Para comprender realmente cómo funciona el cuerpo y mejorar la salud humana, los investigadores necesitan separar los componentes básicos de nuestras células. Pero a medida que los científicos continúan haciendo grandes avances en la biología celular, una pregunta importante persiste: ¿Cómo formaron originalmente las células miles de millones de¿hace años que?
Un nuevo estudio, dirigido por Ramanarayanan Krishnamurthy, PhD, de Scripps Research, y Sheref Mansy, PhD, de la Universidad de Trento, ofrece una explicación de cómo las "protoceldas" podrían haber surgido en la Tierra primitiva, eventualmente conduciendo a las células quesaber hoy. Su trabajo, publicado en la revista PEQUEÑO , sugiere que las moléculas llamadas ciclofosfolípidos pueden haber sido el ingrediente necesario para que las protoceldas formen estructuras internas importantes llamadas vesículas, que probablemente iniciaron el proceso evolutivo.
"Las protoceldas habrían sido los antepasados de las células hoy, por así decirlo", dice Krishnamurthy, profesor asociado de química en Scripps Research. "No tenían la funcionalidad completa de las células modernas, pero tenían el comportamiento precursor desentar las bases de lo que vino después "
Krishnamurthy es miembro de la Colaboración Simons en los orígenes de la vida y tiene una cita conjunta con el Centro para la Evolución Química, cofinanciado por el programa de Astrobiología de la NASA y la National Science Foundation. Como muchos en su campo, Krishnamurthy es curiososobre cómo las primeras vesículas habrían funcionado.
Las células de hoy en día están repletas de diferentes moléculas y reacciones químicas, pero las protoceldas habrían sido mucho más simples, como las vesículas. Una característica que tenían estas vesículas eran las áreas huecas internas llamadas lumen, espacios que podían capturar moléculas cada vez más grandes necesarias para tareas como la formaciónARN y fabricación de proteínas, los componentes básicos necesarios para la vida.
Eventualmente, gracias a las vesículas, las protoceldas podrían haberse dividido en generaciones más avanzadas de protoceldas que tomaron nutrientes del ambiente para crecer y dividirse nuevamente.
El nuevo estudio ofrece una solución simple al enigma de cómo las vesículas estables podrían haberse desarrollado. En el pasado, los investigadores intentaron usar moléculas llamadas ácidos grasos para construir vesículas, pero estas vesículas reaccionarían a los iones metálicos y se desmoronarían.
"Las vesículas de ácido graso simplemente no sobreviven a muchas de las condiciones que se encuentran en la Tierra, y ciertamente no a los tipos de condiciones necesarias para obtener actividad de moléculas similares a las biológicas", dice Mansy. "Esta brecha entre plausibilidad y estabilidad tienenos hizo difícil imaginar cómo podrían haber surgido las protoceldas "
Los investigadores nunca antes habían intentado usar ciclofosfolípidos para formar vesículas, pero en 2018, el laboratorio de Krishnamurthy publicó un estudio de Nature Chemistry que muestra que las condiciones en la Tierra primitiva podrían haber llevado a ciclofosfolípidos.
Después de demostrar que los ciclofosfolípidos podrían haber existido en los primeros días de la vida, los investigadores se dispusieron a ver si las moléculas podían ayudar a las protoceldas a construir vesículas. "No sabíamos si serían lo suficientemente estables como para ser útiles o funcionales", diceKrishnamurthy.
Resultó que las nuevas vesículas eran sorprendentemente estables. Resistieron a una gama más amplia de condiciones físicas y químicas que las vesículas de ácidos grasos, incluidos los cambios en el pH. De hecho, los nuevos hallazgos sugieren que los ciclofosfolípidos podrían ser la base ideal para elvesículas que permitieron la evolución de las protoceldas.
"El trabajo del profesor Krishnamurthy con la fosforilación prebiótica nos llevó a explorar un nuevo tipo de lípidos que muestra una gran promesa al ayudarnos a comprender al menos qué tipo de propiedades químicas eran necesarias para construir una protocelda prebióticamente razonable y robusta", dice Mansy.
Los investigadores ahora se están preparando para ejecutar vesículas ciclofosfolípidas a través de pruebas aún más extenuantes, respondiendo preguntas más profundas. Les gustaría saber si estas vesículas son compatibles con otros procesos importantes necesarios para la evolución, como la replicación de ARN no enzimática.
El estudio también incluyó al primer autor Ö. Duhan Toparlak de la Universidad de Trento; y Megha Karki y Veronica Egas Ortuno de Scripps Research.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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