19/Ago/05

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¿Comenzó la vida en el hielo?

(World Science) - Unos investigadores dicen que nuevos hallazgos respaldan la teoría de que la vida se originó en el hielo. Si es cierto, agregan, se acrecientan las posibilidades de que la vida haya comenzado también en lugares más fríos que nuestro planeta.

La teoría se aparta de la principal corriente sobre los orígenes de la vida, que por lo general asume que fue necesario un ambiente húmedo y tibio, o caliente.

"Las condiciones asociadas con el congelamiento, a cambio de las condiciones 'tibias y húmedas', pueden haber sido de una importancia clave" para las reacciones químicas que condujeron a la vida, escribieron cuatro investigadores en el ejemplar del 21 de julio de Journal of Molecular Evolution, una publicación sobre investigaciones.

Los científicos, entre ellos Laura F. Landweber de la Universidad de Princeton en Princeton, N.J., Estados Unidos, dicen que el hielo puede haber sido un ambiente favorable para generar las primeras moléculas autorreplicantes, una condición previa necesaria para la vida.

Esas moléculas pueden haber sido de un tipo llamado ácidos ribonucleicos, o ARN, un primo químico del ADN que conforma los genes.

Muchos investigadores creen que la primera molécula autorreplicante no fue el ADN, sino el ARN. Esto porque el ARN hace varias cosas más además de transportar información genética, que es lo que hace, básicamente, el ADN.

Algunas de las actividades del ARN parecen ser similares a las necesarias para la autorreplicación, algo que el ADN no puede hacer, hablando estrictamente. El ADN necesita la ayuda de otras moléculas para copiarse a sí mismo. Además, el ARN sigue existiendo en las células vivas, donde cumple varias funciones, algunas tan básicas para la vida que muchos científicos piensan que el ARN debe haber estado allí desde un principio.

La teoría de que el ARN fue el que inició todo, una vieja propuesta de 20 años atrás llamada "hipótesis del mundo de ARN", sostiene que el ARN no sólo fue la primera molécula autorreplicante, sino que también llevaba, al principio, la mayoría de las funciones de la vida, tales como el metabolismo y la formación de células.

La mayoría de los biólogos consideran que la hipótesis del mundo de ARN es al menos plausible, pero que tiene algunos problemas. No es fácil explicar cómo se puede haber producido la primera molécula autorreplicante de ARN.

Las moléculas de ARN tienden a decaer en las cálidas condiciones externas a las células. Según Landweber y sus colegas, esto habría impedido la creación de las moléculas más largas y complejas de ARN necesarias para llevar adelante los procesos de la vida.

Los investigadores dicen que varias condiciones pueden evitar la ruptura de las moléculas de ARN. Se incluyen varios tipos de soluciones acuosas, y el frío intenso. Pero ellos creen que en la Tierra joven lo más probable es que haya existido mucho frío.

El frío intenso usualmente frena las reacciones químicas, y por esta razón se considera que los lugares fríos son hostiles para la vida. Pero Landweber y sus colegas dicen que el frío, en realidad, acelera algunas actividades clave del ARN.

Esto es porque el hielo contiene pequeños compartimientos duros que mantienen las moléculas en su lugar, donde pueden reaccionar entre sí. Algunas de esas reacciones resultan en la creación de moléculas de ARN mayores.

En el agua líquida, en contraste, las moléculas pocas veces quedan suficientemente juntas como para reaccionar. Tienden a separarse más rápido que el tiempo que necesitan para reaccionar y crear productos mayores.

En esencia, dicen Landweber y sus colegas, los compartimientos pequeños en el hielo juegan el rol que ocupan las células hoy, manteniendo juntas a las moléculas para que reaccionen. Las sustancias deshidratadas —algún tipo de lodo primordial, por ejemplo— no podrían haber provisto una función similar a la del hielo, agregan, así que el hielo funciona mejor.

