Por primera vez, los científicos han encontrado pruebas sólidas de que el ARN y el ADN podrían haber surgido del mismo conjunto de moléculas precursoras incluso antes de que la vida evolucionara en la Tierra hace unos cuatro mil millones de años.

El descubrimiento, publicado el 1 de abril en Química de la naturaleza , sugiere que los primeros seres vivos en la Tierra pueden haber usado tanto ARN como ADN, como lo hacen ahora todas las formas de vida basadas en células. A diferencia de, el punto de vista científico predominante, la hipótesis del "mundo del ARN", es que las formas de vida tempranas se basaban puramente en ARN, y solo más tarde evolucionó para fabricar y usar ADN.

"Estos nuevos hallazgos sugieren que puede que no sea razonable que los químicos se guíen tan fuertemente por la hipótesis del mundo del ARN al investigar los orígenes de la vida en la Tierra, "dice el co-investigador principal Ramanarayanan Krishnamurthy, Doctor., profesor asociado de química en Scripps Research.

Krishnamurthy y su laboratorio trabajaron en el estudio con el laboratorio de John Sutherland, DPhil, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido en Cambridge, como parte de la Colaboración sobre los orígenes de la vida de la Fundación Simons, con sede en Nueva York.

El ARN (ácido ribonucleico) y el ADN (ácido desoxirribonucleico) son químicamente muy similares, pero los químicos nunca han podido demostrar cómo uno podría haberse convertido en el otro en la Tierra primitiva, excepto con la ayuda de enzimas producidas por organismos primitivos. Debido en parte a esta falta de una ruta química previa a la vida o "prebiótica" demostrada que conecte el ARN con el ADN, Los investigadores en este campo se han inclinado a pensar que cuanto más simple, más versátil, ARN, fue la base de las primeras formas de vida, o al menos de una etapa temprana de la vida antes de la aparición del ADN. El ARN es capaz de almacenar información genética como lo hace el ADN, es capaz de catalizar reacciones bioquímicas como lo hacen las enzimas proteicas, y de otro modo probablemente podría haber realizado las tareas biológicas básicas que hubieran sido necesarias en las primeras formas de vida.

Aunque los investigadores del origen de la vida en las últimas décadas han llegado a abrazar en gran medida la hipótesis del mundo del ARN, Sutherland, Krishnamurthy, Jack Szostak de Harvard y otros han acumulado evidencia de que el ARN y el ADN pueden haber surgido más o menos todos a la vez en las primeras formas de vida.

En un estudio publicado en 2017, por ejemplo, Krishnamurthy y sus colegas de Scripps Research identificaron un compuesto que estaba presente de manera plausible en la Tierra prebiótica y podría haber realizado la tarea crucial de unir bloques de construcción de ARN en componentes más grandes, hebras de ARN en forma de cadena, y podría haber hecho lo mismo con los componentes básicos del ADN y las proteínas.

En el nuevo estudio, los científicos combinaron los conocimientos de esa investigación con hallazgos recientes de Sutherland y su laboratorio sobre un compuesto llamado tiouridina. Este último probablemente estaba presente en la Tierra antes de que surgiera la vida, y podría haber sido un precursor químico de los bloques de construcción de nucleósidos de los primeros ARN. El equipo demostró que en unos pocos pasos de reacción química, que plausiblemente podría haber ocurrido en un mundo prebiótico, podrían convertir este precursor de un bloque de construcción de ARN en un bloque de construcción de ADN:desoxiadenosina, que forma la letra "A" en el moderno, código de ADN de cuatro letras. Alternativamente, podrían convertir tiouridina en desoxirribosa, que está muy estrechamente relacionado con la desoxiadenosina y también puede haber sido un precursor de los primeros componentes básicos del ADN.

El hallazgo debería facilitar que los científicos acepten la posibilidad de que el ADN y el ARN surgieron juntos y se incluyeron en las primeras formas de vida. Algunos investigadores, incluido Sutherland, han sugerido que el ARN y el ADN podrían incluso haberse mezclado para formar los primeros genes. No se sabe que tal organismo ocurra naturalmente ahora, pero un artículo reciente de Peter Schultz de Scripps Research, Doctor. y sus colegas describieron una bacteria diseñada que puede sobrevivir con genes hechos de una mezcla de ARN / ADN.

Krishnamurthy sospecha que, sin embargo la vida surgió, El ARN y el ADN con sus respectivas fortalezas y deficiencias se habrían clasificado rápidamente en la división del trabajo bastante estricta que se observa en todas las células hoy en día:ADN para el almacenamiento estable a largo plazo de información genética, y ARN para su propio conjunto especial de tareas, incluido el almacenamiento y transporte a corto plazo de información genética y la fabricación de proteínas.

"Es el comienzo de una comprensión en el campo de que el ARN y el ADN podrían haberse mezclado inicialmente pero luego separados de acuerdo con las cosas que hacen mejor, "Krishnamurthy dice.

Los autores del estudio, "La fosforilación prebiótica de 2-tiouridina proporciona nucleótidos o bloques de construcción de ADN mediante fotorreducción, "eran Jianfeng Xu, Nicolás Green, y John Sutherland de MRC, y Clémentine Gibard y Ramanarayanan Krishnamurthy de Scripps Research.