Los amiloides y el origen de la vida

Suponiendo que reconozcas la palabra amiloide, si te pido que la asocies con algo lo más probable es que ese algo sea el alzhéimer. Si por alguna razón te interesa el mundo de las enfermedades neurodegenerativas es probable que también la asocies al párkinson o a la enfermedad de Creutzfeldt-Jacobs. Lo que es menos probable es que la asocies con el origen de la vida. Y de esto precisamente es de lo que vamos a hablar.

Los amiloides son agregados fibrosos de unas moléculas llamadas péptidos. Hasta hace poco no se sabía que los amiloides aparecen como elementos estructurales y funcionales en una amplia gama de formas de vida, desde bacterias, levaduras y hongos hasta humanos. En los vertebrados intervienen en la producción del pigmento melanina (en los humanos este es la molécula que los broncea al exponerse al sol), mientras que las células de levadura usan agregados amiloides para formar un tipo de memoria molecular (sí, eso existe).

Las fibras de amiloide están compuestas de aminoácidos unidos de una forma concreta, la parte ácido de uno con la amino del siguiente, formando lo que se conoce como enlace peptídico; por ello se dice que los amiloides son péptidos cortos. Las proteínas son cadenas largas de péptidos (polipéptidos) y las enzimas son proteínas que aceleran y regulan las reacciones bioquímicas. Resulta que las fibras de amiloide pueden acelerar las reacciones bioquímicas de una forma similar a como lo hacen las enzimas. Este hecho ha sido clave para que algunos investigadores aventurasen la posibilidad de que los amiloides participasen activamente en el origen de la vida como precursores de las moléculas de la vida, la llamada abiogénesis. Pero faltaba algo evidente en esta hipótesis: la capacidad de autorreplicarse.

Ahora, investigadores del Instituto Federal Politécnico de Zúrich (Suiza) han realizado un experimento en el que demuestran que los amiloides pueden servir como plantilla química para la síntesis de péptidos cortos. De donde se deduce que esta capacidad también se aplicaría potencialmente al amiloide mismo, él mismo un péptido corto; por lo tanto las moléculas podrían autorreplicarse.

Hace dos años este mismo grupo de investigación demostró experimentalmente que las estructuras amiloides pueden formarse espontáneamente con asombrosa facilidad, a partir de aminoácidos simples que probablemente ya existían cuando la Tierra aún carecía de vida, y bajo condiciones de reacción que parecen muy plausibles que pudiesen existir en aquella época. Lo mismo aplica para la síntesis de péptidos cortos: el mecanismo de reacción es general, es estable en un rango amplio de condiciones de temperatura y salinidad, y lo es tanto en medios ácidos como básicos. Todo esto junto refuerza la idea de que los amiloides pudiesen haber jugado un papel relevante en la historia evolutiva química, tanto como portadores de información como como catalizadores.

Hasta ahora la hipótesis más aceptada para los comienzos moleculares de la vida ha sido la del ARN, que ve al ácido ribonucleico (ARN) como el único elemento clave en la sopa prebiótica primordial. Esto se debe a que, al igual que el ADN, las moléculas de ARN pueden codificar información y también pueden autorreplicarse.

Estos resultados harían de la hipótesis amiloide una idea claramente competitiva frente a la hipótesis del mundo de ARN por dos motivos fundamentalmente. El primero porque las moléculas de ARN con función biológica son mucho más grandes y complejas que los amiloides, por lo que es menos fácil que se formen en condiciones prebióticas. Por otra parte, los amiloides son mucho más estables y tienen una ruta de síntesis abiótica mucho más simple que las versiones catalíticas del ARN.

No se podrá probar nunca a ciencia cierta cual es la hipótesis correcta. Pero no parece demasiado aventurado afirmar que pudieron existir procesos moleculares múltiples que participaron en el origen de la vida.

Referencia:

Rout SK, Friedmann MP, Riek R, Greenwald J (2018) A prebiotic template-directed peptide synthesis based on amyloids. Nature Communications doi: 10.1038/s41467-017-02742-3

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

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

1 Comentario

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JavierJavier

Es muy interesante sin duda, pero las conclusiones no son tan rompedoras si observamos la naturaleza de otras cadenas proteicas como son los priones. En este artículo de hace años, que me pareció muy bueno, Francis trataba la selección natural en priones: francis.naukas.com/2010/01/05/lo…seres-vivos/

Realmente es lógico que también cadenas proteicas se vean afectadas por la presión selectiva si tienen la capacidad de replicarse, aunque no sea tanto por si mismas (análogamente a los virus que no se autorreplican por si solos) como por el hecho de modificar otras proteínas al desnaturalizarlas. Por supuesto, no soy un experto, y mis conocimientos no trascienden la biología de bachillerato, pero es un tema que me parece muy interesante. La abiogénesis es posible (y probable), la generacón de moléculas orgánicas complejas por rutas de síntesis se ha comprobado y ratificado experimentalmente como un suceso cotidiano, por supuesto no estoy diciendo que eso quiera decir que sea un suceso común la abiogénesis en nuestros días. De hecho en la actualidad, aunque lo fuera, esos seres probiontes recién surgidos serían inmediatamente fagocitados por otros organismos (posiblemente).

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