocidas como aminoácidos. Estas moléculas, a su vez, formaron las proteínas necesarias para crear células individuales. Finalmente, las células individuales se convirtieron en plantas y animales.
 
Investigaciones recientes están revelando cómo la ‘sopa primordial’ de elementos dio lugar a los bloques de construcción que fueron los aminoácidos; y hay consenso científico generalizado sobre la evolución de la primera célula, hasta dar lugar a plantas y animales. Pero sigue siendo un misterio cómo los aminoácidos generaron las proteínas.
 
Ahora, dos científicos de la Universidad de Carolina del Norte (EEUU) llamados Richard Wolfenden y Charles Carter arrojan nueva luz sobre este proceso, que se calcula tuvo lugar hace cuatro mil millones de años.
 
ARN y aminoácidos: una colaboración ordenada
 
En la década de 1980, se descubrió la capacidad del ARN (molécula que hoy juega un papel en la codificación, regulación y expresión de genes) para alterar químicamente su propia estructura.
 
Este hallazgo llevó al desarrollo de una teoría que explicaría la creación de las proteínas, la llamada “Hipótesis del "mundo de ARN", que propone que el ARN se “hizo a sí mismo” a partir de la sopa terrestre primordial de aminoácidos y elementos cósmicos y después dio lugar a un tipo de proteínas llamadas péptidos (y de ahí a organismos unicelulares).
 
Wolfenden y Carter argumentan, sin embargo, que el ARN no trabajó solo en este proceso sino que recibió ‘ayuda’ de un “código genético” previo al código genético actual.  Los científicos han llegado a esta conclusión tras analizar las propiedades físicas de veinte aminoácidos.

Enzimas traductoras

En un artículo publicado en PNAS afirman que la polaridad y el tamaño de esos veinte aminoácidos explicarían cómo fue el plegamiento que dio lugar a las proteínas, es decir, la manera en que las cadenas de aminoácidos se acoplaron en estructuras tridimensionales para crearlas.

Todo ello se vio propiciado, además de por las altas temperaturas de la Tierra al inicio de su historia, por el papel de unas enzimas presentes en el ARN llamadas aminoacil-ARNt sintetasas (aaRS) que tradujeron el código genético primigenio para que se generase la proteína correcta cada vez, señalan los investigadores en PNAS.

Por tanto, "la traducción del código genético habría sido el nexo que conecta la química prebiótica con la biología", afirman los científicos.

Estos creen que esta etapa inicial de codificación genética resolvería la paradoja de cómo surgió la complejidad a partir de la simplicidad, una emergencia que es el origen de la vida en la Tierra: Ese código genético anterior habría generado un proceso de selección natural, que en última instancia habría dado lugar a una forma nueva y biológica de evolución.  

Urzymes, el origen de todo
 
En 2013, Carter ya participó en una investigación que consistió en crear y superponer versiones digitales tridimensionales de dos súperfamilias de enzimas modernas, traductoras del código genético.
 
A partir de ahí, él y sus colaboradores descubrieron que todas las enzimas actuales tienen núcleos virtualmente idénticos, una especie de “fósiles moleculares”, a los que llamaron Urzymes. Estos serían similares a las antiguas enzimas que poblaron la Tierra hace miles de millones de años.

A continuación, los investigadores clonaron y expresaron los Urzymes para determinar si tenían alguna actividad bioquímica. Descubrieron que éstos eran muy buenos acelerando las reacciones necesarias para traducir el código genético. Por tanto, que sí, que pudieron trabajar desde el inicio de los tiempos en la generación de la vida junto al ARN,  para dar lugar a formas de vida más complejas.  “Estos Urzymes podrían haber puesto en marcha la síntesis de proteínas antes de que hubiera vida en la Tierra", concluyó entonces Carter. 

Referencias bibliográficas:

Richard Wolfenden, Charles A. Lewis Jr., Yang Yuan, and Charles W. Carter Jr. Temperature dependence of amino acid hydrophobicities. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (2015). DOI: 10.1073/pnas.1507565112.

L. Li, C. Francklyn, C. W. Carter. Aminoacylating Urzymes Challenge the RNA World Hypothesis. Journal of Biological Chemistry (2013). DOI:10.1074/jbc.M113.496125.
 


Martes, 2 de Junio 2015
Marta Lorenzo
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