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    Los científicos encuentran un posible eslabón perdido en la química que dio lugar a la vida en la Tierra

    Crédito:CC0 Public Domain

    Los químicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) han encontrado un compuesto que puede haber sido un factor crucial en los orígenes de la vida en la Tierra.

    Los investigadores de los orígenes de la vida han planteado la hipótesis de que una reacción química llamada fosforilación puede haber sido crucial para el ensamblaje de tres ingredientes clave en las formas de vida tempranas:hebras cortas de nucleótidos para almacenar información genética, cadenas cortas de aminoácidos (péptidos) para realizar el trabajo principal de las células, y lípidos para formar estructuras encapsulantes tales como paredes celulares. Todavía, nadie ha encontrado nunca un agente fosforilante que estuviera presente de manera plausible en la Tierra primitiva y podría haber producido estas tres clases de moléculas una al lado de la otra en las mismas condiciones realistas.

    Los químicos de TSRI ahora han identificado un compuesto de este tipo:diamidofosfato (DAP).

    "Sugerimos una química de fosforilación que podría haber dado lugar, todo en el mismo lugar, a los oligonucleótidos, oligopéptidos, y las estructuras celulares para encerrarlos, "dijo el autor principal del estudio, Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado de química en TSRI. "Eso a su vez habría permitido otras químicas que antes no eran posibles, potencialmente conduciendo al primer simple, entidades vivientes basadas en células ".

    El estudio, informó hoy en Química de la naturaleza , es parte de un esfuerzo continuo de científicos de todo el mundo para encontrar rutas plausibles para el viaje épico de la química prebiológica a la bioquímica basada en células.

    Otros investigadores han descrito reacciones químicas que podrían haber permitido la fosforilación de moléculas prebiológicas en la Tierra primitiva. Pero estos escenarios han involucrado diferentes agentes fosforilantes para diferentes tipos de moléculas, así como entornos de reacción diferentes y, a menudo, poco comunes.

    "Ha sido difícil imaginar cómo estos procesos tan diferentes podrían haberse combinado en el mismo lugar para producir las primeras formas de vida primitivas, "dijo Krishnamurthy.

    Él y su equipo, incluidos los co-primeros autores Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik, y Megha Karki, todos los asociados de investigación postdoctorales en TSRI, mostró primero que el DAP podía fosforilar cada uno de los cuatro bloques de construcción de nucleósidos del ARN en agua o en un estado pastoso en una amplia gama de temperaturas y otras condiciones.

    Con la adición del catalizador imidazol, un compuesto orgánico simple que estaba plausiblemente presente en la Tierra primitiva, La actividad de DAP también dio lugar a la aparición de cortos, Cadenas de tipo ARN de estos bloques de construcción fosforilados.

    Es más, DAP con agua e imidazol fosforiló eficientemente los componentes lipídicos, glicerol y ácidos grasos, que conduce al autoensamblaje de pequeñas cápsulas de fosfo-lípidos llamadas vesículas, versiones primitivas de las células.

    El DAP en agua a temperatura ambiente también fosforiló los aminoácidos glicina, ácido aspártico y ácido glutámico, y luego ayudó a unir estas moléculas en cadenas de péptidos cortos (los péptidos son versiones más pequeñas de proteínas).

    "Con DAP y agua y estas condiciones suaves, puede conseguir que estas tres clases importantes de moléculas prebiológicas se unan y se transformen, creando la oportunidad para que interactúen juntos, "Krishnamurthy dijo.

    Krishnamurthy y sus colegas han demostrado anteriormente que el DAP puede fosforilar de manera eficiente una variedad de azúcares simples y, por lo tanto, ayudar a construir carbohidratos que contienen fósforo que habrían estado involucrados en formas de vida tempranas. Su nuevo trabajo sugiere que DAP podría haber tenido un papel mucho más central en los orígenes de la vida.

    "Me recuerda al Hada Madrina de Cenicienta, quien agita una varita y 'puf, '' puf, '' puf, 'todo lo simple se transforma en algo más complejo e interesante, "Krishnamurthy dijo.

    La importancia de DAP para impulsar la vida en la Tierra podría ser difícil de probar varios miles de millones de años después del hecho. Krishnamurthy señaló:aunque, que los aspectos clave de la química de la molécula todavía se encuentran en la biología moderna.

    "DAP fosforila a través de la misma ruptura del enlace fósforo-nitrógeno y en las mismas condiciones que las proteínas quinasas, que son omnipresentes en las formas de vida actuales, ", dijo." La química de fosforilación de DAP también se parece mucho a lo que se ve en las reacciones en el corazón del ciclo metabólico de cada célula ".

    Krishnamurthy ahora planea seguir estas pistas, y también se ha asociado con geoquímicos de la Tierra primitiva para tratar de identificar fuentes potenciales de DAP, o compuestos de fósforo-nitrógeno de acción similar, que estaban en el planeta antes de que surgiera la vida.

    "Puede haber minerales en la Tierra primitiva que liberaran compuestos de fósforo-nitrógeno en las condiciones adecuadas, ", dijo." Los astrónomos han encontrado evidencia de compuestos de fósforo-nitrógeno en el gas y el polvo del espacio interestelar, por lo que es ciertamente plausible que tales compuestos estuvieran presentes en la Tierra primitiva y desempeñaran un papel en el surgimiento de las complejas moléculas de la vida ".


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