NeoFronteras

Origen halófilo de la vida

Área: Biología — lunes, 8 de abril de 2013

Proponen como primer paso para el origen de la vida la creación de proteínas a partir de un conjunto de sólo 10 aminoácidos en un ambiente rico en sal.

Foto
Ambientes ricos en sal, como este del mar muerto, podrían haber dado lugar al origen de la vida. Fuente: NeoFronteras.

El asunto del origen de la vida en la Tierra es muy difícil de atacar con el método científico. De entrada no podemos viajar hacia atrás en el tiempo para comprobar qué pasó y aunque consiguiéramos crear vida en el laboratorio a partir de simples átomos sólo nos proporcionaría una posible vía de cómo pudo ocurrir, porque es de suponer que puede haber más de una camino.
Pese a todo, merece la pena investigar sobre este asunto. Los distintos estudios proponen diferentes escenarios para la síntesis de vida en la Tierra. Unos sitúan esta génesis fuera de la Tierra (es sólo una manera de desplazar el problema) y otros en ambientes extremos terrestres. Así por ejemplo, se ha propuesto que la vida se generó en las chimeneas hidrotermales oceánicas. Incluso se ha propuesto ambientes gélidos para ese origen de la vida. Para cada uno de esos casos se proporcionan ciertos argumentos de plausibilidad.
El paradigma más aceptado por la comunidad científica sostiene que la vida partiría del ARN en unas condiciones de alta temperatura.
Ahora Michael Blaber, de Florida State University College of Medicine, propone un ambiente salino que permitiría a un grupo de aminoácidos adoptar formas complejas, el primer paso para la generación de vida. Esta nueva idea coloca a las proteínas como primer paso, en lugar de a los ácidos nucleicos como el ARN.
Este investigador y sus colaboradores sugieren que hace 4000 millones de años un conjunto de 10 aminoácidos podrían haber formado proteínas con capacidad de plegamiento en ambientes halófilos (ricos en sal). Estas proteínas podrían haber proporcionado actividad metabólica al primer microorganismo que aparecería 200 o 500 millones de años después. Este microorganismo unicelular tendría ya capacidad de replicación y de adaptarse a las condiciones ambientales.
A este resultado han llegado después de tres años de estudio y en el que han empleado técnicas que han necesitado más de 17 años de desarrollo.
Según Blader un conjunto de 10 aminoácidos producidos por procesos químicos simples contiene la información necesaria para producir proteínas complejas capaces de plegarse sin que sea necesario que antes hubiera ARN. Este modelo pondría a las proteínas en primer lugar.
Tampoco se necesita un ambiente extremo en el que la temperatura sea muy alta, como el de las chimeneas hidrotermales, sino que basta con un ambiente halófilo para proporcionar a los aminoácidos prebióticos las condiciones suficientes para formar esas proteínas.
Recordemos que las proteínas son largas cadenas de aminoácidos que se pliegan específicamente hasta adoptar una estructura terciaria determinada que es la que proporciona su función a la proteína. Esto permite a las proteínas interaccionar con las demás y otras moléculas, biológicas o no, así como catalizar determinadas reacciones bioquímicas (capacidad enzimática).
Hay varios tipos de nichos extremófilos en los que la vida pudo surgir, como ambientes termófilos, ambientes ácidos o básicos. Pero, para que la vida exista en esos ambientes, es esencial que las proteínas sean capaces de adaptarse a esas condiciones.
Por otro lado, se han podido encontrar aminoácidos en meteoritos que han impacto sobre la Tierra. Es de suponer que estos aminoácidos se pueden formar fácilmente en las condiciones de la nebulosa primigenia que dio lugar al sistema solar y ese material formaría parte, casi sin alterar, de cometas y asteroides. En la época en la que surgió la vida en la Tierra los impactos de estos cuerpos fueron muy frecuentes, así que se ha propuesto esta vía de aporte de aminoácidos para el origen de la vida en nuestro planeta. Aunque también se han propuesto sistemas de síntesis de aminoácidos locales.
El ambiente en la Tierra antes de que surgiera la vida era muy distinto al actual. La composición atmosférica era diferente y sin oxígeno. Había continentes cubiertos de rocas de origen volcánico, océanos salados y lagunas de agua dulce. Había además muchos puntos calientes.
En la actualidad los seres vivos terrestres usan 20 aminoácidos, pero al principio sólo habría 10 aminoácidos primordiales. Los otros 10 se habrían generado a través de biosíntesis. Estos investigadores han realizado un estudio de deconstrucción simétrico que les ha permitido identificar los péptidos primordiales que hicieron de bloques constructivos de las primeras proteínas. Según sus resultados, basta un conjunto de 10 amioácidos distintos para formar proteínas complejas plegadas. Estos investigadores han conseguido plegamiento con cadenas de sólo 12 aminoácidos, por lo que no haría falta empezar con largas cadenas para tener ya una bioquímica interesante.
Este trabajo podría hacer que se repensaran los posibles escenarios para el origen de la vida en la Tierra.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4076

