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Una nueva investigación sugiere que la vida en la Tierra se originó a partir de la actividad de las moléculas de ARN, sin necesidad de proteínas ni de ADN: científicos japoneses han creado una molécula de ARN que se replica, diversifica y se vuelve compleja.

Investigadores de la Universidad de Tokio lograron por primera vez crear una molécula de ARN que se replica, diversifica y crece en complejidad, siguiendo la evolución darwiniana.

Este hallazgo proporciona la primera evidencia empírica de que las moléculas biológicas simples pueden conducir a la aparición de sistemas complejos similares a la vida, dicen los investigadores.

Sin embargo, este descubrimiento no es tan nuevo, especifica el profesor de genética Eduardo Costas en Tendencias21, porque desde hace tiempo se sabe que el ARN tiene un papel autocatalítico, por el cual una molécula de ARN puede catalizar su propia replicación. Costas añade que el pionero de todo esto fue Tomás. R. Cech y sus hipótesis Ribozyme. En 1989, Cech ganó el Premio Nobel «por los descubrimientos de los procesos químicos de las propiedades catalíticas del ácido ribonucleico».

mundo de ARN

En cualquier caso, el nuevo descubrimiento refuerza la hipótesis del mundo del ARN, cuyos orígenes se remontan a 1963, según el cual la vida en la Tierra nació de la actividad de las moléculas de ARN, sin necesidad de proteínas ni de ADN.

Las moléculas de este ácido nucleico dieron lugar luego a otras moléculas capaces de sintetizar proteínas y moléculas de ADN. Estas moléculas, finalmente, al rodearse de liposomas, formarían las primeras células, que constituyen la unidad estructural y funcional de la vida.

Para probar esta teoría, los científicos intentaron en el pasado recrear las condiciones primitivas de la Tierra en el laboratorio y lograron fabricar máquinas de ARN capaces de realizar reacciones químicas para formar partes de un nucleótido.

Estos logros demostraron que el ARN puede realizar reacciones químicas que construyen nucleótidos. Pero hasta ahora, nadie había creado una máquina de ARN capaz de generar nucleótidos completos a partir de ingredientes que estarían disponibles en la Tierra primitiva.

las esencias de la vida

El ADN, el ARN y las proteínas son esenciales para la vida en la Tierra. El ADN almacena las instrucciones para construir seres vivos, desde bacterias hasta insectos. Y las proteínas, a su vez, llevan a cabo las reacciones químicas necesarias para mantener las células vivas y sanas.

Hasta hace poco, se pensaba que el ARN era solo un mensajero entre el ADN y las proteínas, y que solo llevaba instrucciones como ARN mensajero (ARNm) para construir proteínas.

Sin embargo, se ha demostrado que el ARN puede hacer mucho más: realiza reacciones químicas, como las proteínas, y también transporta información genética, como el ADN.

Y dado que el ARN puede hacer ambos trabajos, la mayoría de los científicos han sospechado durante mucho tiempo que la vida tal como la conocemos puede haber comenzado en un mundo compuesto completamente de ARN.

Puede ser…

Aunque ha habido mucha discusión sobre esta teoría, ha sido difícil crear físicamente estos sistemas de replicación de ARN. Sin embargo, en un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores Ryo Mizuuchi y Norikazu Ichihashi explican que realizaron un experimento de replicación de ARN a largo plazo en el que presenciaron la transición de un sistema químico a una complejidad biológica.

«Descubrimos que la especie única de ARN evolucionó hasta convertirse en un sistema de replicación complejo: una red de replicadores que comprende cinco tipos de ARN con diversas interacciones, lo que respalda la plausibilidad de un escenario de transición evolutiva pronosticado desde hace mucho tiempo», dijo Mizuuchi en un comunicado, refiriéndose al ARN. . hipótesis global.

En comparación con estudios empíricos anteriores, este nuevo resultado es novedoso porque el equipo utilizó un sistema de replicación de ARN único que puede experimentar una evolución darwiniana, es decir, un proceso autosostenido de cambio continuo basado en mutaciones y selección natural. .

Este proceso permitió el surgimiento de diferentes características que se adaptaron al medio para sobrevivir, señalan los investigadores.

«Honestamente, al principio dudábamos de que moléculas de ARN tan diversas pudieran evolucionar y coexistir», dijo Mizuuchi. “En biología evolutiva, el principio de exclusión competitiva establece que más de una especie no puede coexistir si compiten por los mismos recursos. Esto significa que las moléculas deben establecer una forma de utilizar diferentes recursos uno tras otro para la diversificación sostenible. Son solo moléculas, por lo que nos preguntamos si era posible que las especies químicas no vivas desarrollaran espontáneamente tal innovación». Y eso es lo que comprobaron.

que el comienzo

Según Mizuuchi, “La simplicidad de nuestro sistema de replicación molecular, en comparación con los organismos biológicos, nos permite examinar los fenómenos evolutivos con una resolución sin precedentes. La evolución de la complejidad observada en nuestro experimento es solo el comienzo. Se espera que ocurran muchos otros eventos hacia el surgimiento de sistemas vivos».

Por supuesto, todavía hay muchas preguntas sin respuesta, pero esta investigación ha proporcionado información empírica adicional sobre un posible camino evolutivo que podría haber tomado un replicador de ARN primitivo en la Tierra primitiva.

Mizuuchi concluye: “Estos resultados podrían ser una pista para la última pregunta que los humanos se han estado haciendo durante miles de años: ¿cuáles son los orígenes de la vida?

Referencia

Transición evolutiva de un solo replicador de ARN a una red de múltiples replicadores. Ryo Mizuuchi et al. Nature Communications volumen 13, número de artículo: 1460 (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-29113-x

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