El ADN puede haber aparecido en la Tierra antes de lo que se suponía hasta ahora. Los químicos de LMU dirigidos por Oliver Trapp muestran que una vía de reacción simple podría haber dado lugar a subunidades de ADN en la Tierra primitiva.

¿Cómo se formaron por primera vez los componentes básicos de la vida en la Tierra primitiva? Todavía, sólo se dispone de respuestas parcialmente satisfactorias a esta pregunta. Sin embargo, una cosa está clara:el proceso de evolución biológica que ha dado lugar a la diversidad de la vida en nuestro planeta debe haber sido precedido por una fase de evolución química. Durante esta etapa 'prebiótica', las primeras moléculas poliméricas capaces de almacenar información y reproducirse fueron ensambladas al azar a partir de precursores orgánicos que estaban disponibles en la Tierra primitiva. Los replicadores más eficientes evolucionaron posteriormente hasta convertirse en ácidos nucleicos informativos macromoleculares (ADN y ARN) que se convirtieron en la base de todas las formas de vida en nuestro planeta.

Durante miles de millones de años, El ADN ha sido el principal portador de información hereditaria en organismos biológicos. Las hebras de ADN se componen de cuatro tipos de subunidades químicas, y la información genética que contiene está codificada en la secuencia lineal de estos 'nucleósidos'. Es más, las cuatro subunidades comprenden dos pares complementarios. Las interacciones entre dos hebras con secuencias complementarias son responsables de la formación de la famosa doble hélice, y juegan un papel crucial en la replicación del ADN. El ARN también tiene funciones vitales en la replicación del ADN y en la traducción de secuencias de nucleótidos en proteínas.

¿Cuál de estos dos tipos de ácido nucleico llegó primero? La respuesta unánime a esa pregunta hasta ahora era ARN. Los modelos plausibles que explican cómo las moléculas de ARN podrían haberse sintetizado a partir de compuestos precursores en entornos prebióticos se propusieron por primera vez hace décadas. y desde entonces han recibido un apoyo experimental sustancial. Es más, su versatilidad conformacional permite que el ARN almacene información y actúe como catalizador. Estos conocimientos han llevado a la idea de un 'mundo de ARN' que precedió a la aparición del ADN, que ahora está bien establecido entre los especialistas. Entonces, ¿cómo se sintetizaron las primeras subunidades de ADN? La opinión generalmente aceptada es que este proceso fue catalizado por una enzima, una biomolécula comparativamente compleja cuya aparición habría requerido millones de años de evolución.

Pero ahora un equipo de químicos dirigido por el profesor Oliver Trapp de LMU ha propuesto un mecanismo mucho más directo para la síntesis de subunidades de ADN a partir de compuestos orgánicos que habrían estado presentes en un entorno prebiótico. "La vía de reacción es relativamente simple, "dice Trapp, lo que sugiere que bien podría haberse realizado en un entorno prebiótico. Por ejemplo, no requiere variaciones en los parámetros de reacción, como la temperatura. En los experimentos de Trapp, los ingredientes necesarios son agua, un pH ligeramente alcalino y temperaturas de entre 40 y 70 ° C. En tales condiciones, se logran velocidades de reacción y rendimientos de producto suficientemente altos, con alta selectividad y correcta estereoquímica.

Cada una de las subunidades de nucleósidos que se encuentran en el ADN está formada por una base que contiene nitrógeno y un azúcar llamado desoxirribosa. Hasta ahora, Se pensaba que los desoxinucleósidos sólo podían sintetizarse en condiciones prebióticas mediante el acoplamiento directo de estos dos componentes preformados. Pero nunca se había propuesto ningún mecanismo no enzimático plausible para tal paso. La característica esencial de la nueva vía, como explica Trapp, es que el azúcar no se liga a la base en un solo paso. En lugar de, se construye sobre la base preformada mediante una secuencia corta de pasos de reacción que involucran moléculas orgánicas simples como acetaldehído y gliceraldehído. Además, Los investigadores de la LMU han identificado una segunda familia de posibles precursores del ADN en la que el resto de desoxirribosa se reemplaza por un azúcar diferente.

Según los autores del estudio, Estos resultados sugieren que las primeras moléculas de ADN podrían haber aparecido en paralelo con el ARN, hace unos 4 mil millones de años. This would mean that DNA molecules emerged around 400 million years earlier than previously thought.