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Vídeo.
Artículo original.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
Compartir »

19 Comentarios

  1. Dr. Thriller:

    La verdad que aquí también es válida la analogía del borracho xD (que busca las llaves debajo de la farola porque no ve fuera de ese ámbito). Siempre hubo algo que no me gustaba en todas estas cosas y creo que empiezo a vislumbrar el porqué: la falta de método. Es un “descubro algo que me-parece-la-hostia o por lo menos el-copón” y ahí va, medalla y CV.

    Supongo que para poner un poco de orden en todo este cúmulo criminal de ignorancia deberíamos empezar por un ataque sistemático de todas las propiedades de las biomoléculas en todos los entornos posibles, *y*, sus interacciones entre ellas. Es muy probable que de todo esto sacásemos algunas leyes de las que probablemente no tengamos la más puta idea.

    Pero claro, esto requiere un nivel de coordinación a una escala difícil de conjuntar sin tener algo para ir vendiendo por el medio. Es más fácil la guerrilla patatera o el francotirador vistoso. Por no decir el espécimen más peligroso de todos, el que promete artículos de alta rentabilidad económica como resultado (agh, la sociología, necesitamos ahí también con urgencia resultados).

  2. Pocosé:

    Creo haber entendido que con solo 10 aminoácidos diferentes ensamblados en cadenas cortas, (con 12 ya son posibles plegamientos) se constituirían enzimas activas en ambientes halófilos.
    “Estas proteínas podrían haber proporcionado actividad metabólica al primer microorganismo que aparecería 200 o 500 millones de años después. Este microorganismo unicelular tendría ya capacidad de replicación y de adaptarse a las condiciones ambientales.”
    El salto es bestial.
    Si primero fueron estas proteínas. ¿No debieron catalizar también ellas alguna forma de reduplicarse?.
    ¿No seria mas fácil que las primeras enzimas activas, fueran proteoribozimas, que aun de cadenas cortas y pobres en aminoácidos, que si tuvieran una cierta capacidad autoreplicativa?.
    De todas formas si la prebiosis fue proteínica, en algún momento debió pasar, al menos, a riboproteínica, antes de llegar la protocélula, metabólica, autoreplicante y adaptativa.
    Para nada varían estos estudios, mi escenario favorito para la prebiosis:
    Pequeño lugares con factores externos intermitentes, tanto en condiciones ambientales, en aportes energéticos, en aportes materiales, etc. Así como con unas condiciones especiales favorecedoras de la acumulación de las sustancias orgánicas más complejas. Por ejemplo pequeñas y especificas lagunas costeras.
    Saludos a todos.

  3. NeoFronteras:

    Si, pero ese salto hasta la primera célula, por muy simple que sea esa célula, es inmenso.

