NeoFronteras

Consiguen crear diversas variantes moleculares similares al ADN que al igual que este último pueden almacenar y transmitir información genética.

En las películas o novelas de ciencia ficción se asume que cuando algún terrícola llega a un extraño planeta los seres que hay allí tienen ADN y una bioquímica similar a la nuestra. Incluso se asume que un humano podría comer las plantas y animales de esos lugares o ser comido por un alienígena malvado.
La realidad es que un alienígena será muy distinto a nosotros en aspecto porque la evolución es contingente y crearía formas distintas. Si se rebobinara la película de la evolución terrestre y se proyectara de nuevo hacia adelante daría lugar a otras especies distintas. Así que la evolución da con especies distintas en distintos planetas al igual que lo hace en distintos continentes en la Tierra. Por tanto, no hay humanoides extraterrestres.
Pero además el azar bioquímico que da lugar a la vida debe de haber creado multitud de formas de vida incompatibles con la nuestra en otros lugares del Universo. Así que nada de sexo intergaláctico, ni comidas hiper-exóticas, incluso aunque pudiéramos viajar a las estrellas. La única posibilidad de que otras formas de vida sean bioquímicamente muy similares a nosotros es que tengamos alguna conexión a través de algún mecanismo panespérmico.
Pero, ¿cómo pueden ser, por ejemplo, esas otras formas de ADN o ARN? Hace un tiempo informamos en NeoFronteras de que se había conseguido cambiar algunas bases del ADN y que este seguía siendo funcional. Quizás se pueden hacer aún más cambios sobre ese mismo diseño.
El ADN está compuesto de tres tipos de bloques moleculares: fosfatos, azúcares y bases nitrogenadas. Las bases son las conocidas G, A, T, C (guanina, adenina, timina y citosina) y fueron algunas de estas bases las que fueron sustituidas en esos experimentos antes mencionados. El ARN emplea G, A, C y U (uracilo). Un triplete de estas bases define uno de los 20 posibles aminoácidos determinados por el código genético (que es universal para todos los seres vivos terrestres) y una secuencia de tripletes una proteína. Las bases son las que portan la información y según esos experimentos no parece difícil que algunas de esas bases puedan ser sustituidas por otras.
Las moléculas de ADN o ARN permiten la herencia, pues codifican y transmiten la información genética, pero además permiten la evolución gracias a cambios en las secuencias, cambios que pueden ser seleccionados por el ambiente y permitir así la adaptación de las especies.
Pero para que las bases formen una secuencia que almacene y transmita información deben de ir sujetas a una estructura hecha de fosfatos y azúcares. Si esta estructura, u otra alternativa, es poco estable o demasiado estable entonces o bien no guardaría bien la información o no podría replicarse respectivamente.
Ahora, un grupo internacional de científicos ha conseguido crear unas variantes de ácidos nucleicos cambiando el tipo de azúcar. Los denominan ácidos xenonucleicos o AXN. La lista que han conseguido es variada: AHN, ACeN, ALN, AAN, AFAN y ATN. Estos nuevos ácidos nucleicos parecen operar y funcionar de manera similar al ADN o ARN habituales, pues pueden reconocer y unirse a secuencias genéticas de manera parecida. Los investigadores implicados creen que, además de conocimiento, este tipo de investigación puede proporcionar aplicaciones biomédicas como la fabricación de nuevos biosensores. Aunque de momento es difícil fabricarlos en grandes cantidades. También puede arrojar luz sobre el origen de la vida.
En concreto es la primera vez que se demuestra que seis de estas moléculas de AXN pueden compartir información con el ADN, pero una de ellas, el HNA (ácido anhidrohexitol nucleico), es capaz de evolucionar y plegarse en formas de uso biológico.
No se sabe muy bien cómo surgieron el ADN y el ARN en primer lugar. Los seres vivos usan ADN como material de almacenamiento de información genética principal y el ARN se usa para transmitir la información dentro de la célula. Sólo algunos tipos de virus usan ARN como almacenamiento principal de información genética. Pero se ha hipotetizado que en un principio la vida estaba basada sólo en ARN, que además tiene propiedades catalíticas, es decir, que es capaz de facilitar reacciones bioquímicas.
Pero la posibilidad de que bases de ARN se unieran expontáneamente en una secuencia útil que se autoperpetuara parece estadísticamente difícil. ¿Cómo apareció el ARN? ¿Apareció espontáneamente o fue el producto de moléculas más simples que el ARN?
La hipótesis de un mundo pre-ARN va ganando terreno en la comunidad académica gracias a las investigaciones sobre los AXN. Este nuevo resultado permite pensar que hubo pasos bioquímicos previos que finalmente dieron lugar al ARN y a la vida.
Estos investigadores proponen que el ATN puede ser uno de esos pasos intermedios, pues puede unirse al ARN a través de apareamiento antiparalelo de bases a lo Watson-Crick, lo que permitiría pasar la información de un mundo pre-ARN a otro de tipo ARN. Esto permite a algunos especular con que el ATN pudiera ser el precursor original de la vida terrestre.
En la actualidad, y desde hace miles de millones de años, hay enzimas (polimerasas) que permiten la lectura y transcripción de la información en diversos sentidos de la información contenida en el ADN y ARN, pero no hay tales enzimas para los AXN. Este equipo de investigadores tuvo que crear polimerasas específicas para estas moléculas mediante evolución darwiniana sintética. Estos científicos han necesitados años para lograrlo.
Al final consiguieron la transcripción directa e inversa en los seis tipos de moléculas antes mencionadas: AHN, ACeN, ALN, AAN, AFAN y ATN. Estas enzimas consiguieron transcribir ADN a AXN y viceversa con una eficiencia del 95% o mayor. Estos ciclos o generaciones de ADN-AXN permitieron a los investigadores seleccionar qué moléculas de AXN se unían a ciertas proteínas dentro de una población al azar, este proceso simulaba una evolución darwiniana.
En resumen, la replicación, heredabilidad y evolución son posibles en estas otras moléculas. De todos modos se está muy lejos de la síntesis de vida artificial.
Otro grupo de investigadores ha usado la estructura habitual del ADN, pero con 2 bases nitrogenadas extras además de las cuatro habituales. Es decir, un ADN de seis bases: G, A, C, T, Z y P. Uno de los investigadores implicado especula que este nuevo alfabeto genético se podría usar en combinación con los AXN para producir moléculas más resistentes a la degradación química.
¿Se puede introducir el AXN en las células? Si se pudiera el AXN se replicaría y evolucionaría por sí mismo. Esto sería algo realmente notable.
Comenzamos con una mención a la ciencia ficción, pero estos resultados permiten dejar volar la imaginación y soñar con vida basada en el AXN, aquí o en otros planetas.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Noticia en Nature.
Artículo original I.
Artículo original II.
Ilustración: N. Overy/Shutterstock;Nature