Un conjunto de procesos bioquímicos cruciales para la vida celular en la Tierra podría haberse originado en reacciones químicas que tuvieron lugar en la Tierra temprana hace cuatro mil millones de años, cree un grupo de científicos del Instituto Francis Crick y la Universidad de Cambridge.
Los investigadores han demostrado una red de reacciones químicas en el laboratorio que imitan el importante ciclo de Krebs presente en los organismos vivos hoy. En un estudio publicado en la revista Ecología y evolución de la naturaleza dicen que podría explicar un paso importante en cómo se desarrolló la vida en la Tierra.
La vida se desarrolló hace cuatro mil millones de años en una Tierra volcánica áspera que carecía de oxígeno, pero que poseía grandes océanos ricos en iones metálicos. Ha habido mucho interés en cómo se desarrollaron las primeras formas de vida en estas condiciones y cómo se procesan los procesos bioquímicosnecesario para sostener la vida podría formarse de la nada.
El metabolismo es universal para la vida. Es el conjunto de procesos a través del cual obtenemos energía de los alimentos y producimos las biomoléculas que necesitamos en las células de nuestro cuerpo. Las vías bioquímicas que sustentan estos procesos son muy similares en todos los organismos y especies.
Una vía metabólica central aprendida por cada estudiante de biología de nivel A es el ciclo de Krebs. Pero, ¿cómo surgió primero este conjunto esencial de reacciones químicas, cada paso catalizado por una enzima? Cada paso en el ciclo no es suficiente por sí mismo.La vida necesita una secuencia de estas reacciones, y la hubiera necesitado antes de que existieran las enzimas biológicas: los aminoácidos, los componentes moleculares de las enzimas, están hechos de productos del ciclo de Krebs.
El grupo de investigación del Instituto Francis Crick y la Universidad de Cambridge dice que su demostración ofrece una respuesta. Han mostrado una vía metabólica libre de enzimas que refleja el ciclo de Krebs. Es provocada por partículas llamadas radicales sulfato en condiciones similares a lasen la Tierra hace cuatro mil millones de años.
El autor principal, el Dr. Markus Ralser, del Instituto Francis Crick y de la Universidad de Cambridge, explica: "Este precursor no enzimático del ciclo de Krebs que hemos demostrado que se forma espontáneamente, es biológicamente sensible y eficiente. Podría haber ayudado a encender la vida cuatro mil millones de añoshace."
Los científicos usaron compuestos de carbono simples que están involucrados en varios puntos del ciclo de Krebs tales compuestos han sido encontrados recientemente en un meteorito por científicos de la NASA y los mezclaron con productos químicos que contienen hierro y azufre que se encontrarían en sedimentos en elprimeros océanos
Llevaron a cabo una estrategia de detección sistemática de alrededor de 4.850 experimentos diferentes utilizando técnicas de espectrometría de masas, y buscaron reacciones similares a las observadas en el ciclo de Krebs.
En la gran mayoría de los casos, las mezclas no eran reactivas. Sin embargo, en presencia del compuesto peroxidisulfato, los investigadores detectaron 24 reacciones químicas. Estas se parecían al patrón de reacciones observadas en el ciclo de Krebs en organismos vivos.
"Tomamos componentes representativos de los sedimentos presentes en la Tierra hace miles de millones de años", dice el Dr. Ralser, "dado que las sales que habrían estado presentes en los sedimentos no desencadenaron muchas reacciones, nos concentramos principalmente en iones metálicos y especies de sulfatos.También se sabe que son importantes en el ciclo de Krebs de la célula moderna.
"Realizamos una gran pantalla con miles de mediciones y luego las analizamos sistemáticamente. Al final encontramos una condición que pudo haber permitido que emergiera el ciclo de Krebs. Se basa en radicales sulfato y anteriormente nadie había pensado en ellos".
Una hipótesis alternativa para el origen de la vida sugiere que el ARN, una molécula similar al ADN que puede mantener información genética pero es más transitoria y más reactiva, puede explicar los primeros pasos hacia la vida. Esto se conoce como el mundo del ARNhipótesis.
El Dr. Ralser dice: "Existe un gran debate científico sobre si los primeros pasos hacia la vida fueron impulsados por el metabolismo o la genética".
Él argumenta que la presencia de moléculas de ARN no puede explicar fácilmente el origen del metabolismo, ya que el ARN está hecho de productos del metabolismo. Y que los resultados de su grupo respaldan la teoría de que la química ambiental permitió que el metabolismo comenzara.
"Las personas han intentado trabajar en un ciclo de Krebs no enzimático durante años, pero la mayoría lo ha pensado teórica o filosóficamente. Pocos han realizado experimentos físicos sistemáticos como los que informamos aquí. Existe un catalizador no enzimático para el ciclo de Krebs".y lo hemos encontrado ", concluye el Dr. Ralser.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por El Instituto Francis Crick . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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