  4. Pocosé:

    Por supuesto que el salto es inmenso. En este inmenso proceso, sería necesaria algún tipo de agrupación cooperativa de varias de esas enzimas autoreplicantes, con el posterior afinamiento por selección evolutiva y aun no estaríamos ni siquiera en la preprotocélula. Para la cual haría falta, mas cooperación con algo de dependencia, suficiente diversificación y mucha selección evolutiva.
    No veo nada claro que las protoenzimas, puramente proteicas, aun pudiendo formar este tipo de “cooperativas”, se dotaran a posteriori de un mecanismo de memoria de lo ya aprendido a base de rna y o dna. Al menos, me parece mas difícil.
    Teniendo muy claro que, aunque experimentalmente consiguiéramos un proceso factible, difícilmente podríamos estar seguros de cual fue en realidad aquel proceso.

  5. Miguel Ángel:

    Hay dos hechos que me resultan sorprendentes:

    -¿Cómo fué que esas formas iniciales de vida han desaparecido por completo? Incluso los unicelulares más simples con autonomía que tenemos en la actualidad presentan ya un alto grado de complejidad (largas cadenas de ácido nucleicos, maquinaria enzimática, ARN de transferencia, poliremarasas o ribosomas).
    Si nos remontamos a los estromatolitos más antiguos (suponemos que fueron restos dejados por cianobacterias) nos encontramos con el mismo problema porque las cianobacterias tienen ya una complejidad no despreciable.

    -El otro misterio es que los pluricelualares tardaran otros 3000 millones de años en aparecer siendo una cosa tan simple (y común) que cuando una célula se divide en dos las dos hijas queden acciendentalmente pegadas la una la otra. La lógica me dice que tal cosa tuvo que ocurrir infinidad de veces durante esos 3000 millones de años: tal vez hubo líneas de pluricelulares sin esqueleto que no dejaron rastro en el registro fósil.

  6. tomás:

    Hace cosa de una semana vi en la 2 una experiencia con un “cañón” de laboratorio que disparaba un cilindro metálico contra una muestra de los elementos indispensables. El proyectil chocaba a la velocidad propia de un meteorito y se obtenían compuestos orgánicos, quizá aminoácidos; no estoy seguro. Lo que pretendían demostrar es que bastaba la energía del golpe. Agradecería que si alguien ha visto el programa me dijese si obtuvieron o no aminoácidos.
    Por otra parte, estoy muy de acuerdo con Dr. Thriler. Pienso que sería mejor un estudio sistemático de todas las propiedades de todos los presuntos aminoácidos, pues sabemos que éstos se obtienen con cierta facilidad.
    En la cuestión del “Mundo ARN” ¿no deberían ser anteriores los aminoácidos a traducir que el traductor?

  7. NeoFronteras:

    Estimado MIguel Ángel:
    Es de suponer que esas formas de vida simples evolucionaron y fueron sustituidas por otras más eficientes y sofisticadas.
    Ya veremos cómo de complejo será el microorganismo mínimo sobre el que trabaja Craig Venter y que está a punto de conseguir.
    En cuanto al asunto de los 3000 millones hay varías teorías. La más aceptada es que los bajos niveles de oxígeno y los mares tóxicos impidieron antes una complejidad mayor.

  8. tomás:

    Si Craig Venter logra una célula viva a partir de compuestos que también puedan sintetizarse en un laboratorio será el mayor hito en la historia de la biología, al lado de los más supereminentes de todas las ciencias.
    Lo que me -no sé si duele, sorprende, irrita o desengaña- es que parece que le mueve más el afán económico que el científico. O quizá tanto uno como otro. Por lo visto “el arte por el arte” o “la ciencia por la ciencia” ya no es posible. ¿Será que nuestra civilización ya es imposible sin el dinero? Indudablemente es útil, pero el capital especulativo me parece pernicioso. Bueno, me estoy yendo del tema.
    Gracias por recordarme a este genio, estimado Neo.

