Uno de los mayores misterios de nuestro Universo está justo aquí, en nuestra propia puerta. No, más cerca, está en cada fibra de nuestro ser.
Hace al menos 3.700 millones de años, unas pocas moléculas simples trabajaron juntas para crear algo nuevo. Luego algunos más. Y, de alguna manera, estas combinaciones de bolas de nieve finalmente produjeron los primeros organismos vivos muy básicos que evolucionarían y se ramificarían para convertirse en toda la vida en la Tierra.
No sabemos en qué orden sucedió, ni siquiera sabemos cuándo o dónde sucedió. Pero una nueva investigación nos muestra las posibilidades.
Con una herramienta de software especialmente desarrollada, científicos de Polonia y Corea del Sur han rastreado las rutas de síntesis potenciales desde las moléculas precursoras simples (prebióticos) presentes en la Tierra primitiva hasta las biomoléculas complejas que dieron lugar a la abundante vida del planeta en la actualidad.
“Aunque se han validado cientos de reacciones orgánicas en condiciones prebióticas de consenso, todavía tenemos sólo una comprensión fragmentaria de cómo estos pasos individuales se combinaron en rutas sintéticas completas para generar los componentes básicos de la vida”, escribieron los investigadores en su artículo.
“Aprovechamos el poder de la síntesis orgánica asistida por computadora para mapear la red de moléculas que se pueden sintetizar a partir de materias primas prebióticas básicas”.
El software se llama Allchemy y el equipo lo desarrolló codificando reacciones químicas prebióticas conocidas en un formato que una máquina puede leer. Incluían información sobre grupos y condiciones incompatibles, y mecanismos de reacción conocidos en condiciones prebióticas.
Seis moléculas prebióticas básicas conocidas que existían antes de la vida en la Tierra se incorporan al programa como punto de partida: agua, nitrógeno, cianuro, amoníaco, metano y azufre.
A partir de ahí, el algoritmo identifica posibles reacciones sucesivas. Estos comienzan con las seis moléculas originales y luego progresan iterativamente, volviéndose cada vez más complejas. Cada molécula recién creada puede reaccionar con los productos de todas las iteraciones anteriores en la cadena, así como con las seis moléculas originales.
Con el tiempo, estas reacciones en cadena producen los componentes básicos de la vida, como ácidos nucleicos, lípidos y proteínas como enzimas.
El equipo ejecutó su software durante varias generaciones y reprodujo todas las vías conocidas hacia las moléculas prebióticas.
Algunas moléculas prebióticas, identificó Allchemy, pueden formarse increíblemente rápido: la glicina, que nuestro cuerpo usa como neurotransmisor, se forma después de una sola reacción.
Se pueden formar urea, adenina (un componente del ADN), ácido butenodioico y ácido oxálico después de solo dos reacciones; y después de tres pueden formarse gliceraldehído, isoguanina, ácido aspártico, hipoxantina, citosina, fenilalanina, ácido succínico, ácido málico, ácido glioxílico y aldotetrosa.
En dos horas, el software había producido 82 moléculas bióticas y 36.603 moléculas abióticas, dijeron los investigadores.
Además de las rutas conocidas, el software identificó varias rutas de síntesis previamente desconocidas para moléculas prebióticas. Estos, el equipo los probó creando las moléculas en un laboratorio, de acuerdo con la receta de Allchemy.
Ese sería un hallazgo bastante interesante por sí solo, pero Allchemy estaba lejos de haber terminado. A partir del árbol de la vida que generó el software, el equipo identificó tres tipos de emergencia química que son cruciales para la vida.
En primer lugar, las moléculas creadas dentro de la red pueden permitir nuevos tipos de reacciones químicas, ampliando enormemente el número de productos potenciales de una generación de moléculas. En segundo lugar, en unas pocas generaciones, surgen sistemas químicos simples, incluidos los ciclos de autorregeneración. Estos también se verificaron en experimentos de laboratorio.
Y, finalmente, la red identificó rutas a los tensioactivos. Estas moléculas que se conectan espontáneamente entre sí para formar burbujas encerradas. Forman paredes celulares; sin ellos, no tendríamos la compartimentación biológica como la conocemos, que es de crucial importancia para la organización de los sistemas biomoleculares.
Es probable que nunca sepamos las rutas químicas reales que tomó la vida hace miles de millones de años. Pero Allchemy muestra que tal vez no fue tan difícil como podríamos pensar.
Y podría resultar una herramienta extremadamente útil para explorar las condiciones que podrían dar lugar a la vida, no solo en la Tierra, sino posiblemente en otros lugares.
“Tomados en conjunto, los análisis anteriores y los ejemplos sintéticos nos llevan a sugerir que los algoritmos de redes de reacción computacional son útiles para identificar nuevas rutas sintéticas hacia objetivos prebióticos relevantes e indispensables para el descubrimiento de sistemas químicos prebióticos que de otra manera serían difíciles de discernir”, escribieron los investigadores en su estudio.
“Naturalmente, las redes de reacciones prebióticas deberían crecer y crecerán a medida que se validan experimentalmente distintas transformaciones prebióticamente plausibles”.
Este artículo es una traducción de otro publicado en Science Alert. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
