Por esa razón, muchas de las investigaciones recientes han enfocado en entender el origen posible del ARN.
Las moléculas genéticas, tales como son el ARN y el ADN son polímeros (cadenas de moléculas pequeñas) constituidas por estructuras llamadas nucleótidos.
A su vez, los nucleótidos tienen tres componentes distintos: un azúcar, un fosfato, y una base nitrogenada.
Las bases nitrogenadas vienen en cuatro tipos y constituyen el alfabeto en el que el polímero codifica la información.
Nucleótido
En un nucleótido, ADN la base nitrogenada, puede ser A, G, C o T, representando las moléculas adenina, guanina, citosina, y timina.
En el alfabeto del ARN, la letra U, por uracil, reemplaza la T.
Las base nitrogenadas son compuestos ricos en nitrógeno que se agregan entre sí, de acuerdo a una regla simple: A se une a U (o T), y G se fija a C.
Esos pares de bases forman los peldaños de la escalera retorcida — la familiar doble-hélice — y sus apareamientos familiares son cruciales para la copia fiel de información para que un célula pueda reproducirse.
Mientras tanto, el fosfato y el azúcar forman la espina dorsal de cada filamento de ADN y ARN.
Las bases nitrogenadas pueden ensamblarse espontáneamente, en una serie de pasos, de cianuro, acetileno y agua — moléculas simples que seguramente estaban presentes en la mezcla de los químicos primordiales.
Los mismos azúcares pueden acoplarse de materiales simples.
Se ha sabido por más de 100 años, que mezclas de muchos tipos de moléculas de azúcar pueden obtenerse calentando una solución alcalina de formaldehido, el que puede que se encontrara presente en el joven planeta.
El problema, sin embargo, es cómo obtener la clase correcta del azúcar — ribosa en el caso del ADN — para hacer los nucleótidos.
La ribosa, acompañada por tres otros azúcares relacionados muy estrechamente, puede resultar de la reacción de dos azúcares más simples que contengan dos y tres átomos de carbono respectivamente.
Esta habilidad de la ribosa de constituirse, de esta manera, todavía no resuelve el problema de cómo ésta, se volvió tan abundante en la Tierra incipiente, ya que esta sustancia es inestable y se decae en, aún, una solución mínimamente alcalina.
En el pasado, la última observación, resultó en que muchos investigadores concluyeran que las primeras moléculas genéticas no podrían haber contenido ribosa.
La parte de fosfato de los nucleótidos presenta otro rompecabezas. El fósforo — el elemento central del grupo fosfato — es abundante en la corteza de la Tierra pero sólo en la forma de minerales que no se disuelven fácilmente en agua, donde la vida, presumiblemente, se originó.
Resultando en no ser obvio, cómo los fosfatos entraron en la mezcla prebiótica.
Las temperaturas muy altas de válvulas volcánicas pueden convertir materiales ricos en fosfatos en sus formas solubles, pero las cantidades presentes en volcanes modernos es mínima.
Una fuente potencial de compuestos fosfóricos, para el origen de la vida, es la schreibersita, un mineral comúnmente encontrado en los meteoros.
En el 2005, Matthew Pasek y Dante Lauretta, de la Universidad de Arizona, descubrieron que la corrosión de la schreibersita en agua, separa su componente fosfórico.
Esta vía parece promisoria, porque libera el fósforo en una forma que es mucho más soluble que el fosfato, y mucho más reactiva con compuestos orgánicos, basados en carbono.
Prosiguiendo
Ya que tenemos un bosquejo de las rutas potenciales que nos llevan a las núcleos bases, los azucares y los fosfatos, el próximo paso lógico sería ver cómo conectar esos compuestos.
Este paso, sin embargo, es el que ha causado la frustración más intensa en la investigación de la química prebiótica por las últimas décadas.
La mezcla simple de los tres compuestos en agua no resulta en la formación espontánea de un nucleótido — principalmente porque cada reacción acopladora asimismo envuelve la producción de una molécula de agua — lo que no ocurre a menudo, de manera espontánea, en una solución acuosa.
Para que los vínculos químicos se formen, energía debe de estar suplida por compuestos ricos en la misma, que asistan en la reacción.
Es posible que muchos de estos compuestos hayan existido en la Tierra primordial. Sin embargo, en el laboratorio, reacciones propulsadas por esas moléculas han resultado ineficientes o infructíferas.
Este mismo año, John Sutherland y sus colaboradores en la Universidad de Manchester en Inglaterra, anunciaron que ellos habían descubierto un modo más plausible para explicar la formación de los nucleótidos, que asimismo soslaya el asunto de la inestabilidad de la ribosa.
En lugar de formar la base nitrogenada y la ribosa aparte y, luego tratar de mezclarlas, ellos las mezclaron todas con el fosfato, desde el principio. Lo que produjo una molécula pequeña llamada 2-aminooxazola, la que puede concebirse como un fragmento de azúcar añadida a una porción de base nitrogenada.
Lo que es más extraordinario, acerca de este proceso, es que rayos ultravioletas aplicados a la mezcla, la hacen "infalible" en la progresión hacia la formación de la molécula del ARN.
Una vez que tenemos los nucleótidos, el paso final en la constitución de una molécula de ARN es la polimerización: el azúcar de un nucleótido desarrolla un lazo químico con el fosfato del próximo elemento, de tal manera que los nucleótidos se ensamblan como si fueran una cadena.
Este último descubrimiento, refuerza la idea de que la vida orgánica, pudo haberse originado en las superficies de algunos minerales.
Enigma de los enigmas
Pero, la capacidad de reproducirse y de formar otras formas de vida en estos polímeros, aun no se ha establecido.
Parece plausible, que los primeros organismos que existieran, pudieron haber dirigido su propia replicación.
¿Existen alternativas más simples para los orígenes de la vida?
Yo, creo que no, pero los agnósticos así creen.
Fin de la lección.
Bibliografía
Larocca, F: (2009) Descubriendo la estructura molecular del ADN: Una guía para el neófito en psikis.cl
Larocca, F: (2008) Orígenes, de la vida orgánica: El Ribosoma, el ARN y Nuevas perspectivas en las ciencias biológicas… en monografías.com
Autor:
Dr. Félix E. F. Larocca
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