El grupo de Landweber llevó a cabo un experimento para comprobar la teoría. Bajo el mando de Alexander Vlassov de SomaGenics, una compañía de biotecnología de Santa Cruz, California, los investigadores deshicieron en piezas algunas moléculas de ARN que se encuentran en las células comunes. El proceso produjo más moléculas pequeñas de ARN.

Haciendo esto, los investigadores produjeron moléculas ARN de los tamaños que, según piensan los biólogos, habría disponibles en la Tierra primordial. Luego probaron qué juego de capacidades tenía ese pequeño ARN.

Cuando reportaron sus resultados en el ejemplar del 25 de mayo de 2004 de la revista Nucleic Acids Research, los investigadores señalaron que los ARN rotos en fragmentos siguieron teniendo algunas de las funciones del ARN normal, pero sólo en hielo o a veces en otras condiciones extremas, como la deshidratación.

Esas actividades incluyen la capacidad de asir otros fragmentos de ARN y unirlos unos con otros, una actividad que se llama "ligación" (o "ligado") y que es similar a la autorreplicación.

Para autorreplicarse totalmente, una molécula debe unir otras moléculas de tal manera que repitan la secuencia de piezas químicas que caracteriza a la primera molécula. Este proceso se llama ligación "dirigida por molde".

Pero la ligación por sí sola —aún sin la autorreplicación— puede construir moléculas de ARN mayores y más complejas, lo cual, según la hipótesis del mundo de ARN, puede llevar eventualmente a desarrollar la capacidad de autorreplicación.

La teoría de que un ambiente helado puede haber llevado al nacimiento de la vida no es nueva. Unos investigadores propusieron en 1994, por ejemplo, que ciclos repetidos de enfriamiento y deshielo pueden haber acelerado algunas de las reacciones químicas necesarias para la vida.

Un escenario así podría haber existido en la Tierra primordial, donde, según algunos investigadores, los impactos repetidos de cometas y meteoros podrían haber derretido periódicamente los ambientes que estaban congelados.

Sin embargo, según piensa Leslie Orgel, un investigador del origen de la vida en el Intituto Salk de Estudios Biológicos en San Diego, California, Landweber y su equipo parecen ser los primeros que han aportado una idea de cómo podría haber encajado el "mundo de ARN" en ese escenario.

El trabajo tiene "importantes implicaciones", dijo Jeffrey L. Bada, director del Centro Especializado de la NASA en Investigación y Entrenamiento en Exobiología en La Jolla, California, uno de los que propusieron originalmente la teoría del congelamiento-derretimiento.

Aunque Landweber y sus colegas también escribieron que esos hipotéticos ciclos de congelación y fundido serían beneficiosos para los procesos que ellos describen, en su propuesta estos ciclos no son estrictamente necesarios.

Por otra parte, escribieron en su artículo en el Journal of Molecular Evolution, "vale observar que se piensa que la luna Europa de Júpiter, e incluso Marte, poseen ahora grandes cantidades de agua líquida e hielo, o [los tuvieron] en cierto momento de su pasado".

La posibilidad de actividad del ARN en el hielo, agregaron, "le presta cierta credibilidad a las propuestas de que los ambientes un tanto extremos de estos lugares extraterrestres podrían haber proporcionado condiciones convenientes para la aparición de la vida".

Sin embargo, como hizo notar en un mensaje Sergei Kazakov, de Somagenics, el origen de la vida y el mundo de ARN no son, necesariamente, la misma cosa.

"El mundo de ARN, como sociedad molecular autorreplicante compleja, podría aparecer en muchos lugares del Universo, pero no necesariamente daría como resultado la aparición de la vida como la conocemos", explicó. "Esta transición puede ser, en realidad, algo raro", agregó.

"Yo pienso, además, que la Tierra es un lugar posible para que haya empezado su existencia el ARN, pero no el mejor. En cambio, apostaría por Europa o un cometa gigante", continuó. Si la transición a la vida ocurrió como creemos, agregó, "podría esparcirse por muchos planetas con la contaminación cruzada", transportada por cometas o meteoritos.

Traducido por Eduardo J. Carletti, Axxón