Un compuesto químico esencial para todos los seres vivos ha sido sintetizado en un laboratorio en condiciones que podrían haber ocurrido en la Tierra primitiva, lo que sugiere que jugó un papel en el inicio de la vida, según un nuevo estudio dirigido por investigadores del University College London.
El compuesto, panteteína, es el fragmento activo de la coenzima A. Es importante para el metabolismo, los procesos químicos que mantienen la vida. Estudios anteriores no lograron sintetizar la panteteína de manera efectiva, lo que llevó a sugerir que estaba ausente en el origen de la vida.
En el nuevo estudio, publicado en la revista Science , el equipo de investigación creó el compuesto en agua a temperatura ambiente utilizando moléculas formadas a partir de cianuro de hidrógeno, que probablemente abundaba en la Tierra primitiva.
Una vez formada, dijeron los investigadores, es sencillo imaginar cómo la panteteína podría haber ayudado a las reacciones químicas que condujeron desde simples precursores de moléculas de proteínas y ARN hasta los primeros organismos vivos, un momento que se cree que ocurrió hace 4 mil millones de años. P>
El estudio cuestiona la opinión entre algunos investigadores en el campo de que el agua es demasiado destructiva para que la vida se origine en ella y que la vida probablemente se originó en piscinas que se secaban periódicamente.
Las reacciones que produjeron panteteína fueron impulsadas por moléculas ricas en energía llamadas aminonitrilos, que están estrechamente relacionadas químicamente con los aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas y de la vida.
Los miembros del mismo equipo, dirigidos por el profesor Matthew Powner (Química de la UCL), ya han utilizado una química similar impulsada por aminonitrilos para demostrar cómo se podrían crear otros ingredientes biológicos clave en el origen de la vida, incluidos los péptidos (cadenas de aminoácidos que crean proteínas). ) y nucleótidos (los componentes básicos del ARN y el ADN).
El profesor Powner, autor principal del artículo, afirmó:"Este nuevo estudio es una prueba más de que las estructuras básicas de la biología, las moléculas primarias a partir de las cuales se construye la biología, están predispuestas a formarse a través de la química del nitrilo.
"La facilidad con la que se pueden fabricar diferentes clases de moléculas biológicas usando nitrilos me ha convencido de que, en lugar de que la vida sea precedida por una molécula como el ARN, y que haya un 'mundo de ARN' antes de que comenzara la vida, las moléculas básicas de la biología surgieron uno al lado del otro:una red de ARN, proteínas, enzimas y cofactores que conducen a los primeros organismos vivos.
"Nuestro trabajo futuro analizará cómo se unieron estas moléculas, cómo la química de la panteteína se comunica con la química del ARN, los péptidos y los lípidos, por ejemplo, para producir una química que las clases individuales de moléculas no podrían producir de forma aislada".
Un intento anterior notable de sintetizar panteteína fue realizado en 1995 por el fallecido químico estadounidense Stanley Miller, quien había iniciado el campo de experimentos sobre el origen de la vida tres décadas antes, creando aminoácidos a partir de cuatro sustancias químicas simples en tubos de vidrio.
Sin embargo, en el último experimento de 1995, los rendimientos de panteteína fueron muy bajos y requirieron concentraciones extremadamente altas de productos químicos que se habían secado y sellado en un tubo hermético antes de calentarlos a 100° centígrados.
El Dr. Jasper Fairchild (Química de la UCL), autor principal del estudio, que realizó el trabajo como parte de su doctorado, dijo:"La principal diferencia entre el estudio de Miller y el nuestro es que, mientras Miller intentó utilizar la química ácida, nosotros nitrilos usados. Son los nitrilos los que aportan la energía y la selectividad. Nuestras reacciones simplemente se realizan en agua y producen altos rendimientos de panteteína con concentraciones relativamente bajas de químicos necesarios".
El profesor Powner añadió:"Se suponía que estas moléculas debían fabricarse a partir de ácidos, porque el uso de ácidos parece ser biológico, y eso es lo que nos enseñan en la escuela y en la universidad. Nos enseñan que los péptidos están hechos de aminoácidos". P>
"Nuestro trabajo sugiere que esta visión convencional ha ignorado un ingrediente esencial, la energía necesaria para forjar nuevos enlaces. Las reacciones se ven un poco diferentes con los nitrilos, pero los productos finales (las unidades básicas de la biología) son indistinguibles si se forman mediante la química del ácido o del nitrilo. "
Si bien el artículo se centra únicamente en la química, el equipo de investigación dijo que las reacciones que demostraron podrían haber tenido lugar en charcos o lagos de agua en la Tierra primitiva (pero no es probable que en los océanos, ya que las concentraciones de los químicos probablemente serían demasiado altas). diluido).
Más información: Jasper Fairchild et al, Síntesis de panteteína quimioselectiva prebióticamente plausible en agua, Ciencia (2024). DOI:10.1126/science.adk4432. www.science.org/doi/10.1126/science.adk4432
Información de la revista: Ciencia
Proporcionado por University College London
