Un origen químico de la vida elegantemente simple

nchem.2202-f1Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

Si bien en la comunidad científica nadie duda del origen químico de la vida, también es cierto que aún no se conocen cuales exactamente podrían ser las reacciones que le dieron origen y cuya reproducción nos podría llevar a crear vida artificial en el laboratorio. Ahora, un equipo de investigadores del Campus Biomédico de Cambridge (Reino Unido) encabezado por Bravesh H. Patel ha encontrado una red de reacciones que demostraría que prácticamente todo el mundo que está trabajando en encontrar los orígenes moleculares de la vida se equivoca aunque, en cierto sentido, todos tengan razón a la vez. Los distintos grupos de investigación vienen discutiendo qué tipos de moléculas (ARN, las que forman las membranas celulares, el metabolismo) apareció primero; Patel y colaboradores afirman que muy bien podrían haber aparecido varios a la vez. Los resultados se publican en Nature Chemistry.

Los investigadores han estudiado las reacciones que producen azúcares de dos o tres átomos de carbono (combustible para el organismo), aminoácidos (las piezas con las que se construyen las proteínas), ribonucleótidos (los elementos básicos del ARN, el ácido nucleico que transporta la información genética) y el glicerol (la unidad elemental de los lípidos). La conclusión de este estudio es que todas estas moléculas podrían haberse formado en la superficie de la Tierra a partir tan solo de cianuro de hidrógeno (HCN), sulfuro de hidrógeno (H2S) y la radiación ultravioleta del Sol.

Se había demostrado con anterioridad que se pueden formar ribonucleótidos a partir de los derivados del HCN, pero no se había explicado de donde podía surgir este HCN. El equipo de Patel ha asumido que la vida surgió cuando los meteoritos estaban bombardeando la Tierra primitiva, con lo que el cianuro podría formarse por la reacción del carbono de los meteoritos con el nitrógeno de la atmósfera. Los meteoritos además suelen contener sulfuro de hierro y los sulfuros metálicos se disuelven en las disoluciones de cianuro, por lo que la presencia de HCN termina favoreciendo la aparición de sulfuro de hidrógeno. En 2013 se demostró que el H2S y el HCN pueden formar azúcares metabólicos.

Lo que ahora demuestran los investigadores es que H2S y HCN en las condiciones de la Tierra primitiva pueden dar lugar a más de 50 moléculas distintas. El glicerol y 11 aminoácidos diferentes se unen ahora a las biomoléculas que ya se habían sintetizado, incluyendo los ribonucleótidos de citidina y de uridina, y azúcares pequeños. Muchas de estas reacciones tienen rendimientos que oscilan entre el 40 y el 70%. Para que nos hagamos una composición de lugar de la importancia de estos números consideremos que en el famoso experimento de Miller y Urey de la sopa primordial sobre el origen de la vida el rendimiento de las reacciones que dieron lugar a los aminoácidos detectados fue menor del 1%; en estos experimentos una chispa eléctrica atravesaba una mezcla de metano, amoniaco, hidrógeno y agua. La red de reacciones de Patel et ál. es increíblemente eficiente.

Esta eficiencia viene en parte porque los reactivos se añaden uno después de otro, en vez de mezclarlos todos a la vez desde el principio. El equipo de investigadores justifica este procedimiento por la posibilidad de que el agua corriese por pendientes llevando diferentes moléculas a distintas corrientes y charcas.

Este trabajo, extremadamente elegante desde el punto de vista químico, tiene su principal punto débil, como todas las hipótesis sobre el origen químico de la vida, en las condiciones de inicio que asume. Encontrar niveles elevados de HCN y H2S por la simple caída de meteoritos no parece algo muy sólido y no hay pruebas actuales que demuestren que esto sea así. Por otra parte las rutas bioquímicas conocidas no coinciden con las encontradas. Y, sin embargo, este trabajo se nos antoja muy importante: se ha demostrado que es posible la existencia de una red compleja y convergente de reacciones químicas que dé lugar a biomoléculas a partir de solo dos moléculas muy simples. Sin duda esto marcará muchas investigaciones futuras.

Referencia:

Bhavesh H. Patel, Claudia Percivalle, Dougal J. Ritson, Colm D. Duffy & John D. Sutherland (2015) Common origins of RNA, protein and lipid precursors in a cyanosulfidic protometabolism Nature Chemistry DOI: 10.1038/nchem.2202

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Esta entrada participa en el XLV Carnaval de Química alojado en el blog conCIENCIAte ahora de @honey_eyes1405.

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Fernando BarcelóFernando Barceló

Si bien no soy científico, comprendo la teoría y entiendo que la abiogénesis es la teoría más plausible para explicar el origen de la vida. Sin embargo la frase “Si bien en la comunidad científica nadie duda del origen químico de la vida, ” me resulta demasiado similar a un argumentum ad populum como los que entre otros que suelen utilizar los partidarios de las pseudociencias o las religiones para sostener su incoherencia de turno.
Además no es cierto que todo el espectro científico apoye uniformemente la abiogénesis, por lo que deberíamos cuidar utilizar expresiones similares.

César ToméCésar Tomé

1 La ciencia se basa en el consenso científico, por lo que calificar al consenso como falacia lógica solo habla de desinformación.
2 Seria interesante un par de ejemplos de científicos que no apoyen la abiogénesis y qué otras teorías apoyan. Eso sí, la panspermia no es más que una traslación espaciotemporal de la abiogénesis.

CésarCésar

Yo soy un científico implicado en el estudio de los orígenes químicos de la vida, por lo que conozco el trabajo del grupo de Shutherland y su historial, así como otros trabajos similares (aunque de menor impacto mediático al no estar en una famosa revista) realizados, tanto por mí como por otros muchos, en la misma línea. Francamente, no conozco a ningún científico que ponga en duda la abiogénesis. Por lo que, en efecto, hay un consenso. Mas bien habría que cuidar otro tipo de expresiones que pueden confundir a la gente. Este trabajo no muestra en absoluto un “origen químico de la vida”. De hecho no nos acerca mucho más al origen de la vida de lo que estábamos ántes, solo sigue reelaborando el campo de la Química Prebiótica mostrando una síntesis de moléculas presentes en los sistemas bioquímicos. Aunque va en la línea de pensamiento mas actual: necesitamos acercarnos a un sistema complejo para dar el salto. Pero aún, aunque es cuestión de tiempo, no da el salto de un sistema en equilibrio termodinámico a algo mas próximo a la vida: un sistema lejos del equilibrio que muestre propiedades emergentes. Así que no es apropiado de hablar de “un origen de la vida”.

Hitos en la red #60 - Naukas

[…] La otra noticia, de la que se hace eco un servidor, habla de la química prebiótica y, aunque la hipótesis que se plantea hay que refinarla con seguridad, el planteamiento es muy elegante y simple, lo que le confiere un interés añadido. La encontráis en Un origen químico de la vida elegantemente simple. […]

Más cerca del origen de la vida: meteoritos, cianuro y química de sistemas - Naukas

[…] ad hoc para que a esta receta de la sopa prebiótica no le falte ningún ingrediente. Además, como ha comentado con acierto César Tomé, incluso dando a los meteoritos el papel que les corresponde en este modelo queda pendiente […]

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