Los químicos con sede en Munich han demostrado que la alternancia en condiciones húmedas y secas en la Tierra primitiva podría haber sido suficiente para iniciar la síntesis prebiótica de los nucleósidos de ARN que se encuentran en todos los dominios de la vida.

Mientras crece la comprensión de las condiciones en la Tierra primitiva, el desarrollo de ARN y ADN hace unos 4 mil millones de años todavía está envuelto en un misterio. ¿Cuál fue el origen de las estructuras químicas que forman las subunidades de lo que ahora conocemos como moléculas hereditarias ARN y ADN? Estas moléculas luego se unieron en largas cadenas que no solo codificaron información, sino que la reprodujeron y la transmitieron:¿cómo comenzó todo eso? Continúa la búsqueda para saber más sobre la evolución química que precedió a las primeras células biológicas.

Investigación realizada en la Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) en Munich, Alemania, parcialmente apoyado a través del proyecto EPiR de la UE, ha estado trabajando en esta fascinante laguna en nuestro conocimiento y los últimos hallazgos del equipo ahora se publican en Naturaleza . Al exponer sustancias químicas simples a los tipos de condiciones físicas fluctuantes que habrían prevalecido en áreas geotérmicamente activas de nuestro planeta hace miles de millones de años, como los provocados por la actividad volcánica, Los investigadores han demostrado que los nucleósidos se pueden formar en un proceso continuo.

Caldero de ingredientes que induce la vida

Comenzaron con una mezcla de los elementos que se ha demostrado en el pasado que forman precursores simples en condiciones probióticas:ácido fórmico, nitrito de sodio, ácido acético y algunos compuestos que contienen nitrógeno. La mezcla de reacción también contenía hierro y níquel, ambos se encuentran en abundancia en la corteza terrestre. Luego sometieron el lote a fluctuaciones de temperatura, pH y humedad para imitar las condiciones tempranas, como los debidos a temperaturas estacionales fuertemente cambiantes.

El equipo se basó en el trabajo realizado el año pasado no solo comenzando con compuestos precursores más simples, pero eligiendo replicar las condiciones que se esperaría que prevalecieran en un escenario geológico plausible, como manantiales hidrotermales en tierra.

Al agregar estos ingredientes y someterlos a las condiciones que imitan la geología y la meteorología de la Tierra primitiva, El equipo descubrió que una serie de reacciones dieron lugar a compuestos llamados formamidopirimidinas, un descubrimiento crucial ya que estos compuestos pueden convertirse en adenosina y guanosina. ambos se encuentran en el ADN. También se sintetizó toda una serie de moléculas relacionadas.

Los investigadores escriben, "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 Archaea, y por lo tanto son componentes esenciales de los sistemas genéticos funcionales ". A partir de sus resultados, los investigadores creen que los compuestos probablemente estaban presentes en el último ancestro común de todas las formas de vida. Esto a su vez, ellos discuten, "(...) sugiere que estos compuestos deben haber estado disponibles en la Tierra primitiva cuando comenzó la evolución biológica".

Apoyo de la UE para ayudar a desentrañar los misterios del origen de la vida en la Tierra

La subvención anticipada de la UE a EPiR (La base química de la epigenética del ARN) está ayudando a respaldar la investigación sobre el papel de la química en el desarrollo de la vida temprana. EPiR explica que el código genético consiste en una secuencia definida de cuatro nucleósidos canónicos y la secuencia de estas bases lleva los planos de toda la vida en la tierra. Es evidente que esta información de secuencia por sí sola no es suficiente para explicar cómo un organismo multicelular puede establecer células especializadas como los 200 tipos de células conocidos de un cuerpo humano.

Esta, EPiR explica, requiere una segunda capa de información y se ha hecho evidente que esta capa de información está fuertemente basada en la química. Se conocen más de 150 derivados químicos de nucleósidos de ARN y muchos más esperan ser descubiertos. Es por eso que EPiR está investigando modificaciones de ARN para descifrar sus funciones.