“Esta es una observaci\u00f3n distintiva y novedosa”, dijo Tirrell.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n se centra en las “gotas coacervadas”, compartimentos naturales de mol\u00e9culas complejas como prote\u00ednas, l\u00edpidos y ARN. Las gotas, que se comportan como gotas de aceite de cocina en el agua, han sido consideradas durante mucho tiempo como candidatas a las primeras protoc\u00e9lulas. Pero hab\u00eda un problema. No era que estas gotas no pudieran intercambiar mol\u00e9culas entre s\u00ed, un paso clave en la evoluci\u00f3n, el problema era que lo hac\u00edan demasiado bien y demasiado r\u00e1pido.<\/p>\n\n\n\n
Cualquier gota que contuviera una nueva mutaci\u00f3n de ARN potencialmente \u00fatil antes de la vida intercambiar\u00eda este ARN con las otras gotas de ARN en cuesti\u00f3n de minutos, lo que significa que r\u00e1pidamente ser\u00edan todas iguales. No habr\u00eda diferenciaci\u00f3n ni competencia, es decir, no habr\u00eda evoluci\u00f3n. Y eso significa que no habr\u00eda vida.<\/p>\n\n\n\n
“Si las mol\u00e9culas se intercambian continuamente entre gotas o entre c\u00e9lulas, entonces todas las c\u00e9lulas despu\u00e9s de un corto tiempo se parecer\u00e1n y no habr\u00e1 evoluci\u00f3n porque terminar\u00e1s con clones id\u00e9nticos”, dijo Agrawal.<\/p>\n\n\n\n
Ingenier\u00eda de una soluci\u00f3n “Los ingenieros han estado estudiando la qu\u00edmica f\u00edsica de este tipo de complejos (y la qu\u00edmica de pol\u00edmeros en general) durante mucho tiempo. Tiene sentido que haya experiencia en la escuela de ingenier\u00eda”, dijo Szostak. “Cuando analizamos algo como el origen de la vida, es tan complicado y hay tantas partes que necesitamos que participen personas que tengan alg\u00fan tipo de experiencia relevante”.<\/p>\n\n\n\n A principios de la d\u00e9cada de 2000, Szostak comenz\u00f3 a estudiar el ARN como el primer material biol\u00f3gico en desarrollarse. Resolvi\u00f3 un problema que hab\u00eda obstaculizado durante mucho tiempo a los investigadores que analizaban el ADN o las prote\u00ednas como las primeras mol\u00e9culas de la vida.<\/p>\n\n\n\n “Es como el problema del huevo y la gallina. \u00bfQu\u00e9 fue primero?”, dijo Agrawal. “El ADN es la mol\u00e9cula que codifica la informaci\u00f3n, pero no puede realizar ninguna funci\u00f3n. Las prote\u00ednas son las mol\u00e9culas que realizan funciones, pero no codifican ninguna informaci\u00f3n hereditaria”.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores como Szostak teorizaron que el ARN vino primero, “encarg\u00e1ndose de todo”, en palabras de Agrawal, y que las prote\u00ednas y el ADN evolucionaron lentamente a partir de \u00e9l.<\/p>\n\n\n\n “El ARN es una mol\u00e9cula que, como el ADN, puede codificar informaci\u00f3n, pero tambi\u00e9n se pliega como las prote\u00ednas para poder realizar funciones como la cat\u00e1lisis”, dijo Agrawal.<\/p>\n\n\n\n El ARN era un candidato probable para el primer material biol\u00f3gico. Las gotitas coacervadas eran candidatos probables para las primeras protoc\u00e9lulas. Las gotitas coacervadas que conten\u00edan formas tempranas de ARN parec\u00edan un siguiente paso natural.<\/p>\n\n\n\n Eso fue hasta que Szostak ech\u00f3 un jarro de agua fr\u00eda sobre esta teor\u00eda, publicando un art\u00edculo en 2014 que mostraba que el ARN en gotitas coacervadas se intercambiaba demasiado r\u00e1pido.