  9. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    La civilización occidental es víctima de una ideología propia que ha eclipsado a todas las demás. Se trata del afán desmedido por el dinero a costa de lo que sea.
    Esa ideología lo contamina todo y a todos en una especie de epidemia y cada vez queda menos de todo lo demás. Así que es coherente que Venter sea uno más.
    Muchos investigadores tratan de vender sus logros por sus posibles aplicaciones tecnológicas, prácticas o económicas. Parece una condición necesaria para tener financiación y poder seguir investigando. Muchos de ellos no se lo creen.
    El problema de Venter es que sí se lo cree. Hay algo siniestro en este señor.
    Es muy difícil luchar contra una ideología cuando ocupa todas las esferas del poder y los medios de comunicación.
    Cuando hay gente sabia como José Luís Sampredro (recientemente fallecido) no se la invita a TV, al final algún aficionado tiene que colgar un vídeo suyo en YouTube.

  10. tomás:

    Querido amigo Neo:
    Sí, Sampedro es otra cosa. Sampedro fue admirable. Yo pude conocerle, aunque sólo de refilón, cuando comencé económicas en Madrid. Luego sus obras literarias que destilan humanidad. Sea este mi modesto homenaje a su personalidad altruista.
    Gracias por recordar a quien tanto lo merece.

  11. Miguel Ángel:

    Si, un póstumo homejaje a Jose Luís Sampedro también por mi parte.

  12. Miguel Ángel:

    *Debo autoflagelarme porque dos tildes (“sí” y “José”) y un “homejaje” en una única línea son demasiado. A veces creo que no tengo remedio, pero lo sigo intentando.
    Disculpas a todos.

  13. Miguel Ángel:

    Volviendo al tema, quiero agradecer a Neo su respuesta: tiene consistencia el argumento para tratar de dar respuesta a la desaparición de formas de vida antiguas porque tenemos infinidad de ejemplos de seres vivos que ya no existen, bien porque se extinguieron o porque evolucionaron.
    Algo menos consistente me parece la otra explicación porque las limitaciones que impone un ambiente tóxico o bajo en oxígeno podría suponer una barrera para pluricelulares grandes, pero no para pequeños pluricelulares ( y menos aún para organismos que no respiran oxígeno).

    Ya que hablamos de Craig Venter, me parece interesante lo que comenta mi amigo Pocosé porque, a la hora de diseñar una célula artificial, se planteó el trabajo bajo la perspectiva de un ingeniero, es decir, considerando las distintas organelas celulares como si fuesen las partes del diseño de un avión o un coche. De todas las piezas necesarias, las que plantean mayores problemas a la hora de verificar el diseño son los ribosomas.

  14. LLuís:

    Desde luego es un tanto sorprendente este estudio, por las razones que el propio amigo tomás señaló al hablar de “traducciones” y “traductores”. Lo del “mundo ARN”, al menos hasta ahora, era uno de los “dogmas” de la biología. Esta nueva visión del origen dela vida, lo cambia todo.
    Respecto a José Luís Sampedro, no cabe duda de que fue una excelente persona, aunque particularmente le encontré un pequeño pero, y es que a veces se mostraba crítico con la tecnología, que al fin y al cabo es una hija de la ciencia. Esto no ocurre con Craig Venter,por muy siniestro que pueda parecer (estuvo en Vietnam y vió toda clase de destrozos en cuerpos humanos y según el mismo eso le cambió la vida, a partir de ahí, decidió estudiar medicina), y en el fondo de la cuestión (de la visión negocio-ciencia) quizás se halle el espiritu del protestantismo, que como es sabido no es para nada reacio a los negocios, mientras que en el catolicismo, aún hoy en día, se tiene muy mala imagen del dinero y del mundo de los negocios, como si fueran algo pecaminoso. Desde luego lo que está sucediendo actualmente,eso que llaman “crisis”, nada tiene que ver con esas distintas visiones sobre el mundo de los negocios.Lo que sucede actualmente tiene mucho que ver con la estafa pura y simple.

