Comprender el origen de la síntesis de proteínas es clave para entender de dónde proviene la vida. Ahora, un equipo de químicos demuestra cómo dos de los ingredientes esenciales de la biología, el ARN y los aminoácidos, podrían haberse unido espontáneamente hace cuatro mil millones de años.
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Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas, los “caballos de batalla” de la vida, fundamentales para casi todos los procesos vitales. Pero las proteínas no pueden replicarse ni producirse por sí mismas, necesitan instrucciones y estas las proporciona el ARN (ácido ribonucleico), un “pariente químico” cercano del ADN (ácido desoxirribonucleico).
Cómo empezaron a fraguar su relación es aún un interrogante. El nuevo estudio publicado en Nature y liderado por científicos de la University College de Londres (UCL), avanza en este sentido y muestra cómo pudo iniciarse a partir de unas condiciones relativamente simples.
En concreto, los investigadores unieron químicamente aminoácidos esenciales al ARN en condiciones que podrían haberse dado en la Tierra primitiva, un logro -dicen- esquivo desde principios de los años 70.
Matthew Powner, del departamento de Química de la UCL, afirma en un comunicado: “La vida depende de la capacidad de sintetizar proteínas, que son las moléculas funcionales clave de la vida. Comprender el origen de la síntesis de estas es fundamental para comprender de dónde proviene la vida”.
“Nuestro estudio representa un gran paso hacia este objetivo, ya que muestra cómo el ARN pudo haber llegado a controlar inicialmente la síntesis de proteínas”.
La vida actual utiliza una máquina molecular inmensamente compleja, el ribosoma, para sintetizar proteínas. Esta máquina requiere instrucciones químicas escritas en el ARN mensajero, que transporta la secuencia de un gen desde el ADN de una célula hasta el ribosoma. A continuación, el ribosoma, como la cadena de montaje de una fábrica, lee este ARN y une los aminoácidos, uno por uno, para crear una proteína.
En este trabajo los investigadores lograron la primera parte de ese complejo proceso, utilizando una química muy simple en agua a pH neutro para unir los aminoácidos al ARN. “La química es espontánea, selectiva y podría haber ocurrido en la Tierra primitiva”, explica Powner.
Los intentos anteriores de unir aminoácidos al ARN utilizaban moléculas altamente reactivas, pero estas se descomponían en el agua y provocaban que los aminoácidos reaccionaran entre sí, en lugar de unirse al ARN.
Para el nuevo estudio, los científicos se inspiraron en la biología y utilizaron un método “más delicado” para convertir los aminoácidos esenciales en una forma reactiva.
Esta activación implicó un tioéster, un compuesto químico de alta energía importante en muchos de los procesos bioquímicos y que, según las teorías, ya desempeñaba un papel en el inicio de la vida.
Para formar estos tioésteres, los aminoácidos reaccionaron con un compuesto que contiene azufre -llamado panteteína-.
El siguiente paso fue establecer cómo las secuencias de ARN podían unirse preferentemente a aminoácidos específicos, de modo que el ARN pudiera comenzar a codificar instrucciones para la síntesis de proteínas, el origen del código genético.
“Hay numerosos problemas que superar antes de poder dilucidar completamente el origen de la vida, pero el más desafiante y emocionante sigue siendo el origen de la síntesis de las proteínas”, resume Powner.
Aunque el artículo se centra exclusivamente en la química, el equipo apunta que las reacciones demostradas podrían haber tenido lugar de forma plausible en charcos o lagos de agua en la Tierra primitiva, pero no, posiblemente, en océanos, ya que las concentraciones de las sustancias químicas seguramente estarían demasiado diluidas.
