Hacia la solución del mayor problema de la hipótesis del mundo de ARN como origen de la vida

Dibujo20130215 RNA self-assembly by TAPAS-CA

¿Qué fue primero el huevo o la gallina? El mismo problema tiene el origen de la vida. El ADN almacena la información que codifica las proteínas (enzimas con actividad catalítica) y las proteínas son necesarias para descodificar esta información. La solución estándar para el origen de la vida es la hipótesis del mundo de ARN, ya que el ARN puede codificar información y también tiene actividad catalítica (ribozimas). El mayor problema de esta hipótesis es que los nucleótidos del ARN (A, G, C y U) no se ensamblan de forma espontánea para formar cadenas largas cuando están disueltos en agua. Una posible solución es que el ARN “evolucionó” a partir de moléculas más “primitivas” que fueran capaces de autoensamblarse y que tuvieran algún tipo de actividad catalítica. La respuesta más simple son las moléculas TAP y CAS, que forman cadenas en forma de anillo llamadas rosetas, pero que tienen el problema de que son metaestables y se rompen (CA es el ácido cianúrico y TAP es la triaminopirimidina; recuerda que el uracilo U y la citosina C son pirimidinas). El químico español Ramón Eritja (Barcelona) y sus colegas de EEUU han encontrado una solución gracias a usar TAPAS en lugar de TAP, donde TAPAS se forma por enlace conjugado de un succinato con TAP. Estos químicos han descubierto que disueltas en agua TAPAS y CA forman cadenas que podrían codificar la información y podrían a haber dado lugar a la molécula de ARN. ¿Han encontrado el origen de la vida? Todavía es muy pronto para saberlo. Hay muchísimos detalles por completar, lo más importante es saber si el polímero CA-TAPAS puede codificar información y si además puede “evolucionar” hacia la estructura del ARN. En cualquier caso, en mi opinión su trabajo le da un fuerte ímpetu a la hipótesis del mundo de ARN. Nos lo ha contado Robert F. Service, “Self-Assembling Molecules Offer New Clues on Life’s Possible Origin,” Science NOW, 11 Feb 2013, que se hace eco del artículo técnico Brian J. Cafferty, Isaac Gállego, Michael C. Chen, Katherine I. Farley, Ramon Eritja, Nicholas V. Hud, “Efficient Self-Assembly in Water of Long Noncovalent Polymers by Nucleobase Analogues,” J. Am. Chem. Soc. AOP Feb 8, 2003.

Por cierto, la evolución no explica el origen de la vida porque no explica el origen de LUCA (Last Universal Common Ancestor), el ancestro común a toda la vida actual en la Tierra. En el texto anterior he utilizado el término “evolución” aplicado a moléculas en su acepción de “cambio de forma” y no quisiera que se confundiera con su acepción darwinista.

El dilema del prisionero, la cooperación molecular y el origen de la vida

El dilema del prisionero de Tucker, un juego de suma no nula, demuestra que la no cooperación, el egoísmo puro y duro, resultado del equilibrio de Nash, puede ser la mejor solución de muchos problemas. Hay variantes del juego con la conclusión opuesta, en las que la cooperación es la solución de equilibrio. Hay moléculas orgánicas por doquier en el universo, sin embargo, el origen de la vida en la Tierra sigue siendo aún un gran misterio. Cómo un conjunto de moléculas orgánicas inanimadas se autoorganizó para dar lugar al primer ser vivo. Nilesh Vaidya (Universidad Estatal de Portland, Oregon, EEUU) y sus colegas sugieren en Nature que la cooperación entre las moléculas pudo contribuir al origen de la vida. En cierto sentido, estas ideas son opuestas a la teoría del gen egoísta de Richard Dawkins, ya que el egoísmo, igual que en el dilema del prisionero, no conduce a la solución óptima. El nuevo artículo muestra ejemplos de redes de moléculas de ARN que se ensamblan entre sí gracias a la cooperación molecular, lo que sugiere que ésta puede ser tan antigua como la vida misma. Como es obvio, sus ideas se enmarcan dentro de la hipótesis del “mundo de ARN” que sugiere que la biología primordial carecía de ADN y de proteínas, siendo el ARN responsable tanto de la herencia como del metabolismo. El nuevo artículo es realmente sugerente, aunque todavía queda mucho para que resolvamos el misterio del origen de la vida. Nos lo cuentan James Attwater & Philipp Holliger, “Origins of life: The cooperative gene,” Nature, Published online 17 October 2012, que se hacen eco del artículo técnico de Nilesh Vaidya, Michael L. Manapat, Irene A. Chen, Ramon Xulvi-Brunet, Eric J. Hayden & Niles Lehman, “Spontaneous network formation among cooperative RNA replicators,” Nature, Published online 17 October 2012 (recomiendo a los biomatemáticos echar una ojeada al modelo matemático que aparece en la Información Suplementaria del artículo).

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