Investigadores en Estrasburgo, Francia, han descubierto que al mezclar dos pequeñas biomoléculas, glioxilato y piruvato, en agua rica en sales de hierro produce una red de reacción que se asemeja a la bioquímica central de la vida. Este descubrimiento proporciona información sobre cómo la química en la Tierra primitiva preparó la evolución de la vida más antigua. El estudio fue publicado en la revista Naturaleza .

Los científicos que investigan los orígenes de la vida en la Tierra han luchado durante mucho tiempo para explicar cómo se inició la bioquímica de la vida hace más de 4 mil millones de años. La bioquímica se organiza en torno a solo cinco precursores metabólicos universales construidos a partir de C, O y H:al igual que el tráfico pesado en una gran metrópoli, se organiza en torno a unos pocos centros de tránsito. Por qué la vida usa las moléculas y las reacciones químicas que hace, entre innumerables alternativas, es un completo misterio.

Un grupo de investigadores dirigido por el profesor Joseph Moran de la Universidad de Estrasburgo ha pasado los últimos años trabajando en los orígenes del metabolismo biológico. "La idea de que el metabolismo biológico tenía un precursor químico estrechamente relacionado que usaba intermedios y transformaciones similares es una opción atractiva, "dice Moran. Recientemente, el grupo recreó un equivalente puramente químico de la vía AcCoA, un conjunto de reacciones utilizadas por los microbios para producir acetato (dos carbonos) y piruvato (tres carbonos) a partir de CO ₂ . Compuestos de construcción de más de tres carbonos a partir de bloques de construcción hechos de CO ₂ Fue donde el progreso se estancó. Para lograr tales hazañas, la vida se basa en enzimas complejas y un portador de energía química, ATP. Pero tanto las enzimas como el ATP son estructuras complejas que no podrían haber existido en una Tierra sin vida. Entonces, ¿cómo construyó la vida su bioquímica antes que las enzimas y el ATP?

Moran explica:"El gran avance se produjo al darse cuenta de que un metabolismo químico puede haber funcionado de una manera ligeramente diferente a la forma en que funciona en la vida actual, preservando el panorama general ". El equipo se inspiró en el papel central de un metabolito de dos carbonos, glioxilato, en un modelo publicado anteriormente por el biólogo teórico Daniel Segrè. Otra pista vino de los químicos orgánicos Ram Krishnamurthy y Greg Springsteen, quien informó que el piruvato (tres carbonos) y el glioxilato (dos carbonos) reaccionan fácilmente para formar enlaces C-C en el agua. Kamila Muchowska, un investigador postdoctoral en el equipo de Moran y primer autor del estudio actual dice, "Mezclamos glioxilato y piruvato en agua tibia, agua rica en hierro y notó que da lugar a una red de reacción con más de 20 intermedios biológicos, incluidos los que tienen hasta seis carbonos ". No solo la red aumenta en complejidad con el tiempo, pero también descompone los intermedios en CO ₂ , como lo hace la vida. "El sistema químico realista obtenido de esta manera se asemeja conceptualmente a la función del anabolismo biológico y el catabolismo:no se necesitan enzimas, solo agrega hierro, "dice Moran.

Como parte del estudio, los investigadores probaron qué sucede si se introducen en el sistema una fuente de nitrógeno y una fuente de electrones. "Cuando agregamos hidroxilamina y hierro metálico al experimento, la red de reacción produjo cuatro aminoácidos biológicos, "explica Sreejith Varma, coautor del estudio. Moran dice:"Curiosamente, en el código genético, esos mismos cuatro aminoácidos tienen codones que comienzan con G, apoyando las ideas de que el metabolismo y el código genético pueden haber surgido en paralelo ".

La red de reacción recién descubierta tiene tanto en común con los ciclos biológicos conocidos que el equipo se pregunta si los ciclos de Krebs y glioxilato podrían haber tenido orígenes puramente químicos. "Creemos que el metabolismo químico podría haber construido precursores de ciclos biológicos de esta manera, antes de que existieran el ATP y las enzimas, ", dice Muchowska. Los investigadores de Estrasburgo ahora están ansiosos por ver cómo la red de reacción puede cambiar en respuesta a diferentes elementos, y si puede conducir a las moléculas de la genética.