El ARN fue probablemente la primera molécula informativa. Ahora, Los químicos de Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) en Munich han demostrado que la alternancia de condiciones húmedas y secas podría haber sido suficiente para impulsar la síntesis prebiótica de los nucleósidos de ARN que se encuentran en todos los dominios de la vida.

¿Cómo podrían haberse formado las estructuras químicas que proporcionan las subunidades básicas de ARN y ADN a partir de materiales de partida más simples hace unos 4 mil millones de años? ¿En qué condiciones se podrían entonces vincular estos bloques de construcción en largas cadenas que codifican información y la propagan por autorreproducción? Se han propuesto muchos escenarios posibles para la fase de evolución química que precedió al surgimiento de las primeras células biológicas. Ahora, Los investigadores dirigidos por el profesor Thomas Carell, químico de la LMU, han ampliado estos modelos al demostrar una ruta plausible para la síntesis prebiótica de los nucleósidos que constituyen los componentes informativos del ARN.

Específicamente, Carell y sus colegas han demostrado que los nucleósidos se pueden formar en un proceso continuo al exponer sustancias químicas simples a los tipos de condiciones físicas fluctuantes que habrían prevalecido en áreas geotérmicamente activas caracterizadas por la actividad volcánica en la Tierra primitiva. Comienzan con una mezcla de ácido fórmico, ácido acético, nitrito de sodio y algunos compuestos que contienen nitrógeno, todos los cuales se ha demostrado previamente que se forman a partir de precursores aún más simples en condiciones prebióticas. La mezcla de reacción también contenía níquel y hierro, que se encuentran en grandes cantidades en la corteza terrestre. La fuerza impulsora de las reacciones químicas proviene de las fluctuaciones de temperatura y pH, junto con los ciclos húmedo / seco, como las que ocurren en las cercanías de fuentes termales periódicamente activas o en climas fuertemente estacionales con períodos alternados de precipitación y evaporación.

El núcleo del proceso es una serie de reacciones que dan lugar a compuestos llamados formamidopirimidinas, que a su vez se pueden convertir en las purinas canónicas (adenosina y guanosina) que se encuentran en el ARN. En un artículo publicado el año pasado, Carell y su equipo describieron por primera vez esta vía FaPy como un posible escenario químico para la síntesis prebiótica de nucleósidos. "En esta época, no solo comenzamos con compuestos precursores más simples, pero eligió las condiciones que se esperaría que prevalecieran en un escenario geológico plausible, como manantiales hidrotermales en tierra, "explica Sidney Becker, un doctorado alumno del grupo de Carell y primer autor del estudio. El papel ha aparecido ahora en Comunicaciones de la naturaleza .

Los nucleósidos de purina canónicos que se encuentran en el ARN se sintetizaron en los nuevos experimentos, junto con toda una serie de moléculas estrechamente relacionadas. Aún más sorprendente, Se sabe que todas las modificaciones observadas ocurren en los ARN en los tres dominios de la vida:eucariotas (animales y plantas), bacterias y arqueas, y por lo tanto son componentes esenciales de los sistemas genéticos funcionales. Por eso, lo más probable es que ya estuvieran presentes en el último antepasado común de todas las formas de vida. Esto sugiere que estos compuestos deben haber estado disponibles en la Tierra primitiva cuando comenzó la evolución biológica. En efecto, Los autores del nuevo estudio sugieren que los nucleósidos no canónicos podrían haber jugado un papel crucial en la fase de evolución química que precedió al surgimiento del mundo del ARN. término que se refiere a un período hipotético durante el cual se cree que las moléculas de ARN han servido como catalizadores químicos además de almacenar información genética en las células primordiales. Visto bajo esta luz las modificaciones de ARN que se encuentran en los organismos actuales representan fósiles moleculares que han seguido participando en funciones biológicas vitales durante miles de millones de años.