Tendencias Científicas
Imagen: pascal cribier. Fuente: PhotoXpress.
La aparición de la vida es uno de los grandes misterios que la ciencia trata de desvelar. Dos estudios recientes, uno publicado en la revista Nature Geoscience y otro en el Journal of Biological Chemistry, parecen dar nuevas y sorprendentes claves sobre el tema.
La primera de las investigaciones, realizada por un equipo de científicos del Imperial College de Londres, ha revelado la existencia de una "fábrica cósmica", un evento que facilitaría la producción de unos componentes básicos para la vida: las moléculas orgánicas llamadas aminoácidos.
El equipo, junto a colaboradores de la Universidad de Kent y del Lawrence Livermore National Laboratory, descubrió que cuando cometas de hielo chocan con un planeta pueden generarse dichos aminoácidos.
Asimismo, estos “ladrillos” esenciales también producirse cuando un meteorito rocoso se estrella contra un planeta con una superficie helada, publica el Imperial College de Londres a través de Eurekalert.
Pueden surgir en cualquier lugar
Los investigadores afirman que este proceso proporciona otra pieza para el rompecabezas del surgimiento de la vida en la Tierra, después de un período de tiempo de entre 4,5 y 3,8 mil millones años en el que el planeta fue bombardeado por cometas y meteoritos.
Zita Martins, co-autora de la investigación explica: "Nuestro trabajo demuestra que los bloques básicos de la vida se pueden originar en cualquier lugar del Sistema Solar y tal vez más allá de éste. Sin embargo, la clave está en que estos “ladrillos” cuenten con las condiciones adecuadas para que la vida florezca".
Mark Price, co-autor del estudio en la Universidad de Kent, añade: "Este proceso demuestra un mecanismo muy simple que permite que una mezcla de moléculas simples se convierta en moléculas más complejas, como los aminoácidos. Este es el primer paso hacia la vida. El siguiente paso sería encontrar la manera de pasar de un aminoácido a moléculas más complejas, como las proteínas".
La abundancia de hielo en la superficie de Encélado y Europa, las lunas que orbitan alrededor de Saturno y Júpiter respectivamente, podría proporcionar un ambiente perfecto para la producción de aminoácidos, cuando los meteoritos chocan en su superficie, afirman los científicos. Su trabajo subraya, por tanto, la importancia de futuras misiones espaciales a estas lunas en busca de señales de vida.
Mezcla de energía y calor
Los investigadores descubrieron en concreto que, cuando un cometa impacta en un planeta, genera una onda de choque que a su vez produce las moléculas de los aminoácidos. El impacto de la onda de choque también genera calor, que es lo que hace que dichas moléculas se transformen en aminoácidos.
El equipo hizo su descubrimiento recreando el impacto de un cometa con proyectiles disparados a alta velocidad. El arma empleada para el experimento, que se encuentra en la Universidad de Kent, usa gas comprimido para propulsar proyectiles a velocidades de 7,15 kilómetros por segundo contra objetivos helados, con una composición similar a la de los cometas.
El impacto resultante dio lugar a aminoácidos tales como la glicina o la L-alanina y la D-alanina, implicados en la formación de las proteínas de los seres vivos.
La primera de las investigaciones, realizada por un equipo de científicos del Imperial College de Londres, ha revelado la existencia de una "fábrica cósmica", un evento que facilitaría la producción de unos componentes básicos para la vida: las moléculas orgánicas llamadas aminoácidos.
El equipo, junto a colaboradores de la Universidad de Kent y del Lawrence Livermore National Laboratory, descubrió que cuando cometas de hielo chocan con un planeta pueden generarse dichos aminoácidos.
Asimismo, estos “ladrillos” esenciales también producirse cuando un meteorito rocoso se estrella contra un planeta con una superficie helada, publica el Imperial College de Londres a través de Eurekalert.
Pueden surgir en cualquier lugar
Los investigadores afirman que este proceso proporciona otra pieza para el rompecabezas del surgimiento de la vida en la Tierra, después de un período de tiempo de entre 4,5 y 3,8 mil millones años en el que el planeta fue bombardeado por cometas y meteoritos.
Zita Martins, co-autora de la investigación explica: "Nuestro trabajo demuestra que los bloques básicos de la vida se pueden originar en cualquier lugar del Sistema Solar y tal vez más allá de éste. Sin embargo, la clave está en que estos “ladrillos” cuenten con las condiciones adecuadas para que la vida florezca".
Mark Price, co-autor del estudio en la Universidad de Kent, añade: "Este proceso demuestra un mecanismo muy simple que permite que una mezcla de moléculas simples se convierta en moléculas más complejas, como los aminoácidos. Este es el primer paso hacia la vida. El siguiente paso sería encontrar la manera de pasar de un aminoácido a moléculas más complejas, como las proteínas".
La abundancia de hielo en la superficie de Encélado y Europa, las lunas que orbitan alrededor de Saturno y Júpiter respectivamente, podría proporcionar un ambiente perfecto para la producción de aminoácidos, cuando los meteoritos chocan en su superficie, afirman los científicos. Su trabajo subraya, por tanto, la importancia de futuras misiones espaciales a estas lunas en busca de señales de vida.
