Un 'paseo' en el espacio de la composición para un ensamblaje molecular del mundo de los lípidos, se muestra en 3 dimensiones simplificadas. Un punto en la línea significa una composición específica a lo largo del eje del tiempo, donde las tres coordenadas son cantidades de los tres tipos de moléculas diferentes. Un composoma (fondo rosa) es un intervalo de tiempo en el que la composición permanece casi sin cambios, que significa replicación composicional. Crédito:Instituto de Ciencias Weizmann
En 1924, El bioquímico ruso Alexander Oparin afirmó que la vida en la Tierra se desarrolló a través de cambios químicos graduales de moléculas orgánicas, en la "sopa primordial" que probablemente existió en la Tierra hace cuatro mil millones de años. En su opinión, la compleja combinación de moléculas sin vida, uniendo fuerzas dentro de pequeñas gotitas aceitosas, podría asumir las facultades de la vida:autorreplicación, selección y evolución. Estas ideas fueron recibidas con considerables dudas, todavía perteneciente a hoy.
Treinta años después cuando se descifró la estructura del ADN, se dio cuenta de que esta molécula es capaz de autorreplicarse, aparentemente resolviendo el enigma del origen de la vida sin recurrir a las gotitas de Oparin. Pero los críticos argumentaron que la vida requiere no solo replicadores, pero también catalizadores enzimáticos para controlar el metabolismo. Pasaron otros 30 años antes del descubrimiento de que el ARN, componente clave en la transferencia de información del ADN a las proteínas, también puede ser una enzima. Así nació el concepto de "Mundo ARN", donde la vida comenzó cuando la sopa primordial dio a luz a una ribozima, que puede tanto replicar como controlar el metabolismo.
A pesar de que persistieron las dudas, porque un ribosoma que se replica es una molécula muy compleja, con probabilidad insignificante de aparición espontánea en la sopa. Esto condujo a un concepto alternativo:redes mutuamente catalíticas, permitiendo la copia de conjuntos moleculares completos. Esta idea se hace eco de la compleja combinación en evolución de Oparin de moléculas simples, cada uno con alta probabilidad de aparecer en la sopa. Lo que quedaba era generar un modelo químico detallado que ayudará a respaldar dicha narrativa.
El profesor Doron Lancet y sus colegas del Instituto de Ciencias Weizmann, El Departamento de Genética Molecular ideó tal modelo. Primero, era necesario identificar el tipo apropiado de moléculas, que pueden acumularse juntos y formar efectivamente redes de interacciones mutuas, en consonancia con las gotas de Oparin. Lancet propuso lípidos, compuestos oleosos que forman espontáneamente las membranas agregadas que encierran todas las células vivas. Las burbujas de lípidos (vesículas) pueden crecer y dividirse como las células vivas. Así es como Lancet generó el concepto "Lipid World" hace dos décadas.
Para analizar las redes moleculares invocadas, han utilizado herramientas de biología de sistemas y química computacional, que permiten infundir rigor al concepto algo efímero de redes mutuamente catalizadoras.
En primer lugar, abordan en detalle la inquietante cuestión de cómo los conjuntos de lípidos pueden almacenar y transmitir información de una generación de división del crecimiento a otra. Se les ocurre una noción hasta ahora raramente explorada de que lo que se propaga es información composicional, y mostrar mediante simulaciones informáticas detalladas cómo sucede esto. Es más, Indican una profunda similitud de dicha composición al copiar la forma en que las células vivas en crecimiento y proliferación conservan su información epigenética, lo que es independiente de la replicación del ADN.
En un artículo que acaba de aparecer en el Revista de la interfaz de la Royal Society . Lancet y sus colegas informan de un extenso estudio de la literatura, mostrando que los lípidos pueden ejercer una catálisis similar a una enzima, similar a las ribozimas. Esta es una propiedad crucial para formar las redes de interacción mutua. Después, los autores muestran, utilizando las herramientas de la biología de sistemas y la química computacional, que las gotitas aceitosas pueden acumular y almacenar información de composición, y cuando se somete a fisión, transmitir la información a la progenie.
Según el modelo informático que desarrollaron, los científicos demostraron que las composiciones lipídicas específicas, llamados "composomas", puede sufrir mutaciones composicionales, estar sujeto a la selección natural en respuesta a los cambios ambientales, e incluso someterse a una selección darwiniana. El profesor Lancet comenta que dicho sistema de información, que se basa en composiciones y no en la secuencia de "letras" químicas como en el ADN, recuerda el reino de la epigenética, donde los rasgos se heredan independientemente de la secuencia de ADN. Esto da crédito a la suposición de los científicos de que la vida podría surgir antes de la llegada del ADN y el ARN. En su artículo, de hecho, delinean un camino químico que conduce a la aparición de material genético en el marco de las gotitas aceitosas.
El concepto del "mundo de los lípidos" de Lancet depende de la cuestión de si había suficientes moléculas "que odian el agua", parecidas al aceite, en la sopa primordial. Aquí también, los científicos describen una búsqueda exhaustiva de literatura, según el cual existe una alta probabilidad de que tales moléculas estén presentes en la Tierra primitiva. Esta conclusión fue reforzada por un estudio muy reciente que muestra que Encelado, una de las lunas de Saturno, tiene un océano subglacial (océano primordial) repleto de compuestos que "odian el agua", algunos de los cuales podrían formar gotitas de tipo Lipid World. El profesor Lancet sostiene que estos hallazgos, junto con cálculos innovadores basados en modelos, mostrar que la probabilidad de que surja la vida es relativamente alta, incluyendo la excitante posibilidad de que Encelado albergue actualmente algunas formas de vida tempranas basadas en lípidos.
