Identifican nuevas reacciones químicas relacionadas con los orígenes de la vida

Identifican nuevas reacciones químicas relacionadas con los orígenes de la vida

Podrían haber marcado el origen de la vida temprana

Los científicos han descubierto un nuevo conjunto de reacciones químicas que utilizan cianuro, amoníaco y dióxido de carbono, que se cree que eran comunes en la Tierra primitiva, para generar aminoácidos y ácidos nucleicos, los componentes básicos de las proteínas y el ADN. Se trata de un nuevo paradigma para explicar el cambio de la química prebiótica a la biótica, o sea el origen de la vida.

Un nuevo estudio realizado por investigadores del Scripps Research Institute, en Estados Unidos, ha permitido descubrir un grupo de reacciones químicas que podrían explicar el origen de las primeras formas de vida microbiana en la Tierra primitiva. Al parecer, una mezcla de cianuro, amoníaco y dióxido de carbono habría producido los primeros aminoácidos, desencadenando los procesos que desembocaron en el surgimiento de la vida. 

De acuerdo a una nota de prensa, los aminoácidos acompañados de ácidos nucleicos habrían permitido el desarrollo de las proteínas y del ácido desoxirribonucleico (ADN). Al disponer de estos ingredientes, la química prebiótica habría evolucionado en química biótica, dando lugar a la “gran revolución” que propició el surgimiento de las distintas formas de vida en los extraños escenarios de la Tierra primitiva. 

Desde la “sopa primordial”

Conocemos que el fenómeno de la vida se inició a partir de la “sopa primordial” que caracterizaba a nuestro planeta hace 4.000 millones de años. Entonces, nuestro agradable planeta azul era más parecido a un desierto que a un paraíso: un enorme océano inerte dominaba el paisaje de la joven Tierra. Frente a esto, la ciencia se pregunta desde hace siglos qué reacciones generaron un cambio tan abrupto: en el transcurso de millones de años, desde esa misma insulsa mezcla primaria surgió la vida.

Para el líder de la nueva investigación, Ramanarayanan Krishnamurthy, la explicación puede estar escondida simplemente en la combinación de tres sustancias, ampliamente disponibles en la Tierra primitiva: cianuro, amoníaco y dióxido de carbono. En un trabajo previo, Krishnamurthy y su equipo demostraron que en determinadas condiciones el cianuro puede permitir las reacciones químicas que convierten las moléculas prebióticas y el agua en compuestos orgánicos básicos, imprescindibles para la vida. 

La mezcla creadora

Posteriormente, los investigadores se preguntaron si, bajo las mismas condiciones, habría una forma de generar aminoácidos, moléculas más complejas que componen las proteínas en todas las células vivas conocidas en la actualidad. Fue entonces que sospecharon que el cianuro, incluso sin la presencia de otro elemento clave como las enzimas, también podría ayudar a producir aminoácidos. 

Como sabían que se requeriría nitrógeno de alguna forma, agregaron amoníaco a la mezcla, una forma de nitrógeno ampliamente presente en la Tierra primitiva. Después de las primeras pruebas, descubrieron un tercer ingrediente clave: el dióxido de carbono. Al integrar los tres elementos, rápidamente comprobaron cómo se formaban los aminoácidos.

Teniendo en cuenta que la nueva reacción es relativamente similar a lo que ocurre actualmente en el interior de las células de los organismos vivos, aunque sea impulsada por cianuro en lugar de por una proteína, parece más probable que sea la fuente de la vida temprana, en comparación con reacciones extrañas que se alejan de este esquema. 

El papel del dióxido de carbono

En el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Nature Chemistry, los científicos también resaltaron que el descubrimiento arroja luz sobre la importancia real del dióxido de carbono en el desarrollo de la vida temprana, que es hasta hoy el epicentro de distintos debates entre los especialistas. A partir de estos resultados, puede concluirse que el dióxido de carbono fue clave para el surgimiento de la vida, pero solamente en combinación con otras moléculas.

Por último, los científicos agregaron que al estudiar la mezcla utilizada descubrieron que un subproducto de la misma reacción es un precursor del ADN y el ARN. Esto estaría indicando que la misma “sopa primordial” podría haber propiciado el desarrollo de una gran cantidad de moléculas, las cuales se requieren para concretar la formación de los elementos clave de la vida.

Referencia

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Prebiotic synthesis of α-amino acids and orotate from α-ketoacids potentiates transition to extant metabolic pathways. Ramanarayanan Krishnamurthy et al. Nature Chemistry (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41557-022-00999-w