  15. Juan Manuel:

    El trabajo es interesante pero yo lo situaría como una de las piezas del rompecabezas, quizás eventos prebióticos aislados se dieron en otros ambientes no salinos o de afloramientos hidroteramales que darían lugar a los otros compuestos químicos necesarios para la vida, aún así quedan muchas incógnitas como la de en que circunstancias y momento se constituye la organización suficiente para establecer una identidad incipiente pero ya capaz de formar una individualidad funcional que establece intercambios con el medio(lo cual es ya un salto abismal como menciona pocosé en su 2), y una cosa crucial: un simultáneo flujo de energía para mantener en funciones un presunto y elemental sistema termodinámico ya entonces con tendencia a la individualización, algo parecido (y sin serlo) a un virus o a un prion y desde luego mucho más “simple” pero no dependiente de célula alguna , puesto que no existían.

    Coincido con Miguel Angel en su 5 cuando dice que ciertos eventos debieron ocurrir infinidad de veces, esta infinitud de eventos puede considerarse también para un ambiente prebiótico hasta llegar a un grado de organización coherente a partir de un hipotético caos de moléculas.

    Ahora, podría considerarse un sistema precelular de síntesis protéica en este caso la “célula” era el océano, pues no había compartimentación sin una membrana de intercambios.

    Vaya que este asunto todavía es tan oscuro como aquello que dió orígen al universo.

    Abrazos para todos.

  16. Miguel Angel:

    Querido LLuís:

    Pues no deja de ser curioso que haya dos prismas tan diferentes en católicos y protestantes cuando se basan en el mismo libro. Además, el libro en cuestión parece dejarlo bastante claro: Jesús de Nazaret no incriminaba a las prostitutas, ni a los enfermos, ni a los pobres (como dice Sabina en una de sus canciones: “Jesucristo, el primer comunista”). Pero contra los ricos (fariseos, escribas) rajó todo lo que quiso…la sentencia “antes pasará un camello por el ojo de una aguja que un rico entre en el reino de los cielos” creo que lo dice todo.

    Abrazos.

  17. tomás:

    Habla Juan Manuel de una célula oceánica. Puede ser así o quizá de una charca. Lo único que se me ocurre es que la lluvia o el oleaje formasen burbujas y, en algunas suficientemente pequeñas, la tensión superficial junto con el recibir la mayor energía al estar en superficie, pudieran dar lugar a una incipiente membrana. Al fin y al cabo, cuanto más pequeñas son las burbujas, más permanecen. Una vez lograda una individualidad, su alimento es abundantísimo y también las posibilidades de integrar “partes” que pudieran servirle.
    Abrazos generales y algún sargento de propina.

  18. Juan Manuel:

    Querido amigo tomás:
    Me gusta tu idea de las burbujas, ya que si en aquella charca de alguna suerte hubiera ácidos grasos, tal vez se dispondrían de modo natural en toda su superficie interna y quizás la externa (debido a su polaridad, el agua atraería las porciones hidrofílicas del ácido graso) de la forma ideal para formar una membrana elemental semipermeable en alguna minúscula burbuja y si de esta suerte quedaban atrapadas en ésta algunos componentes de síntesis protéica precelular, tal vez resultaría por primera vez un ambiente separado que fue diferenciándose del a partir de ese momento “el exterior “, tal burbuja sería el asiento de esta primitiva membrana y dejaría pasar agua rápidamente en toda su superficie y quizás solo algunos solutos inorgánicos presentes, como podría ser el sodio o potasio, que en la vida de cualquier célula son esenciales. quizás este fenómeno se repetiría incesantemente combinando muy diversos componentes químicos y quizás físicos como micropartículas de minerales hidrofílicos integrados a la primitiva membrana que bien pudieron servir de poros rudimentarios para el intercambio de componentes “grandes” del medio primitivo como bases púricas y pirimidicas; en fín de algún modo tuvo que ser, sin duda.

    Abrazos prebióticos.

  19. tomás:

    Gracias, amigo Juan Manuel, por perfeccionar esta idea mía que quizá otros hayan imaginado antes. Sea original o no, ya es de ambos y me congratula muchísimo que la hayas completado.
    Siendo así, mi despedida es con abrazo biótico.

RSS feed for comments on this post.

Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.