<\/p>\n\n\n\n “Se pueden crear todo tipo de gotitas de diferentes tipos de coacervados, pero no mantienen su identidad separada. Tienden a intercambiar su contenido de ARN demasiado r\u00e1pido. Ese ha sido un problema de larga data”, dijo Szostak.<\/p>\n\n\n\n “Lo que demostramos en este nuevo art\u00edculo es que se puede superar al menos parte de ese problema transfiriendo estas gotitas de coacervados a agua destilada (por ejemplo, agua de lluvia o agua dulce de cualquier tipo) y se forman una especie de pel\u00edcula dura alrededor de las gotitas que les impide intercambiar el contenido de ARN”.<\/p>\n\n\n\n ‘Una combusti\u00f3n espont\u00e1nea de ideas’ “Los ingenieros, en particular los de qu\u00edmica y materiales, tienen un buen conocimiento de c\u00f3mo manipular las propiedades de los materiales, como la tensi\u00f3n interfacial, el papel de los pol\u00edmeros cargados, la sal, el control del pH, etc.”, dijo el profesor Alamgir Karim de la Universidad de Houston, ex asesor de tesis de Agrawal y coautor principal del nuevo art\u00edculo. “Todos estos son aspectos clave del mundo conocido popularmente como ‘fluidos complejos’: piensa en el champ\u00fa y el jab\u00f3n l\u00edquido”.<\/p>\n\n\n\n Agrawal quer\u00eda estudiar otras propiedades fundamentales de los coacervados durante su doctorado. No era el \u00e1rea de estudio de Karim, pero Karim hab\u00eda trabajado d\u00e9cadas antes en la Universidad de Minnesota con uno de los principales expertos del mundo, Tirrell, quien m\u00e1s tarde se convirti\u00f3 en decano fundador de la Escuela Pritzker de Ingenier\u00eda Molecular de la UChicago.<\/p>\n\n\n\n Durante un almuerzo con Agrawal y Karim, Tirrell mencion\u00f3 c\u00f3mo la investigaci\u00f3n sobre los efectos del agua destilada en las gotitas de coacervados podr\u00eda estar relacionada con el origen de la vida en la Tierra. Tirrell pregunt\u00f3 d\u00f3nde habr\u00eda existido agua destilada hace 3.800 millones de a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n “Dije espont\u00e1neamente ‘\u00a1agua de lluvia!’ Sus ojos se iluminaron y se emocion\u00f3 mucho con la sugerencia”, dijo Karim. “Por lo tanto, \u00a1podemos decir que fue una combusti\u00f3n espont\u00e1nea de ideas o una ideaci\u00f3n!”<\/p>\n\n\n\n Tirrell le present\u00f3 la investigaci\u00f3n de Agrawal sobre el agua destilada a Szostak, que recientemente se hab\u00eda incorporado a la Universidad de Chicago para dirigir lo que entonces se denominaba la Iniciativa Or\u00edgenes de la Vida. Le plante\u00f3 la misma pregunta que le hab\u00eda hecho a Karim.<\/p>\n\n\n\n “Le pregunt\u00e9: ‘\u00bfDe d\u00f3nde crees que podr\u00eda provenir el agua destilada en un mundo prebi\u00f3tico?'”, record\u00f3 Tirrell. “Y Jack dijo exactamente lo que esperaba que dijera, que era lluvia”.<\/p>\n\n\n\n Al trabajar con muestras de ARN de Szostak, Agrawal descubri\u00f3 que transferir gotitas de coacervados al agua destilada aumentaba la escala de tiempo del intercambio de ARN, de unos pocos minutos a varios d\u00edas. Esto era tiempo suficiente para la mutaci\u00f3n, la competencia y la evoluci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n “Si tienes poblaciones de protoc\u00e9lulas que son inestables, intercambiar\u00e1n su material gen\u00e9tico entre s\u00ed y se convertir\u00e1n en clones. No hay posibilidad de evoluci\u00f3n darwiniana”, dijo Agrawal. “Pero si se estabilizan contra el intercambio de modo que almacenen su informaci\u00f3n gen\u00e9tica lo suficientemente bien, al menos durante varios d\u00edas, para que las mutaciones puedan ocurrir en sus secuencias gen\u00e9ticas, entonces una poblaci\u00f3n puede evolucionar”.