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Las reacciones metabólicas pueden haber comenzado en los océanos antes de que la vida comenzara
Un nuevo estudio del Reino Unido desafía los puntos de vista actuales sobre la secuencia de eventos que condujeron a los orígenes de la vida en la Tierra. Investigadores de la Universidad de Cambridge sugieren que las reacciones químicas que permiten que las células de los organismos vivos de hoy puedan formar elementos esenciales como aminoácidos, ácidos nucleicos y lípidos, pueden haber comenzado espontáneamente hace miles de millones de años en los océanos de la Tierra, antes de que la vida comenzara.
El estudio cuestiona la idea de que las reacciones requeridas para producir estos metabolitos solo pueden ocurrir con la ayuda de enzimas: moléculas biológicas altamente complejas que catalizan los miles de procesos metabólicos que permiten que las células vivas permanezcan con vida y funcionen.
En cambio, los hallazgos sugieren que, en la era anterior al oxígeno, los océanos eran ricos en hierro soluble y otros metales, y estas concentraciones eran lo suficientemente altas como para actuar como catalizadores de las reacciones.
El líder del estudio, el Dr. Markus Ralser del Departamento de Bioquímica de Cambridge y el Instituto Nacional de Investigación Médica, dice:
"Nuestros resultados muestran que las secuencias de reacción que se parecen a dos cascadas de reacción esenciales del metabolismo, la glucólisis y las vías de la pentosa-fosfato, podrían haber ocurrido espontáneamente en los antiguos océanos de la Tierra".
Él y sus colegas informan sus hallazgos en la revista Biología de Sistemas Moleculares.
Cuando reconstruyeron las condiciones químicas y físicas de los primeros océanos de la Tierra en su laboratorio, el equipo de Cambridge demostró que las complejas secuencias de reacciones metabólicas, también conocidas como rutas metabólicas, ocurrían en ausencia de enzimas.
Observaron cómo su reconstrucción dio lugar a 29 reacciones, incluida la formación de un metabolito particular digno de mención, ribosa 5-fosfato, un precursor del ARN que, como el ADN, codifica, decodifica, regula y expresa genes, replica y cataliza reacciones químicas. Las moléculas como la ribosa 5-fosfato podrían en teoría dar origen al ARN, dicen los investigadores.
En la era anterior al oxígeno, el hierro era más soluble y capaz de actuar como catalizador
En la era anterior al oxígeno, los océanos eran ricos en hierro soluble y otros metales
Con base en la composición de los primeros sedimentos, replicaron las condiciones que prevalecían en los océanos "arcanos" ricos en hierro que cubrían la superficie del planeta hace unos 4.000 millones de años, antes de que existieran los primeros organismos unicelulares.
Como esto es anterior a la fotosíntesis, no había oxígeno, y el hierro era más soluble y podía actuar como catalizador, como explica el Dr. Ralser:
"En nuestra versión reconstruida del antiguo océano Arqueano, estas reacciones metabólicas fueron particularmente sensibles a la presencia de hierro ferroso, que era abundante en los primeros océanos y aceleró muchas de las reacciones químicas que observamos. Nos sorprendió la especificidad de estas reacciones. fueron."
La coautora Dra. Alexandra V Turchyn, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, dice:
"Estamos bastante seguros de que los primeros océanos no contenían oxígeno, por lo que cualquier presencia de hierro habría sido soluble en estos océanos desprovistos de oxígeno. Por lo tanto, es posible que las concentraciones de hierro hayan sido bastante altas".
Los investigadores dicen que, además del hierro, la presencia de otros metales y fosfatos permitió que se llevaran a cabo una serie de reacciones químicas similares a los procesos metabólicos dentro de los organismos vivos sin la necesidad de enzimas.
Se necesitan más estudios para determinar cómo las primeras enzimas pueden haber adoptado estas reacciones catalizadas por metales.
En agosto de 2011, Noticias médicas hoy informó cómo los científicos propusieron un escenario plausible para el origen de la vida en la Tierra basado en una combinación relativamente simple de azúcares y aminoácidos que se producen de forma natural. Su investigación también demostró cómo los precursores del ARN podrían haberse formado antes de que existiera la vida.
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