Científicos hallan la posible clave química del origen del ARN

Científicos del Scripps Research en Estados Unidos han desvelado importantes hallazgos que podrían redefinir nuestra comprensión sobre el origen de la vida en el planeta. La investigación se centra en cómo moléculas fundamentales como el ARN (ácido ribonucleico), vital para los procesos biológicos, pudieron haberse ensamblado mucho antes de la existencia de enzimas o de la vida tal y como la conocemos.

Miles de millones de años atrás, la Tierra no albergaba la compleja maquinaria celular que hoy facilita la construcción de moléculas intrincadas. La gran incógnita para la comunidad científica siempre ha sido cómo, en este escenario primigenio, surgieron los componentes básicos que eventualmente dieron forma a la biología. El estudio aborda precisamente este misterio.

En particular, la investigación ha puesto el foco en la ribosa, un azúcar de cinco carbonos del que existen un número importante de suplementos, y su papel en el desarrollo temprano del ARN. Los experimentos realizados por el equipo sugieren que la ribosa pudo haber sido seleccionada por la naturaleza como el azúcar preferente para la construcción de estas macromoléculas esenciales, debido a una ventaja química inherente que ahora se ha identificado.

Desentrañando los cimientos moleculares

Los nucleótidos, las unidades que conforman el ARN y el ADN, están compuestos por un azúcar de cinco carbonos (como la ribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada. La investigación de Scripps Research, tal y como recoge el medio Scitech Daily, buscaba comprender cómo estos complejos bloques pudieron aparecer en la Tierra primigenia. Específicamente, este trabajo se centró en la fosforilación, el proceso donde la ribosa se une al grupo fosfato, una reacción química básica para la vida.

Para comprobar si la ribosa poseía alguna característica especial, los científicos la compararon con otros tres azúcares similares, pero con una forma molecular distinta: la arabinosa, la lixosa y la xilosa. Utilizaron diamidofosfato (DAP), una molécula donante de fosfato que, según trabajos previos, podía fosforilar la ribosa. El equipo sometió las cuatro azúcares a reacciones químicas controladas para medir la velocidad y eficacia de la fosforilación.

Los resultados, analizados con espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), revelaron que el DAP, si bien podía fosforilar las cuatro azúcares, lo hacía a una velocidad notablemente mayor con la ribosa. Además, la reacción con la ribosa producía estructuras exclusivamente anilladas de cinco miembros, que son las que se encuentran en el ARN y el ADN actuales, mientras que las otras azúcares formaban una combinación de anillos de cinco y seis miembros.

La ventaja química de la ribosa

Cuando se añadió DAP a una solución con cantidades iguales de las cuatro azúcares, se observó que el compuesto fosforilaba la ribosa de manera preferencial. Este hecho, de gran interés, sugiere que la selección natural química pudo haber jugado un papel determinante en los albores de la vida, favoreciendo a la ribosa sobre sus "competidoras" moleculares.

Además, mientras que las otras tres azúcares quedaban "atascadas" en una fase intermedia de la reacción, una proporción considerable de las moléculas de ribosa se convertía en una forma que, probablemente, podría reaccionar con una base nuclear para dar lugar a un nucleótido completo. Esto implica una doble ventaja química: la ribosa no solo se fosforila selectivamente, sino que también produce una molécula en la forma adecuada para el ARN.

A pesar de estos descubrimientos, los investigadores mantienen la cautela y señalan que, si bien estas reacciones pueden ocurrir de forma abiótica, no significa que fueran necesariamente las que dieron origen a la vida. Es un paso importante en la comprensión de los procesos prebióticos, pero aún quedan muchas incógnitas por resolver antes de llegar al ARN.

De cara al futuro, el equipo tiene previsto investigar si esta reacción química podría darse dentro de estructuras celulares primitivas conocidas como "protocélulas". El objetivo es determinar si la ribosa puede enriquecerse selectivamente y formar nucleótidos dentro de estos precursores celulares, un avance que podría arrojar más luz sobre los mecanismos fundamentales que impulsaron el desarrollo de la vida.