Potencial 'eslabón perdido' en la química de la vida en la Tierra

   MADRID, 6 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Químicos de la Scripps Institution han encontrado un compuesto que pudo ser un factor crucial en los orígenes de la vida en la Tierra, según informan en un artículo publicado en 'Nature Chemistry'.

   Los científicos han planteado la hipótesis de que una reacción química llamada fosforilación puede haber sido crucial para el ensamblaje de tres ingredientes clave en las primeras formas de vida: cadenas cortas de nucleótidos para almacenar información genética, cadenas cortas de aminoácidos (péptidos) para hacer la trabajo principal de las células y los lípidos para formar estructuras encapsulantes, como las paredes celulares.

   Sin embargo, nadie ha encontrado un agente fosforilante que estuviera plausiblemente presente en la Tierra primitiva y podría haber producido estas tres clases de moléculas una al lado de la otra en las mismas condiciones realistas. Los químicos de TSRI ahora han identificado ese compuesto: diamidofosfato (DAP).

   "Sugerimos una química de fosforilación que podría haber dado lugar, todos en el mismo lugar, a los oligonucleótidos, oligopéptidos y las estructuras similares a las células para encerrarlos", subraya el autor principal del estudio, Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor asociado de Química en TSRI. "Eso, a su vez, habría permitido otras químicas que antes no eran posibles, lo que podría conducir a las primeras entidades vivientes simples basadas en células", añade en un comunicado .

   El estudio es parte de un esfuerzo continuo de científicos de todo el mundo para encontrar rutas plausibles del épico viaje de la química prebiológica a la bioquímica basada en células. Otros expertos han descrito reacciones químicas que podrían haber permitido la fosforilación de moléculas prebiológicas en la Tierra primitiva; pero esos escenarios han involucrado diferentes agentes de fosforilación para distintos tipos de moléculas, así como diversos y a menudo poco comunes ambientes de reacción.

   "Ha sido difícil imaginar cómo estos procesos muy diferentes podrían haberse combinado en el mismo lugar para producir las primeras formas de vida primitivas", dice Krishnamurthy. Junto a su equipo, compuesto por los coautores Clémentine Gibard, Subhendu Bhowmik y Megha Karki, todos los investigadores postdoctorales asociados en TSRI, mostraron primero que DAP podría fosforilar cada uno de los cuatro bloques de nucleósidos de ARN en agua o un estado similar a una pasta bajo una amplia gama de temperaturas y otras condiciones.

CADENAS CORTAS SIMILARES AL ARN

   Con la adición del catalizador imidazol, un compuesto orgánico simple que estaba plausiblemente presente en la Tierra primitiva, la actividad de DAP también dio lugar a la aparición de cadenas cortas similares al ARN de estos bloques de construcción fosforilados. Además, DAP con agua e imidazol fosforilaron eficientemente los componentes lipídicos del glicerol y los ácidos grasos, lo que condujo al autoensamblaje de pequeñas cápsulas de fosfolípidos llamadas vesículas: versiones primitivas de las células.

   El DAP en agua a temperatura ambiente también fosforiló los aminoácidos glicina, ácido aspártico y ácido glutámico, y luego ayudó a unir estas moléculas en cadenas cortas de péptidos (los péptidos son versiones más pequeñas de proteínas). "Con DAP y agua y estas condiciones suaves, puedes hacer que estas tres clases importantes de moléculas prebiológicas se unan y se transformen, creando la oportunidad para que interactúen juntas", dice Krishnamurthy.

   Krishnamurthy y sus colegas han demostrado anteriormente que DAP puede fosforilar de manera eficiente una variedad de azúcares simples y así ayudar a construir carbohidratos que contienen fósforo que habrían estado involucrados en las formas de vida temprana. Su nuevo trabajo sugiere que DAP podría haber tenido un papel mucho más central en los orígenes de la vida.

   "Me recuerda a la hada madrina de Cenicienta, que agita una varita y 'poof', 'poof', 'poof', todo lo simple se transforma en algo más complejo e interesante", pone como ejemplo Krishnamurthy. La importancia de DAP para poner en marcha la vida en la Tierra podría ser difícil de probar varios miles de millones de años después del hecho; pero Krishnamurthy considera que los aspectos clave de la química de la molécula todavía se encuentran en la biología moderna.

   "DAP fosforila a través de la misma rotura del enlace fósforo-nitrógeno y en las mismas condiciones que las proteínas quinasas, que están omnipresentes en las formas de vida actuales --detalla--. La química de fosforilación de DAP también se parece mucho a lo que se ve en las reacciones en el corazón del ciclo metabólico de cada célula".

   "Puede haber habido minerales en la Tierra primitiva que liberaran compuestos de fósforo y nitrógeno en las condiciones adecuadas", plantea Krishnamurthy. Los astrónomos han encontrado evidencia de compuestos de fósforo y nitrógeno en el gas y el polvo del espacio interestelar, por lo que es ciertamente plausible que tales compuestos estuvieran presentes en la Tierra primitiva y desempeñaran un papel en la aparición de las complejas moléculas de la vida.