<\/p>\n\n\n\n Lluvia, comprobada El agua de laboratorio comercial est\u00e1 libre de todos los contaminantes, no tiene sal y vive con un pH neutro perfectamente equilibrado entre base y \u00e1cido. En resumen, es lo m\u00e1s alejado de las condiciones del mundo real que un material puede llegar a estar. Necesitaban trabajar con un material m\u00e1s parecido a la lluvia real.<\/p>\n\n\n\n \u00bfQu\u00e9 es m\u00e1s parecido a la lluvia que la lluvia? En pruebas con el agua de lluvia real y con agua de laboratorio modificada para imitar la acidez del agua de lluvia, encontraron los mismos resultados. Las paredes reticulares se formaron y crearon las condiciones que podr\u00edan haber dado lugar a la vida.<\/p>\n\n\n\n La composici\u00f3n qu\u00edmica de la lluvia que cay\u00f3 sobre Houston en la d\u00e9cada de 2020 no es la lluvia que habr\u00eda ca\u00eddo 750 millones de a\u00f1os despu\u00e9s de que se formara la Tierra, y lo mismo puede decirse del sistema modelo de protoc\u00e9lulas que Agrawal prob\u00f3. El nuevo art\u00edculo demuestra que este enfoque de construir una pared reticular alrededor de las protoc\u00e9lulas es posible y puede funcionar en conjunto para compartimentar las mol\u00e9culas de la vida, lo que coloca a los investigadores m\u00e1s cerca que nunca de encontrar el conjunto adecuado de condiciones qu\u00edmicas y ambientales que permitan que las protoc\u00e9lulas evolucionen.<\/p>\n\n\n\n “Las mol\u00e9culas que usamos para construir estas protoc\u00e9lulas son solo modelos hasta que se puedan encontrar mol\u00e9culas m\u00e1s adecuadas como sustitutos”, dijo Agrawal. “Si bien la qu\u00edmica ser\u00eda un poco diferente, la f\u00edsica seguir\u00e1 siendo la misma”.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>La vida es interdisciplinaria por naturaleza, por lo que Szostak, director del Centro de Chicago para los Or\u00edgenes de la Vida de la UChicago, dijo que era natural colaborar tanto con la PME de la UChicago, la escuela interdisciplinaria de ingenier\u00eda molecular de la UChicago, como con el departamento de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la Universidad de Houston.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/einsteresante.com\/wp-content\/uploads\/2024\/08\/image-54.png\")
<\/strong>Agrawal comenz\u00f3 a transferir gotitas de coacervados a agua destilada durante su investigaci\u00f3n de doctorado en la Universidad de Houston, estudiando su comportamiento bajo un campo el\u00e9ctrico. En ese momento, la investigaci\u00f3n no ten\u00eda nada que ver con el origen de la vida, solo con el estudio del fascinante material desde una perspectiva de ingenier\u00eda.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/einsteresante.com\/wp-content\/uploads\/2024\/08\/image-55-1024x556.png\")
<\/strong>Inicialmente, Agrawal experiment\u00f3 con agua desionizada, que se purifica en condiciones de laboratorio. “Esto motiv\u00f3 a los revisores de la revista, quienes luego preguntaron qu\u00e9 suceder\u00eda si el agua de lluvia prebi\u00f3tica fuera muy \u00e1cida”, dijo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>“Simplemente recolectamos agua de lluvia en Houston y probamos la estabilidad de nuestras gotas en ella, solo para asegurarnos de que lo que informamos es preciso”, dijo Agrawal.<\/p>\n\n\n\n