Cómo la lluvia protegió las primeras células y propició la vida en el planeta

Una de las principales preguntas sin respuesta sobre el origen de la vida es cómo las pequeñas gotas de ARN que flotaban en la sopa primordial se convirtieron en los paquetes de vida protegidos por membranas que llamamos células y fueron capaces de evolucionar hacia sistemas biológicos cada vez más complejos.

Ahora, un estudio publicado en Science Advances, ha propuesto una solución. Un equipo liderado por Aman Agrawal, Matthew Tirrell y el biólogo ganador del Premio Nobel Jack Szostak, muestran cómo el agua de lluvia podría haber ayudado a crear una pared reticular alrededor de las protocélulas hace 3.800 millones de años, un paso crítico en la transición de las pequeñas perlas de ARN a todas las bacterias, plantas, animales y humanos que alguna vez vivieron.

La investigación se centra en las “gotas coacervadas”, compartimentos naturales de moléculas complejas como proteínas, lípidos y ARN. Estas se comportan como gotas de aceite de cocina en el agua y han sido consideradas durante mucho tiempo como candidatas a las primeras protocélulas. Pero había un problema. No era que estas gotas no pudieran intercambiar moléculas entre sí, un paso clave en la evolución, el problema era que lo hacían demasiado bien y demasiado rápido.

Cualquier gota que contuviera una nueva mutación de ARN potencialmente útil intercambiaría este ARN con las otras gotas de ARN en cuestión de minutos, lo que significa que serían todas iguales. No habría diferenciación ni competencia, es decir, no habría evolución. Y eso significa que no habría vida.

A principios de la década de 2000, Szostak comenzó a estudiar el ARN como el primer material biológico en desarrollarse y resolvió un problema que había obstaculizado durante mucho tiempo a los investigadores que analizaban el ADN o las proteínas como las primeras moléculas de la vida.

“Es como un problema de la gallina y el huevo. ¿Qué fue primero? – explica Agrawal en un comunicado -. El ADN es la molécula que codifica la información, pero no puede realizar ninguna función. Las proteínas son las moléculas que realizan funciones, pero no codifican ninguna información hereditaria. Entonces surgió el ARN como posible respuesta: es una molécula que, como el ADN, puede codificar información, pero también se pliega como las proteínas para poder realizar funciones”.

“Lo que demostramos en este nuevo artículo – añade Szostak - es que, para evitar la transferencia rápida de información y en el camino propiciar la evolución, las gotas de coacervados se rodean de agua destilada (por ejemplo, agua de lluvia o agua dulce de cualquier tipo) y se forman una especie de película dura alrededor que les impide intercambiar el contenido de ARN”.

Trabajando con muestras de ARN de Szostak, Agrawal descubrió que transferir gotitas de coacervados al agua destilada aumentaba la escala de tiempo del intercambio de ARN, de unos pocos minutos a varios días. Esto era tiempo suficiente para la mutación, la competencia y la evolución.

Inicialmente, Agrawal experimentó con agua desionizada, que se purifica en condiciones de laboratorio, pero luego se preguntaron qué sucedería si el agua de lluvia prebiótica fuera muy ácida. Lo que ocurre es que el agua de laboratorio comercial está libre de todos los contaminantes, no tiene sal y vive con un pH neutro perfectamente equilibrado entre base y ácido. En resumen, es lo más alejado de las condiciones del mundo real que un material puede llegar a estar.

Así es como realizaron también pruebas con agua de lluvia real y con agua de laboratorio modificada para imitar la acidez del agua de lluvia. Y los resultados fueron los mismos: las paredes reticulares que demoran el intercambio de información se formaron, creando las condiciones que podrían haber dado lugar a la vida.