La arcilla pudo ser la cuna de la vida terrestre

La arcilla, una mezcla aparentemente estéril de minerales, podría haber sido la cuna de la vida en la Tierra. O por lo menos, de las complejos materiales bioquímicos que hacen posible la vida, según una investigación de ingenieros en biología de la Universidad de Cornell (Ithaca, Nueva York, EE.UU.), que saldrá publicada mañana en la edición online de Scientific Reports, de Nature Publishing.

En una simulación de agua de mar antigua, la arcilla forma un hidrogel -polímeros que forman una aglomeración de espacios microscópicos capaces de absorber líquidos como una esponja-. Durante miles de millones de años, los productos químicos confinados en esos espacios podrían haber llevado a cabo las reacciones complejas que forman las proteínas, el ADN y, finalmente, toda la maquinaria que hace que una célula viva funcione.

Los hidrogeles de arcilla podrían haber confinado y protegido aquellos procesos químicos hasta que la membrana que rodea las células vivas se desarrolló, señala la nota de prensa de la universidad, recogida por EurekAlert!.

A fin de probar la idea, el grupo dirigido por Dan Luo, profesor de ingeniería ambiental y biológica, ha demostrado cómo se produce la síntesis de proteínas en un hidrogel de arcilla.

Los investigadores utilizaron previamente hidrogeles sintéticos como un medio "libre de células" para la producción de proteínas. Llene usted el material esponjoso con ADN, aminoácidos, las enzimas adecuadas y unos pocos trocitos de maquinaria celular y podrá hacer las proteínas que codifica el ADN, como ocurriría en un tanque de células.

Para que el proceso pueda producir grandes cantidades de proteínas, como en la fabricación de medicamentos, se necesita una gran cantidad de hidrogel, por lo que los investigadores se propusieron encontrar una forma más barata de hacerlo. El investigador Dayong Yang se dio cuenta de que la arcilla forma un hidrogel. "Es muy barata", añade Luo. Mejor aún, resultó inesperadamente que el uso de la arcilla mejoraba la producción de proteínas.

Pero entonces se les ocurrió a los investigadores que lo que habían descubierto podría responder a la vieja pregunta de cómo evolucionaron las biomoléculas. Los experimentos realizados por Carl Sagan en Cornell y por otros investigadores demostraron que los aminoácidos y otras biomoléculas podrían haberse formado en los océanos primordiales, aprovechando la energía de un rayo, por ejemplo. Sin embargo, en la inmensidad del océano, ¿cómo se unieron estas moléculas lo suficiente como para ensamblarse en estructuras más complejas, y qué las protegió de las inclemencias del ambiente?

Membranas celulares

Los científicos han sugerido en el pasado que pequeños globos de grasa o polímeros podrían haber servido como precursores de las membranas celulares.

La arcilla es una posibilidad prometedora porque las biomoléculas tienden a adherirse a su superficie, y los teóricos han demostrado que el citoplasma -el interior de una célula- se comporta como un hidrogel. Y, explica Luo, un hidrogel de arcilla protege mejor a sus contenidos de las enzimas perjudiciales (llamadas "nucleasas"), que pueden desmantelar el ADN y otras biomoléculas.

Como prueba adicional, la historia geológica muestra que la arcilla apareció por primera vez justo en el momento en el que las biomoléculas comenzaron a formar protocélulas -estructuras similares a células, pero incompletas- y, finalmente, las células terminadas. Los eventos geológicos coincidían con los eventos biológicos .

Cómo evolucionaron estas máquinas biológicas aún queda por explicar, reconoce Luo. Por ahora su grupo de investigación está trabajando para entender por qué un hidrogel de arcilla funciona tan bien, con la vista puesta en las aplicaciones prácticas de la producción de proteínas "libre de células".