Los componentes de las proteinas en la tierra primitiva, brindan una pista sobre el origen de la vida en nuestro planeta

Al simular en laboratorio las condiciones de la Tierra primitiva, los investigadores han descubierto que, sin aminoácidos específicos, las proteínas antiguas no habrían tenido la capacidad de evolucionar hacia los seres vivos que conocemos hoy día, incluyendo plantas, animales y humanos. Los hallazgos, que detallan cómo los aminoácidos dieron forma al código genético de microorganismos antiguos, arrojan luz sobre el misterio de cómo comenzó la vida en la Tierra.

"Encontramos los mismos aminoácidos en todos los organismos, desde los humanos hasta las bacterias y las arqueas, y eso se debe a que todas las cosas en la Tierra están conectadas a través de este árbol de la vida, un organismo que fue el antepasado de todos los seres vivos", explicaba Stephen Fried, químico de la Johns Hopkins University y codirector de la investigación llevada a cabo con científicos de la Universidad Charles de la República Checa. "Estamos describiendo los eventos que expliquen por qué ese antepasado tuvo esos aminoácidos en concreto".

Los hallazgos obtenidos se publicaron recientemente en el Journal of the American Chemical Society.

En el laboratorio, los investigadores imitaron la síntesis de proteínas primordiales de hace 4.000 millones de años, mediante el uso de un conjunto alternativo de aminoácidos que eran muy abundantes antes de que surgiera la vida en la Tierra.

Encontraron que los compuestos orgánicos antiguos incluían en su bioquímica los aminoácidos más adecuados para el plegamiento de proteínas. En otras palabras, la vida prosperó en la Tierra no solo porque algunos aminoácidos estaban disponibles y eran fáciles de producir en hábitats antiguos, sino porque algunos de ellos resultaban especialmente adecuados para ayudar a las proteínas a adoptar formas específicas para realizar funciones cruciales.

"Básicamente, el plegamiento de proteínas permitió que comenzara la evolución, antes incluso de que hubiera vida en nuestro planeta",  dijo Fried. "Había evolución antes de haber biología en la Tierra, lo que sugiere que podría haber ya selección natural de los componentes químicos que son útiles para la vida antes de que existiera el ADN".

A pesar de que en la Tierra primordial había cientos de estos compuestos, todos los seres vivos tienen en común 20 de estos aminoácidos, a los que Fried llama compuestos 'canónicos'.  La ciencia está tratando de identificar qué es lo que tienen de especial esos 20 aminoácidos, si es que lo tienen.

En sus primeros mil millones de años, la atmósfera de la Tierra consistía en una variedad de gases como el amoniaco y el dióxido de carbono que, reaccionando con altos niveles de radiación ultravioleta, dieron lugar a algunos de los aminoácidos canónicos más simples. Otros llegaron a la Tierra a través de meteoritos, que introdujeron a su vez una combinación de ingredientes que ayudaron a la vida en la Tierra a completar un conjunto de 10 aminoácidos "primarios".

La forma en que surgió el resto de estos bloques de construcción es una pregunta abierta que el equipo de Fried está tratando de responder con su nueva investigación, especialmente porque esas rocas espaciales trajeron mucho más que aminoácidos 'modernos'.

"Estamos tratando de averiguar qué es lo que tenían de especial nuestros aminoácidos canónicos", dijo Fried. "¿Fueron seleccionados por alguna razón en particular?"

Los científicos estiman que la Tierra tiene 4.600 millones de años, y que el ADN, las proteínas y otras moléculas no comenzaron a formar organismos simples hasta hace 3.800 millones de años. La nueva investigación ofrece nuevas pistas sobre el misterio de lo que sucedió durante el tiempo intermedio.

"Para tener evolución en el sentido darwiniano, se necesita disponer de este sofisticado mecanismo de convertir moléculas genéticas como el ADN y el ARN en proteínas. Pero replicar el ADN también requiere proteínas, por lo que tenemos un problema de huevo y gallina",  dijo Fried. "Nuestra investigación muestra que la naturaleza podría haber seleccionado bloques de construcción con propiedades útiles antes de la evolución darwiniana".

Los científicos han descubierto aminoácidos en asteroides lejos de la Tierra, lo que sugiere que esos compuestos son ubicuos en otros rincones del universo. Es por esta razón por la que Fried cree que la nueva investigación también podría tener implicaciones para la posibilidad de encontrar vida más allá de la Tierra.

"Al universo parecen encantarle los aminoácidos", dijo Fried. "Tal vez si encontráramos vida en un planeta diferente, no sería tan diferente".

Esta investigación está respaldada por la subvención HFSP-RGY0074/2019 del Programa Human Frontier Science Program y el Premio NIH Director's New Innovator Award  (DP2-GM140926).

Los autores incluyen a Anneliese M. Faustino, de Johns Hopkins;  Mikhail Makarov, Alma C.  Sánchez Rocha, Ivan Cherepashuk, Robin Krystufek y Klara Hlouchova, de la Universidad Charles; Volha Dzmitruk, Tatsiana Charnavets y Michal Lebl, de la Academia Checa de Ciencias; y Kosuke Fujishima, del Instituto de Tecnología de Tokio.

 

Fuente artículo original: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/02/230227132541.htm