Todas las formas de vida del planeta tienen moléculas genéticas en las que guardan la información: ADN y ARN. Ahora, un nuevo estudio parece indicar que en realidad pueden haber más.
Investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio, el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) y la Universidad Emory en Atlanta, Estados Unidos, usaron modelos computacionales para simular posibles moléculas de ácido nucleico. El resultado fueron millones de posibilidades.
Tanto el ADN como el ARN son ácidos nucleicos. Estas biomoléculas no sólo forman la base de la vida del planeta sino que también son claves para el tratamiento de enfermedades virales.
Los ácidos nucleicos fueron descubiertos en el siglo XIX, pero no fue hasta 1953, cuando Watson y Crick revelaron la estructura de doble hélice del ADN, que los científicos supieron de las funciones biológicas y evolutivas de esta molécula.
Los científicos saben de la existencia de estructuras parecidas a los ácidos nucleicos como los polímeros, pero no saben si estos pueden almacenar información hereditaria.
“Hay dos tipos de ácidos nucleicos en biología, y quizás 20 o 30 análogos de ácidos nucleicos de unión a ácidos nucleicos eficaces. Queríamos saber si hay uno más por encontrar o incluso un millón más. La respuesta es que parece haber muchos más de los que se esperaba ”, dice el profesor Jim Cleaves del Instituto de Ciencias de la Vida en la Tierra (ELSI por sus siglas en inglés) en el Instituto de Tecnología de Tokio.
Cleaves y sus colegas encontraron más de un millón de variantes mediante el uso de sofisticados métodos computacionales con los que exploraron el “vecindario químico” tanto del ADN como del ARN. Por ejemplo, a pesar de que sus funciones son muy diferentes, tanto el ADN como el ARN sólo se distinguen por una sustitución de átomos. Hay muchas moléculas que con un cambio simple o aparentemente insignificante puede cambiar completamente lo que somos.
El objetivo final de esta investigación es poder entender mejor como se originó la vida en la Tierra. Muchos biólogos creen que el ARN apareció antes que el ADN, pero la primera es también una molécula compleja. Es posible que una simple molécula de ácido nucleico dio origen a formas de vida primitivas. Después, esta molécula simple dio paso al ADN y al ARN, quienes se volvieron los medios de la vida en el planeta para almacenar la información genética.
“Es realmente emocionante considerar el potencial de sistemas genéticos alternativos basados en estos nucleósidos análogos, que posiblemente estos podrían haber surgido y evolucionado en diferentes entornos, quizás incluso en otros planetas o lunas dentro de nuestro sistema solar. Estos sistemas genéticos alternativos podrían expandir nuestra concepción del ‘dogma central’ de la biología en nuevas direcciones evolutivas, en respuesta y robustez a entornos cada vez más desafiantes aquí en la Tierra”, dijo el Dr. Jay Goodwin, químico de la Universidad de Emory y coautor del nuevo estudio, en un comunicado.
El nuevo estudio también es fundamental para propósitos más utilitarios como el desarrollo de medicamentos.
Las especies con genomas extensos como el ser humano emplean todo un mecanismo celular para copiar la información hereditaria. Así, estos organismos tienen mecanismos con los que se evita que las moléculas precursoras equivocadas sean seleccionadas. A pesar de no estar técnicamente vivos, los virus también tienen un genoma propio, pero este es más simple y menos selectivo. Esto es aprovechado en el desarrollo de medicamentos antivirales, con los que se emplean nucleótidos análogos que inhiben la capacidad del virus para copiar su ADN y reproducirse.
“Tratar de comprender la naturaleza de la herencia y de qué otra manera podría encarnarse es la investigación más básica que se puede hacer, pero también tiene algunas aplicaciones prácticas realmente importantes”, dice el coautor Chris Butch, ex miembro de ELSI y ahora profesor en la Universidad de Nanjing en China.
Fuente: Journal of Chemical Information and Modeling a través de Zmescience.
