Los químicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) han desarrollado una nueva teoría fascinante sobre cómo pudo haber comenzado la vida en la Tierra.

Sus experimentos, descrito hoy en la revista Comunicaciones de la naturaleza , demuestran que las reacciones químicas clave que sustentan la vida en la actualidad podrían haberse llevado a cabo con ingredientes probablemente presentes en el planeta hace cuatro mil millones de años.

"Esta fue una caja negra para nosotros, "dijo Ramanarayanan Krishnamurthy, Doctor, profesor asociado de química en TSRI y autor principal del nuevo estudio. "Pero si te concentras en la química, las preguntas sobre los orígenes de la vida se vuelven menos abrumadoras ".

Para el nuevo estudio, Krishnamurthy y sus coautores, que son todos miembros de la National Science Foundation / National Aeronautics and Space Administration Center for Chemical Evolution, se centró en una serie de reacciones químicas que conforman lo que los investigadores denominan el ciclo del ácido cítrico.

Cada organismo aeróbico, de flamencos a hongos, se basa en el ciclo del ácido cítrico para liberar la energía almacenada en las células. En estudios anteriores, Los investigadores imaginaron la vida temprana usando las mismas moléculas para el ciclo del ácido cítrico que la vida usa hoy. El problema con ese enfoque, Krishnamurthy explica, es que estas moléculas biológicas son frágiles y las reacciones químicas utilizadas en el ciclo no habrían existido en los primeros mil millones de años de la Tierra; los ingredientes simplemente no existían todavía.

Los líderes del nuevo estudio comenzaron con las reacciones químicas primero. Escribieron la receta y luego determinaron qué moléculas presentes en la Tierra primitiva podrían haber funcionado como ingredientes.

El nuevo estudio describe cómo dos ciclos no biológicos, llamados ciclo de HKG y ciclo de malonato, podrían haberse unido para poner en marcha una versión cruda del ciclo del ácido cítrico. Los dos ciclos utilizan reacciones que realizan la misma química fundamental de a-cetoácidos y b-cetoácidos que en el ciclo del ácido cítrico. Estas reacciones compartidas incluyen adiciones de aldol, que aportan nuevas moléculas fuente a los ciclos, así como descarboxilaciones beta y oxidativas, que liberan las moléculas como dióxido de carbono (CO2).

Mientras corrían estas reacciones, los investigadores descubrieron que podían producir aminoácidos además de CO2, que también son los productos finales del ciclo del ácido cítrico. Los investigadores piensan que a medida que se dispusiera de moléculas biológicas como las enzimas, podrían haber llevado al reemplazo de moléculas no biológicas en estas reacciones fundamentales para hacerlas más elaboradas y eficientes.

"La química podría haberse mantenido igual con el tiempo, fue solo la naturaleza de las moléculas lo que cambió, ", dice Krishnamurthy." Las moléculas evolucionaron para ser más complicadas con el tiempo en función de lo que necesitaba la biología ".

"El metabolismo moderno tiene un precursor, una plantilla, eso fue no biológico, "agrega Greg Springsteen, Doctor, primer autor del nuevo estudio y profesor asociado de química en la Universidad Furman.

Lo que hace que estas reacciones sean aún más plausibles es el hecho de que en el centro de estas reacciones hay una molécula llamada glioxilato, lo que según los estudios podría haber estado disponible en la Tierra primitiva y es parte del ciclo del ácido cítrico actual (llamado "ciclo o derivación del glioxilato").

Krishnamurthy dice que es necesario realizar más investigaciones para ver cómo estas reacciones químicas podrían haberse vuelto tan sostenibles como lo es hoy el ciclo del ácido cítrico.