El origen de la Vida parte I: El papel del ARN

Una explicación para la evolución química, capaz de seleccionar moléculas cada vez más complejas

El origen de la vida es uno de los mayores interrogantes que se le plantean a la ciencia. ¿Cómo llegaron a producirse unas estructuras tan complejas como las primeras células a partir de elementos químicos? Aquí propongo un esquema concreto del mecanismo a partir de cual moléculas sencillas pudieron originar los primeros microorganismos: Una evolución química capaz de seleccionar moléculas cada vez más complejas y precisas, hasta que esas moléculas desembocaron en el primer microorganismo, llamado Antepasado Común Universal.

Se han encontrado moléculas orgánicas simples y polimerizadas, las llamadas Tolinas, en cometas, en la superficie de Marte, en diversos satélites del sistema solar, como en los géiseres de Encélado, en Titán, en la luna de Júpiter Europa, en los planetoide helados e incluso en nubes interestelares. La mayoría de los expertos piensa que ya eran abundantes en la Tierra hace más de 4.200 millones de años. Son de color pardo y se forman cuando la radiación ultravioleta hace reaccionar al nitrógeno, agua y metano o dióxido de carbono entre sí para producir moléculas complejas basadas en el carbono. Pero el salto de la química orgánica a la vida es mucho más difícil de explicar. Incluso una sola molécula compleja de una célula actual tardaría demasiado tiempo en llegar a formarse por reacciones químicas al azar. No digamos ya las ínfimas posibilidades de que el azar creara y juntara las millones de estructuras moleculares que conforman el microorganismo más simple. Sin embargo, la vida empezó relativamente pronto en el planeta Tierra. Nuestro planeta tiene 4.500 millones de años, pero en tan solo 500 millones de años después de su formación ya hay indicios de que la vida estaba presente. Todavía sería menos tiempo, porque el planeta tardó un cierto tiempo en ser habitable. Esto induce a pensar que la vida surge con relativa rapidez y de forma imperativa cuando se dan las mínimas condiciones. ¿Cómo es eso posible?

Sería necesaria una evolución química, es decir, que las moléculas orgánicas tuvieran un mecanismo selectivo que produjeran y primaran las más adecuadas para la vida, como paso previo a su origen. No conozco de ningún estudio que proponga tal mecanismo evolutivo. Expongo un esquema que puede explicar una evolución química capaz de producir moléculas orgánicas cada vez más complejas, específicas y eficientes. Este esquema se basa en una molécula que también han señalado muchos otros antes como clave en el origen de la vida: el ARN.

El ARN comparte con el ADN el estar formado por nucleótidos y la capacidad de poder ser replicado, tomado como molde. El ADN es bicatenario, adopta la forma de la famosa doble hélice, en la que se emparejan los nucleótidos complementarios por enlaces de puentes de hidrógeno. Es muy estable, sirviendo para mantener la información genética. El ARN es monocatenario y puede adoptar diferentes conformaciones tridimensionales gracias a enlazar de forma discontinua sus pares de bases. Al originarse bucles libres, puede formar diferentes estructuras. Esta cualidad hace que tenga una propiedad que comparte con las proteínas: es capaz de catalizar reacciones químicas. Al ARN con esta actividad catalítica se denomina Ribozima. En los organismos vivos de hoy la función enzimática es llevada a cabo principalmente por las proteínas, por su mayor rango de conformaciones tridimensionales, pero hay ejemplos en que se exhibe esta propiedad del ARN

El ARN, por tanto, resume las propiedades indispensables para la vida: Poder ser replicado, ser capaz de guardar información genética y poder catalizar reacciones. Muchos han señalado a compuestos de ARN con poder enzimático o Ribozimas como el primer eslabón de la cadena que conduce a la vida. Las ribozimas son moléculas relativamente simples y con suficiente tiempo y lugares donde formarse podrían haberse producido espontáneamente en una Tierra que ya contaba con una atmósfera reductora, moléculas orgánicas y agua como solvente. La actividad volcánica, la radiación ultravioleta y los rayos eléctricos podrían aportar fuentes de energía. Además hay ciertas arcillas con capacidad catalítica, capaces de producir compuestos químicos complejos y polimerizar moléculas. Con el suficiente tiempo y espacio disponible, es posible que se formaran nucleótidos y moléculas de ARN en diferentes puntos. Las ribozimas serían la molécula base de mi esquema para la evolución química prebiótica.

Sigue la siguiente publicación para conocer los mecanismos por las que estas ribozimas lograrían su multiplicación y seleccionarse las más efectivas.