La respuesta, según su nuevo trabajo, probablemente sea sí.
"Ahora tenemos un camino que va más o menos desde los muy simples materiales de partida disponibles en la Tierra primitiva hasta las complejas moléculas prebióticas que se necesitan para el origen de la vida", dijo Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor del TSRI y miembro del Instituto Skaggs de Biología Química.
Durante décadas, los científicos han intentado comprender cómo se originó la primera célula a partir de materia inanimada, un concepto al que a menudo se hace referencia como el "origen de la vida". Muchos biólogos creen que la molécula de ARN, que almacena información (como el ADN) y realiza actividades (como las proteínas), puede haber sido el ancestro molecular original que finalmente condujo al primer organismo vivo. El ARN, sin embargo, está formado por componentes básicos que son bastante difíciles de conseguir.
Pero en un informe publicado en la revista Nature Chemistry, el equipo de Krishnamurthy presenta nuevos conocimientos que podrían cambiar la visión sobre cómo surgió la primera molécula replicadora.
El laboratorio de Krishnamurthy, junto con el del profesor del TSRI Matthew Disney y el ex postdoctorado del TSRI y actual profesor de la Universidad de Carolina del Sur, Andrew Ellington, ha estudiado el concepto de que el código genético podría haber surgido de forma natural a partir de una mezcla muy compleja de componentes básicos. Pero lo que realmente necesitaban era una explicación simple y realista de cómo se podrían haber formado esos bloques de construcción originales en primer lugar.
"No se puede empezar a hablar sobre el origen de la vida sin considerar primero el origen de los componentes básicos correctos", dijo el primer autor y estudiante graduado de TSRI, Yunwei Mao. "Afortunadamente, tenemos un par de décadas de trabajo que nos dicen qué elementos básicos simples se requieren para formar cadenas de ARN".
Uno de esos componentes simples es la molécula isocitosina, que en investigaciones anteriores los científicos del TSRI han demostrado que puede ensamblarse espontáneamente para formar los componentes esenciales de las moléculas genéticas, conocidos como nucleótidos.
Trabajando estrechamente con Krishnamurthy, Disney y Ellington, Mao y sus colegas han identificado ahora una explicación muy plausible de cómo pudo haber surgido la isocitosina en la Tierra primitiva. Comenzaron identificando el conjunto más simple de condiciones que permitirían que se formara isocitosina mezclando componentes simples como el cianuro de hidrógeno en agua y sometiéndola a luz ultravioleta (UV). A través de una serie de experimentos, pudieron demostrar que la reacción clave se cataliza de forma natural:en esencia, la reacción se desencadena sola después de la exposición inicial a la luz ultravioleta y puede generar isocitosina con relativa rapidez.
Las implicaciones de este hallazgo, dijo Krishnamurthy, son profundas:"Significa que los componentes básicos necesarios para poner en marcha un sistema genético pueden, de hecho, surgir en condiciones bastante simples y realistas en la Tierra primitiva. Ahora podemos imaginar un escenario en el que el La química muy simple que vemos en las nubes interestelares da lugar a la complejidad que vemos en la biología de la Tierra".
Los investigadores señalan, sin embargo, que se deben desarrollar pasos adicionales antes de que su teoría pueda considerarse completa. Por ejemplo, necesitan descubrir cómo las moléculas de isocitosina que generaron pueden transformarse en ribonucleótidos, los componentes básicos del ARN. Además, quieren comprender el mecanismo molecular detallado que permite la formación espontánea de información genética a partir de una mezcla compleja de moléculas orgánicas.
Este trabajo fue apoyado por la subvención W911NF-13-C-0043 de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y la subvención R01GM078401 de los Institutos Nacionales de Salud.
