Investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven desarrollaron un nuevo modelo para explicar la formación espontánea de moléculas auto-replicantes, lo cual se cree dio origen la Vida tal como la conocemos en el llamado caldo primordial, hace más de cuatro billones de años.
¿Pero qué tienen que ver las moléculas auto-replicantes con la vida? Pues bien, aunque se trata de un tema conflictivo donde confluyen la Filosofía y la Religión, desde el punto de vista bioquímico las características propias de los sistemas vivos, tales como la auto-preservación y la herencia, requieren un medio fisicoquímico capaz de almacenar muchísima información, que pueda ser copiada fielmente para ser transferida a la descendencia. Esto es precisamente lo que hace el ADN, el más famoso de los polímeros orgánicos.
El ADN se compone de largas cadenas de monómeros llamados nucleótidos, los cuales pueden ser de cuatro tipos: adenina, timina, guanina y citosina (A, T, G, C). En una doble hélice de ADN, cada uno de los nucleótidos se aparean o unen específicamente una con otra: A con T y G con C. Debido a esta paridad, sería posible completar una cadena completa de ADN si su complementaria, o cadena molde, está intacta. Aunque que el ADN se ha convertido en la molécula de elección para la codificación de la información biológica, su primo más cercano, el ARN, probablemente desempeñó este papel antes que el ADN, en los albores de la vida. Esto se conoce como la Hipótesis del mundo de ARN, y es el escenario considerado por Maslov y Tkachenko, los autores del trabajo.
«Supongamos que no tenemos polímeros en absoluto, y comenzamos con sólo monómeros en un tubo de ensayo», explicó Tkachenko. «¿Será que alguna vez la mezcla podrá producir esos polímeros por sí sola? La respuesta es bastante notable: sí, lo hará. Uno podría pensar que este es el típico problema del huevo o la gallina, ya que con el fin de hacer nuevos polímeros hacen falta polímeros preexistentes como molde, pero resulta que no es así.«
La clave del modelo de Maslov & Tkachenko es la presencia de un ambiente o entorno que cambia en forma regular y cíclica, tal como el día y la noche, que da lugar a fluctuaciones de temperatura entre el calor y el frío. En tal ambiente, las moléculas monoméricas habrían tenido la oportunidad de unirse durante la noche, cuando la temperatura bajaba, para separarse al calor del sol, durante el día. La formación de algunos polímeros cortos u oligómeros durante la noche habría permitido retomar la especificidad de las uniones la noche siguiente, dando lugar a una memoria rudimentaria.
«Si las condiciones son adecuadas, ocurre lo que llamamos una transición de primer orden, en la que se va de esta sopa de monómeros completamente desordenada a una sopa con largas cadenas poliméricas», dijo Tkachenko. «Y luego tenemos un mecanismo para el surgimiento de estos polímeros que potencialmente pueden llevar información y transmitirla a la descendencia. Una vez que se pasa este umbral, se espera que los monómeros sean capaces de formar polímeros, llevándonos del caldo primordial a un soufflé primordial.«
Uno de los problemas fundamentales que supone la Vida es que parece ir en contra de la Segunda Ley de la Termodinámica, que establece que el Universo siempre tiende a un estado de mayor desorden y desorganización. «Este salto es exactamente lo que queremos comprender«, dijo Tkachenko.
Imagen destacada: Sulphur Cadron, Yellowstone National Park © Javier González
Este artículo fue realizado en base a un comunicado de prensa del Brookhaven National Laboratory.
Más información: Spontaneous emergence of autocatalytic information-coding polymers
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