Para comprender verdaderamente cómo funciona el cuerpo y mejorar la salud humana, los investigadores necesitan separar los componentes básicos de nuestras células. Pero a medida que los científicos continúan logrando importantes avances en biología celular, Una pregunta importante persiste:¿Cómo se formaron originalmente las células hace miles de millones de años?

Un nuevo estudio dirigido por Ramanarayanan Krishnamurthy, Doctor., de Scripps Research, y Sheref Mansy, Doctor., de la Universidad de Trento, ofrece una explicación de cómo podrían haber surgido las "protoceldas" en la Tierra primitiva, eventualmente conduciendo a las células que conocemos hoy. Su trabajo, publicado en la revista Pequeña , sugiere que las moléculas llamadas ciclofosfolípidos pueden haber sido el ingrediente necesario para que las protocélulas formen estructuras internas importantes llamadas vesículas, que probablemente inició el proceso evolutivo.

"Las protoceldas habrían sido los antepasados ​​de las células de hoy, Si tu quieres, "dice Krishnamurthy, profesor asociado de química en Scripps Research. "No tenían la funcionalidad completa de las células modernas, pero tuvieron el comportamiento precursor de sentar las bases de lo que vendría después ".

Krishnamurthy es miembro de Simons Collaboration on the Origins of Life y tiene una cita conjunta con el Center for Chemical Evolution, cofinanciado por el programa de Astrobiología de la NASA y la National Science Foundation. Como muchos en su campo, Krishnamurthy siente curiosidad por saber cómo habrían funcionado las primeras vesículas.

Las células de hoy están repletas de diferentes moléculas y reacciones químicas, pero las protoceldas habrían sido mucho más simples, como vesículas. Una característica que tenían estas vesículas eran las áreas huecas internas llamadas lumen, espacios que podían capturar moléculas cada vez más grandes necesarias para tareas como la formación de ARN y la producción de proteínas. los bloques de construcción necesarios para la vida.

Finalmente, gracias a las vesículas, las protocélulas podrían haberse dividido en generaciones más avanzadas de protocélulas que tomaron nutrientes del medio ambiente para crecer y dividirse nuevamente.

El nuevo estudio ofrece una solución simple al enigma de cómo podrían haberse desarrollado las vesículas estables. En el pasado, Los investigadores intentaron usar moléculas llamadas ácidos grasos para construir vesículas, pero estas vesículas reaccionarían a los iones metálicos y se romperían.

"Las vesículas de ácidos grasos simplemente no sobreviven a muchas de las condiciones que se encuentran en la Tierra, y ciertamente no los tipos de condiciones necesarias para obtener actividad de moléculas de tipo biológico, ", dice Mansy." Esta brecha entre la plausibilidad y la estabilidad nos ha hecho difícil imaginar cómo podrían haber surgido las protoceldas ".

Los investigadores nunca antes habían intentado usar ciclofosfolípidos para formar vesículas, pero en 2018, El laboratorio de Krishnamurthy publicó un Química de la naturaleza estudio que muestra que las condiciones en la Tierra primitiva podrían haber dado lugar a ciclofosfolípidos.

Después de demostrar que los ciclofosfolípidos podrían haber existido en los primeros días de la vida, los investigadores se propusieron ver si las moléculas podrían ayudar a las protocélulas a formar vesículas. "No sabíamos si serían lo suficientemente estables para ser útiles o funcionales, "dice Krishnamurthy.

Resultó que las nuevas vesículas eran sorprendentemente estables. Resistieron una gama más amplia de condiciones físicas y químicas que las vesículas de ácidos grasos, incluyendo cambios en el pH. De hecho, Los nuevos hallazgos sugieren que los ciclofosfolípidos podrían ser la base ideal para las vesículas que permitieron la evolución de las protoceldas.

"El trabajo del profesor Krishnamurthy con la fosforilación prebiótica nos llevó a explorar un nuevo tipo de lípido que es muy prometedor para ayudarnos al menos a comprender qué tipos de propiedades químicas eran necesarias para construir una protocélula robusta y prebióticamente razonable. "dice Mansy.

Los investigadores ahora se están preparando para ejecutar vesículas de ciclofosfolípidos a través de pruebas aún más extenuantes. respondiendo preguntas más profundas. Les gustaría saber si estas vesículas son compatibles con otros procesos importantes necesarios para la evolución, como la replicación de ARN no enzimática.

El estudio, "Los ciclofosfolípidos aumentan la estabilidad protocelular a los iones metálicos, También incluyó al primer autor Ö. Duhan Toparlak de la Universidad de Trento; y Megha Karki y Veronica Egas Ortuno de Scripps Research.