NeoFronteras

¿Cómo se originó la vida sobre la Tierra? Una vez iniciada es muy fácil explicar el origen de todas las especies pues la evolución proporciona los mecanismos necesarios para ello. Un paso fundamental previo para que aparecieran los primeros microorganismos fue la síntesis de las primeras moléculas autorreplicantes, es decir, el primer material genético. Pero, ¿cómo se originó ese material genético primitivo?
En las películas de ciencia ficción hablan de ADN extraterrestre, pero no está claro que en otros lugares se diera la cadena de acontecimientos químicos que aquí dieron origen a nuestro ADN. ¿Son las bases de nuestro ADN las únicas posibles? ¿Existen otras bases posibles? ¿Son universales?
Ahora el equipo liderado por Ramanarayanan Krishnamurthy y Albert Eschenmoser del Scripps Research Institute en La Jolla (California) estudia cómo podrían haberse dado los primeros pasos.
Nuestro material genético está formado por moléculas de ADN. Estas moléculas están hechas de dos largas cadenas complementarias unidas y retorcidas entre sí. Las cadenas están formadas por bloques o subunidades. Estos componentes del ADN (polímero) son los nucleótidos (monómeros); cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, una desoxirribosa y una base nitrogenada, y son precisamente las bases nitrogenadas las que portan la información.
Hay sólo cuatro tipos de estas bases en el ADN: adenina, guanina, timina y citosina (simbolizadas por A, G, T y C respectivamente). Se dividen en dos grupos: dos purínicas (o púricas) (A y G) y dos pirimidínicas (o pirimídicas) (C y T). En el ARN se utiliza uracilo (U) en lugar de timina (T).
El rasgo fundamental es que cada base nitrogenada de una hebra se une con la base de la otra de modo complementario, en el sentido de que la adenina siempre se enfrenta a la timina (lo que se denomina A-T) y la guanina siempre a la citosina (G-C). La adenina se une a la timina mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina y la citosina lo hacen mediante tres puentes de hidrógeno; de ahí que una cadena de ADN que posea un mayor número de parejas de C-G sea más estable.
¿Son el ADN o el ARN las mejores vías para obtener una molécula autorreplicante? ¿Son estas bases las únicas posibles? ¿Son las mejores para esta función? ¿Cómo se seleccionaron en el remoto pasado? ¿Fue acaso una elección al azar?
Para encontrar el camino correcto del origen de la vida el equipo de investigadores está tratando de poner juntos grupos de bloques potenciales a partir de los cuales la primitiva información molecular pudo transmitirse y si estos bloques pudieron haberse dado. Los investigadores han elegido una aproximación pragmática en sus experimentos. Los componentes que prueban no tienen que pasar un estricto criterio, en su lugar sólo tienen que se capaces de pasar su «información genética» a la siguiente generación de una manera tan simple como las moléculas genéticas lo hacen actualmente y hacerlo bajo las condiciones prebióticas que se suponen que había en aquel entonces.
Los primeros experimentos los realizaron con moléculas relacionadas con las bases pirimidínicas (este tipo de moléculas contienen un anillo aromático con cuatro átomos de carbono y dos átomos de nitrógeno). Probaron también compuestos con núcleo de triacina (anillo aromático formado con tres átomos de carbono y tres de nitrógeno) o núcleo de aminopiridinas. Imitando la estructura de las de las bases normales los investigadores equipan estos núcleos con diferentes disposiciones de átomos de nitrógeno, hidrógeno y oxígeno.
A diferencia de las bases reales, estos compuestos pueden fácilmente unirse a diferentes tipos «esqueletos» para formar hebras, como algunos hechos de dipéptidos o similares. De este modo los investigadores obtuvieron moléculas que pueden formar pares de bases no sólo entre sí, sino además formar hebras como el ARN o ADN.
Sólo se formó un par lo suficientemente fuerte entre las familias triazinas y aminopiridinas, pero para un sistema de cuatro «letras» análogo al ACGT se necesitan dos de estos pares.
Estos resultados indican que fue la estructura de las bases, en lugar de la estructura del «esqueleto», el factor crítico en el desarrollo de nuestro material genético. Muchas cadenas moleculares son capaces de adoptar una estructura espacial adecuada, pero sólo unas pocas bases pueden entrar en el emparejamiento específico necesario. El par alternativo de bases es claramente inferior al estándar. Basándose en estos experimentos lo investigadores están empezando a entender por qué las bases naturales son óptimas en relación a la función que cumplen. Parece que después de todo la Naturaleza no tuvo mucha libertad a la hora de escoger las moléculas autorreplicantes.

Referencias y fuentes:
Nota de prensa en Angewandte Chemie.
ADN en Wikipedia.