Científicos investigan origen de la vida entre partículas minerales y las células

THE NEW YORK TIMES

El origen de la vida es el problema que más intriga a la biología. Los científicos tienen capacidad para comprender bien los procesos que pueden estudiar. Pero, la aparición de la vida fue un acontecimiento único que ocurrió hace 3.500 millones o 4.000 millones de años. Hasta la mayoría de las rocas de ese tiempo desapareció.

Algunos avances se han logrado en la reconstrucción del proceso que desembocó en las primeras células vivas. Pero, hay hipótesis de variada posibilidad, aunque sin las pruebas necesarias.

Cada célula humana es una fábrica química sofisticada. Hay procesos de manufactura dentro de cada pared, la membrana de la célula, que tiene puertos especiales para el ingreso y salida de químicos. ADN, que controla el proceso, es como una computadora con su disco duro, cerrado en un santuario interno, que es el núcleo. ¿Cómo pudo un sistema tan complejo haberse armado espontáneamente a partir de los químicos disponibles en la Tierra primitiva?

Reciente aproximación al tema fue desarrollada por un químico y abogado especializado en patentes de Munich, Günter Wachtershauser. Dejemos de lado las moléculas sofisticadas que hoy gobiernan las células: el ADN (ácido desoxirribonucleico) que almacena información y el ARN (ácido ribonucleico) que dirige las operaciones, las proteínas que sirven de material estructural y controlan el metabolismo químico. Tampoco hay que pensar en las membranas de las células.

SIMPLE. La vida debe haber empezado de la manera más simple posible, como un ciclo, una reacción química natural que se repetía por sí sola e iba expulsando subproductos, algunos de los cuales se mantenían para desarrollar el ciclo.

¿Dónde comenzó este ciclo? Wachtershauser teorizó que el comienzo pudo estar en alguna superficie mineral como las piritas de hierro, que son un buen catalizador. Sustancias químicas naturales como el monóxido de carbono pudieron ser combinados para formar bloques biológicos.

En alguna fase del proceso, el pequeño ciclo adquirió una cubierta protectora química para separar su reacciones de su entorno. Finalmente, cuando esta cubierta envolvió por completo el ciclo y se despegó de la superficie mineral, nació la primera célula.

Wachtershauser y otros científicos demostraron que componentes importantes de la bioquímica actual pueden formarse sobre superficies de pirita de hierro, en especial el piruvato, que sirve de combustible a una reacción básica para la producción de energía: el llamado "ciclo de ácido cítrico".

PROCESO. Otro acceso al origen de la vida se relaciona con el ARN, primo hermano químico del ADN. El ARN es el que cumple las funciones más difíciles dentro de la célula, ya sea recuperando información del ADN o convirtiéndola en proteínas.

Durante años, los biólogos supusieron que el ARN desempeñó el papel fundamental en la primeras células y más tarde, delegó la mayoría de las tareas de almacenamiento de información en el ADN, una sustancia química menos versátil pero más estable. El concepto adquirió crédito cuando los doctores Thomas R. Cech y Sidney Altman descubrieron por vías independientes, que el ARN, además de almacenar información genética, podía actuar como una enzima (un catalizador de actividades químicas).

En teoría, esa doble propiedad del ARN resolvería una de las paradojas más espinosas de la vida: el ADN necesita un catalizador proteínico para replicarse y la proteína necesita ADN para fabricarlo. Ninguna de las dos podría existir sin haber sido precedido por el otro. El ARN podría haber cumplido ambas funciones.

Los químicos todavía no han ideado una molécula de ARN capaz de replicarse. Pero, han demostrado que las moléculas de ARN pueden copiar fragmentos cortos. Esto respalda la noción de que antes del ADN hubo un mundo de ARN dirigido por éste o por algún otro polímero precursor similar.

Las subunidades de moléculas ARN son sustancias químicas muy complejas. Cuesta imaginar cómo pudieron haber aparecido las primeras moléculas de ARN. Pero, una arcilla denominada montmorillonita, formada a partir de cenizas volcánicas degradadas, tiene la interesante propiedad de catalizar la formación de ARN a partir de sus subunidades.

BURBUJAS. En reciente artículo publicado por la revista Science, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts informaron que la arcilla montmorillonita tenía otra propiedad, quizás relacionada con el origen de la vida. Hace que gotitas de las moléculas grasas se reagrupen en pequeñas burbujas similares a las membranas que constituyen las paredes de las células vivas. Los investigadores descubrieron que, con frecuencia, las partículas de arcillas son incorporadas a las burbujas junto con las moléculas de ARN que tuvieran adheridas. "Es posible que las partículas minerales hayan facilitado enormemente la aparición de las primeras células", indicaron.

El segundo experimento que realizaron los investigadores permitió descubrir que podían provocar la división de las protocélulas, forzándolas a través de un filtro fino. Como contrapartida natural de este proceso, sugieren la acción de las corrientes de agua al hacer penetrar las burbujas en los poros de las rocas.

Los investigadores están lejos de reconstruir un camino verosímil del origen de la vida. Pero, no se dieron por vencidos.

El Dr. Jack W. Szosta —uno de los investigadores— manifestó que "no se trata de lo difícil que es, sino de como podemos pensar maneras interesantes de hacerlo". Más allá de lo fragmentarias que sean las pruebas obtenidas, siempre llegan a la conclusión de que la vida es posible.