En la búsqueda de los orígenes químicos de la vida, Los investigadores han encontrado un posible camino alternativo para la aparición del patrón de ADN característico:según los experimentos, los pares de bases de ADN característicos pueden formarse mediante calentamiento en seco, sin agua ni otros disolventes. El equipo dirigido por Ivan Halasz del Instituto Rudjer Boskovic y Ernest Mestrovic de la compañía farmacéutica Xellia presenta sus observaciones de la fuente de rayos X de DESY, PETRA III, en la revista. Comunicaciones químicas .

"Una de las preguntas más intrigantes en la búsqueda del origen de la vida es cómo ocurrió la selección química y cómo se formaron las primeras biomoléculas, "dice Tomislav Stolar del Instituto Rudjer Boskovic en Zagreb, el primer autor del artículo. Mientras que las células vivas controlan la producción de biomoléculas con su sofisticada maquinaria, Los primeros bloques de construcción moleculares y supramoleculares de la vida probablemente fueron creados por química pura y sin catálisis enzimática. Para su estudio, los científicos investigaron la formación de pares de nucleobase que actúan como unidades de reconocimiento molecular en el ácido desoxirribonucleico (ADN).

Nuestro código genético se almacena en el ADN como una secuencia específica deletreada por las nucleobases adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). El código está organizado en dos largos, hebras complementarias enrolladas en una estructura de doble hélice. En las hebras, cada nucleobase se empareja con un socio complementario en la otra hebra:adenina con timina y citosina con guanina.

"Solo se producen combinaciones de emparejamiento específicas en el ADN, pero cuando las nucleobases se aíslan, no les gusta unirse entre sí en absoluto. Entonces, ¿por qué la naturaleza eligió estos pares de bases? ”, Dice Stolar. Las investigaciones sobre el emparejamiento de nucleobases surgieron después del descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN por James Watson y Francis Crick en 1953. Sin embargo, fue bastante sorprendente que haya habido poco éxito en lograr un emparejamiento de nucleobase específico en condiciones que podrían considerarse prebióticamente plausibles.

"Hemos explorado un camino diferente, ", informa el coautor Martin Etter de DESY. Hemos tratado de averiguar si los pares de bases se pueden generar por energía mecánica o simplemente por calentamiento". Con este fin, el equipo estudió nucleobases metiladas. Tener un grupo metilo (-CH3) unido a las respectivas nucleobases en principio les permite formar enlaces de hidrógeno en el lado Watson-Crick de la molécula. Las nucleobases metiladas se encuentran naturalmente en muchos organismos vivos donde cumplen una variedad de funciones biológicas.

En el laboratorio, los científicos intentaron producir pares de nucleobase mediante molienda. Los polvos de dos nucleobases se cargaron en un frasco de molienda junto con bolas de acero, que sirvió como medio de molienda, mientras se agitaban los frascos de manera controlada. El experimento produjo pares A:T que también habían sido observados anteriormente por otros científicos. Sin embargo, moliendo no pudo lograr la formación de pares G:C.

En un segundo paso, los investigadores calentaron los polvos de citosina y guanina molidos. "A unos 200 grados Celsius, de hecho, pudimos observar la formación de pares de citosina-guanina, "informa Stolar. Para probar si las bases solo forman los pares conocidos en condiciones térmicas, el equipo repitió los experimentos con mezclas de tres y cuatro nucleobases en la estación de medición P02.1 de la fuente de rayos X de DESY, PETRA III. Aquí, la estructura cristalina detallada de las mezclas se pudo monitorear durante el calentamiento y se pudo observar la formación de nuevas fases.

"A unos 100 grados Celsius, pudimos observar la formación de los pares de adenina-timina, y a unos 200 grados Celsius la formación de pares Watson-Crick de guanina y citosina, "dice Etter, jefe de la estación de medición. "Ningún otro par de bases se formó incluso cuando se calentó más hasta que se derritió". Esto prueba que la reacción térmica del apareamiento de nucleobase tiene la misma selectividad que en el ADN.

"Nuestros resultados muestran una posible ruta alternativa sobre cómo se podrían haber formado los patrones de reconocimiento molecular que observamos en el ADN, "añade Stolar." Las condiciones del experimento son plausibles para la Tierra joven que era un calor, caldero hirviente con volcanes, terremotos, impactos de meteoritos y todo tipo de otros eventos. Nuestros resultados abren muchos caminos nuevos en la búsqueda de los orígenes químicos de la vida ". El equipo planea investigar más esta ruta con experimentos de seguimiento en P02.1.