Mezcla de energía y calor
Los investigadores descubrieron en concreto que, cuando un cometa impacta en un planeta, genera una onda de choque que a su vez produce las moléculas de los aminoácidos. El impacto de la onda de choque también genera calor, que es lo que hace que dichas moléculas se transformen en aminoácidos.
El equipo hizo su descubrimiento recreando el impacto de un cometa con proyectiles disparados a alta velocidad. El arma empleada para el experimento, que se encuentra en la Universidad de Kent, usa gas comprimido para propulsar proyectiles a velocidades de 7,15 kilómetros por segundo contra objetivos helados, con una composición similar a la de los cometas.
El impacto resultante dio lugar a aminoácidos tales como la glicina o la L-alanina y la D-alanina, implicados en la formación de las proteínas de los seres vivos.
Encuentran fósiles moleculares
El segundo estudio que arroja algo de luz sobre el origen de la vida en la Tierra ha sido realizado por científicos de la University of North Carolina School of Medicine de Estados Unidos.
El comunicado de dicha Universidad sobre la investigación comienza explicando que, antes de que apareciera la vida en nuestro planeta, lo que en éste había eran moléculas, una especie de caldo primordial. Pero, en algún momento, estas moléculas comenzaron a replicarse siguiendo un proceso bioquímico que habría dado lugar a los primeros organismos. ¿Cómo fue posible?
Para tratar de explicarlo, los científicos crearon y superpusieron versiones digitales tridimensionales de dos super-familias de enzimas modernas. Las enzimas son moléculas proteicas especializadas que catalizan o aceleran miles de reacciones bioquímicas en cada célula, tejido, órgano o sistema; además de traducir el código genético. Por tanto, son esenciales para la vida.
Con la superposición de sus imágenes, los científicos querían ver cómo se alineaban las estructuras de estas moléculas. Descubrieron así que todas ellas tenían núcleos virtualmente idénticos que podían extraerse para producir “fósiles moleculares”. A éstos los llamaron Urzymes (Ur significa primigenio).
Las otras partes de las enzimas son variaciones que se introdujeron más tarde, con el desarrollo de la evolución, explican los investigadores. Pero los Urzymes se parecerían a las antiguas enzimas que poblaron la Tierra hace miles de millones de años.
Las enzimas ayudaron al ARN
A continuación, los investigadores clonaron y expresaron la parte nuclear de las enzimas, los Urzymes. Después trataron de averiguar si podían estabilizarlos para determinar si tenían alguna actividad bioquímica, y lo consiguieron.
Descubrieron así que éstos eran muy buenos acelerando las reacciones necesarias para traducir el código genético.
Estos resultados “sugieren la existencia de enzimas proteicas muy activas al inicio de la generación de la vida, antes de que existieran organismos", explica el bioquímico Charles Carter, autor de la investigación.
El estudio ha señalado, por otra parte, que los propios Urzymes habrían evolucionado a partir de ancestros aún más simples, unas proteínas pequeñas llamadas péptidos. Y que, con el tiempo, esos péptidos habrían co-evolucionado con el ácido ribonucleico (ARN) para dar lugar a formas de vida más complejas.
En este escenario, el ARN habría contenido las instrucciones para la vida mientras que los péptidos habrían acelerado las reacciones químicas fundamentales para llevar a cabo esas instrucciones.
"Pensar que estos Urzymes podrían haber puesto en marcha la síntesis de proteínas antes de que hubiera vida en la Tierra es totalmente alucinante", afirma Carter. "No puedo imaginar un resultado más emocionante, si uno está interesado en el origen de la vida", concluye.
Los resultados obtenidos desafiarían una teoría sobre el origen de la vida bastante extendida, la hipótesis del mundo de ARN, que propone que el ARN se autorreplicó sin la ayuda de proteínas simples.
Estudios previos
Esfuerzos anteriores por explicar el origen de la vida han seguido enfoques diversos. Por ejemplo, en 2009, se creó un nuevo concepto informático, llamado EvoGrid, para reproducir las condiciones terrestres que propiciaron la aparición de la vida y tratar así de comprenderlas.
Por otra parte, se ha teorizado que la vida podría haberse originado en la Tierra gracias a la llegada a ella de meteoritos, hace 4.000 millones de años, con sustancias “orgánicas” complejas en su interior; o gracias a la energía química del planeta.
El origen de la vida se ha intentado recrear asimismo en ensayos químicos en laboratorio, mediante la observación de procesos geoquímicos o astroquímicos que produzcan los constituyentes de la vida en las condiciones en las que se piensa que se dieron en su entorno natural.
Pero aún no se tiene un cuadro razonablemente completo acerca de cómo pudo ser este origen.
Aún así, se han propuesto varias teorías, siendo las más importantes la ya mencionada hipótesis del mundo de ARN y la Teoría del mundo de hierro-sulfuro, que propone que una forma primitiva de metabolismo precedió a la genética.
