Los científicos han estado trabajando durante generaciones para desenredar los misterios de cómo comenzó la vida en la Tierra, y una teoría que antes era marginal acaba de ganar mucho terreno.
La teoría del ‘Mundo ARN’ dice que la llamada sopa primordial de la Tierra primitiva estaba repleta del ARN hermano monocatenario del ADN, que lleva las instrucciones para sustentar la vida.
Ahora, un equipo de investigadores del Instituto Salk ha descubierto una pieza crucial de ese rompecabezas e incluso la ha construido en el laboratorio: una clase oscura pero esencial de moléculas llamadas ribozimas de ARN polimerasa.
Las ribozimas de la ARN polimerasa no se comprenden bien, pero los científicos ahora sospechan que estas sustancias hicieron posible que el ARN no sólo se replicara sino que realmente evolucionara en el gel y la suciedad del planeta primitivo.
Estos diagramas de dispersión muestran cómo, a lo largo de múltiples rondas de evolución, surgieron nuevas ribozimas de ARN polimerasa. Una versión de menor calidad (arriba) se alejó de su secuencia original y tendió a la aleatoriedad, mientras que una versión de mayor calidad (abajo) conservó su función original y desarrolló nuevas secuencias.
Aunque se sabe poco sobre las ribozimas de la ARN polimerasa, los científicos saben que pueden copiar hebras de ARN.
En experimentos de laboratorio, los científicos demostraron que eso no es todo lo que pueden hacer.
Aparentemente también pueden evolucionar.
Sus experimentos demostraron que las ribozimas de la ARN polimerasa no sólo pueden copiar el ARN, sino que también pueden mejorar su tarea.
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La vida en la Tierra puede haber comenzado gracias a una versión modificada de la molécula hermana del ADN moderno que fue parte integral de la evolución.
El ARN es estructuralmente similar al ADN, excepto que una de las cuatro piezas fundamentales, la timina, sustituye al uracilo. Esto cambia la forma y estructura de la molécula y los científicos han creído durante mucho tiempo que esta sustancia química es la causa de las primeras formas de vida en la Tierra.
Con el tiempo, observaron, las ribozimas de la ARN polimerasa construyeron copias de sí mismas y también pudieron copiar el ARN.
Y las copias no sólo eran funcionales, sino que de hecho mejoraron en la copia del ARN: el mismo tipo de evolución descrita por Charles Darwin.
Como Darwin describió la evolución, cuanto más «en forma» es un organismo, más probabilidades hay de que se reproduzca y transmita su material genético.
No sabía nada sobre el ADN, pero el ADN es la forma en que se transmiten los genes.
El nuevo experimento sugiere que puede haber estado ocurriendo algún tipo de evolución en el escenario del Mundo ARN.
A medida que ciertas ribozimas de ARN polimerasa mejoraron en la copia de ARN, fue más probable que se quedaran y siguieran desempeñando su función.
Los de menor calidad, por otro lado, copiaron el ARN de manera menos confiable y sus secuencias se alejaron, volviéndose más aleatorias a lo largo de múltiples cursos de evolución.
Puede que ni siquiera hubiera ADN para transmitir, pero la evolución estaba ocurriendo, dijeron los autores del nuevo estudio.
«Estamos persiguiendo los albores de la evolución», afirmó en un comunicado el autor principal del estudio y presidente de Salk, Gerald Joyce.
«Al revelar estas nuevas capacidades del ARN, estamos descubriendo los orígenes potenciales de la vida misma y cómo moléculas simples podrían haber allanado el camino para la complejidad y diversidad de la vida que vemos hoy».
El estudiar fue publicado en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Con el tiempo, el ARN se unió para formar la estructura bicatenaria más familiar del ADN, dando lugar a organismos unicelulares y luego a formas de vida más complejas.
Todas estas son sólo teorías, ya que nunca podremos retroceder al origen del planeta y confirmar cómo empezó todo.
Pero construir ribozimas de ARN polimerasa en el laboratorio y observarlas ayudar a evolucionar el ARN añade peso a la teoría del mundo del ARN porque muestra que esto era teóricamente posible.
La Tierra primitiva puede haber contenido los ingredientes para la vida mucho antes de que existiera algo en nuestro planeta. Los científicos ahora tienen evidencia de que estos materiales podrían incluso haber evolucionado por sí solos.
El ARN es como la versión monocatenaria del ADN y contiene los fragmentos de material genético que las células utilizan para comunicarse.
Las proteínas, los materiales básicos de los seres vivos, se construyen siguiendo las instrucciones contenidas en el ARN.
Es un héroe anónimo de la vida. Siempre está funcionando y moriríamos sin él, pero el ADN tiende a llevarse el crédito.
«Durante mucho tiempo nos hemos preguntado qué tan simple era la vida en sus inicios y cuándo adquirió la capacidad de comenzar a mejorar», dijo el primer autor del estudio, Nikolaos Papastavrou, investigador asociado en el laboratorio de Joyce.
«Este estudio sugiere que los albores de la evolución podrían haber sido muy tempranos y muy simples. Algo a nivel de moléculas individuales podría sostener la evolución darwiniana, y esa podría haber sido la chispa que permitió que la vida se volviera más compleja, pasando de moléculas a células y organismos multicelulares.’
Algunos científicos afirman que la vida surgió en asteroides desde las estrellas, mientras que otros dicen que los componentes básicos de la vida vinieron del espacio y se ensamblaron en formas de vida en la Tierra. Una idea más antigua sostiene que las moléculas básicas de la vida se ensamblaron aquí en la Tierra a partir de compuestos no orgánicos.
Sin el ARN, la mayoría de las funciones del cuerpo no serían posibles. El ARN lleva instrucciones sobre cómo construir proteínas, que son la base de casi todo lo que hacen las células.
Mucho antes de que existieran los animales y los organismos unicelulares, la Tierra primitiva puede haber albergado hebras de material genético y, lo que es más importante, las sustancias químicas que pueden hacer que se repliquen.
El trabajo del equipo de Joyce y Papastavrou necesitará ser replicado por otros investigadores, pero por ahora representa una marca a favor de una teoría sobre cómo surgió la vida.
El equipo dijo que esperan poder descubrir incluso cómo se inventan nuevas funciones del ARN a través del mismo proceso de evolución.