El segundo estudio que arroja algo de luz sobre el origen de la vida en la Tierra ha sido realizado por científicos de la University of North Carolina School of Medicine de Estados Unidos.
El comunicado de dicha Universidad sobre la investigación comienza explicando que, antes de que apareciera la vida en nuestro planeta, lo que en éste había eran moléculas, una especie de caldo primordial. Pero, en algún momento, estas moléculas comenzaron a replicarse siguiendo un proceso bioquímico que habría dado lugar a los primeros organismos. ¿Cómo fue posible?
Para tratar de explicarlo, los científicos crearon y superpusieron versiones digitales tridimensionales de dos super-familias de enzimas modernas. Las enzimas son moléculas proteicas especializadas que catalizan o aceleran miles de reacciones bioquímicas en cada célula, tejido, órgano o sistema; además de traducir el código genético. Por tanto, son esenciales para la vida.
Con la superposición de sus imágenes, los científicos querían ver cómo se alineaban las estructuras de estas moléculas. Descubrieron así que todas ellas tenían núcleos virtualmente idénticos que podían extraerse para producir “fósiles moleculares”. A éstos los llamaron Urzymes (Ur significa primigenio).
Las otras partes de las enzimas son variaciones que se introdujeron más tarde, con el desarrollo de la evolución, explican los investigadores. Pero los Urzymes se parecerían a las antiguas enzimas que poblaron la Tierra hace miles de millones de años.
Las enzimas ayudaron al ARN
A continuación, los investigadores clonaron y expresaron la parte nuclear de las enzimas, los Urzymes. Después trataron de averiguar si podían estabilizarlos para determinar si tenían alguna actividad bioquímica, y lo consiguieron.
Descubrieron así que éstos eran muy buenos acelerando las reacciones necesarias para traducir el código genético.
Estos resultados “sugieren la existencia de enzimas proteicas muy activas al inicio de la generación de la vida, antes de que existieran organismos", explica el bioquímico Charles Carter, autor de la investigación.
El estudio ha señalado, por otra parte, que los propios Urzymes habrían evolucionado a partir de ancestros aún más simples, unas proteínas pequeñas llamadas péptidos. Y que, con el tiempo, esos péptidos habrían co-evolucionado con el ácido ribonucleico (ARN) para dar lugar a formas de vida más complejas.
En este escenario, el ARN habría contenido las instrucciones para la vida mientras que los péptidos habrían acelerado las reacciones químicas fundamentales para llevar a cabo esas instrucciones.
"Pensar que estos Urzymes podrían haber puesto en marcha la síntesis de proteínas antes de que hubiera vida en la Tierra es totalmente alucinante", afirma Carter. "No puedo imaginar un resultado más emocionante, si uno está interesado en el origen de la vida", concluye.
Los resultados obtenidos desafiarían una teoría sobre el origen de la vida bastante extendida, la hipótesis del mundo de ARN, que propone que el ARN se autorreplicó sin la ayuda de proteínas simples.
Estudios previos
Esfuerzos anteriores por explicar el origen de la vida han seguido enfoques diversos. Por ejemplo, en 2009, se creó un nuevo concepto informático, llamado EvoGrid, para reproducir las condiciones terrestres que propiciaron la aparición de la vida y tratar así de comprenderlas.
Por otra parte, se ha teorizado que la vida podría haberse originado en la Tierra gracias a la llegada a ella de meteoritos, hace 4.000 millones de años, con sustancias “orgánicas” complejas en su interior; o gracias a la energía química del planeta.
El origen de la vida se ha intentado recrear asimismo en ensayos químicos en laboratorio, mediante la observación de procesos geoquímicos o astroquímicos que produzcan los constituyentes de la vida en las condiciones en las que se piensa que se dieron en su entorno natural.
Pero aún no se tiene un cuadro razonablemente completo acerca de cómo pudo ser este origen.
Aún así, se han propuesto varias teorías, siendo las más importantes la ya mencionada hipótesis del mundo de ARN y la Teoría del mundo de hierro-sulfuro, que propone que una forma primitiva de metabolismo precedió a la genética.
Referencias bibliográficas:
Zita Martins, Mark C. Price, Nir Goldman, Mark A. Sephton, Mark J. Burchell. Shock synthesis of amino acids from impacting cometary and icy planet surface analogues. Nature Geoscience (2013). DOI: 10.1038/ngeo1930.
L. Li, C. Francklyn, C. W. Carter. Aminoacylating Urzymes Challenge the RNA World Hypothesis. Journal of Biological Chemistry (2013). DOI:10.1074/jbc.M113.496125.
Zita Martins, Mark C. Price, Nir Goldman, Mark A. Sephton, Mark J. Burchell. Shock synthesis of amino acids from impacting cometary and icy planet surface analogues. Nature Geoscience (2013). DOI: 10.1038/ngeo1930.
L. Li, C. Francklyn, C. W. Carter. Aminoacylating Urzymes Challenge the RNA World Hypothesis. Journal of Biological Chemistry (2013). DOI:10.1074/jbc.M113.496125.
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