El ácido barbitúrico se posiciona como candidato a precursor molecular de la vida

El ácido barbitúrico ha sido señalado como posible precursor de las nucleobases o componentes del ADN y ARN encargados de codificar la información genética.

 

El ácido barbitúrico ha sido señalado como posible precursor de las nucleobases o componentes del ADN y ARN encargados de codificar la información genética. Un trabajo desarrollado en el Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) explica las posibilidades de supervivencia de este compuesto en una Tierra primigenia.

Para comprender el origen de las biomoléculas que componen los organismos vivos, un equipo del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) se ha dado a la tarea de estudiar la respuesta a la luz de sistemas estructuralmente similares a las nucleobases de ADN y ARN.

Estudios recientes han establecido las propiedades que estos precursores del material genético deben satisfacer para su supervivencia en las etapas primigenias de la vida en la Tierra, atendiendo a su disponibilidad, estabilidad o la capacidad para interaccionar entre sí.

De los cientos de moléculas estudiadas, únicamente dos cumplen con todos los criterios establecidos, siendo el ácido barbitúrico una de ellas. Ahora, a partir de simulaciones computacionales, el equipo de Inés Corral en la UAM ha investigado la respuesta de este compuesto a la radiación ultravioleta.

El ácido barbitúrico es un compuesto orgánico basado en la estructura de la pirimidina. Fue descubierto por el químico alemán Adolf von Baeyer en 1864 por la combinación de la urea y el ácido malogénico en una reacción de condensación.

Él ácido barbitúrico es el cabeza de serie de una numerosa clase de compuestos conocidos como barbitúricos que tienen propiedades depresoras del sistema nervioso central. Aunque el ácido barbitúrico en sí mismo no tiene actividad farmacológica.

Cuando una molécula absorbe luz tiende a perder este exceso de energía para volver a la situación de partida, lo que puede ocurrir de diversas maneras. Por un lado, es posible que emita la luz absorbida, lo que se conoce como fluorescencia o fosforescencia. También es posible que la molécula cambie su estructura y evolucione hasta otras especies, lo que se conoce como fotorreactividad.

Por último, están las especies fotoestables, que transforman toda la energía absorbida en calor, de modo que su estructura permanece intacta. Estas características son las deseables para las biomoléculas (o moléculas de la vida), ya que han permitido y permiten salvaguardar su integridad, especialmente en las etapas en las que se originó la vida en la Tierra, cuando las condiciones climáticas eran muy distintas a las actuales.

En concreto, en aquellas etapas no existía una capa de ozono en la atmósfera que bloquea la radiación ultravioleta, muy dañina para nuestro material genético.

Los resultados presentados demuestran que, en efecto, la exposición a la luz UV del ácido barbitúrico conduce a la disipación de la energía absorbida en forma de calor, sin que su estructura experimente cambios químicos.

“De acuerdo con nuestras simulaciones y otros trabajos experimentales, estos procesos tendrían lugar en escalas de tiempo ultrarrápidas, en el rango de picosegundos, la billonésima parte de un segundo”, apunta Inés Corral, cuyo grupo se especializa precisamente en estudiar la interacción entre las moléculas y la luz (fotoquímica y fotofísica).

“Este trabajo —concluye la investigadora— forma parte de una línea de investigación que pretende establecer cuáles son los factores electrónicos y estructurales que determinaron la superioridad de las cinco nucleobases que componen el ADN y el ARN, y que por tanto controlan la fotoestabilidad de la molécula de ADN tal y como la conocemos hoy en día”.

Cuando hablamos de biomoléculas o moléculas biológicas estamos hablando de todas aquellas moléculas propias de los seres vivos, ya sea como producto de sus funciones biológicas o como constituyente de sus cuerpos. Se presentan en un enorme y variado rango de tamaños, formas y funciones. Las principales biomoléculas son los carbohidratos, las proteínas, los lípidos, los aminoácidos, las vitaminas y los ácidos nucleicos.

El cuerpo de los seres vivos está conformado principalmente por combinaciones complejas de seis elementos primordiales: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S).

Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de todas las células que conforman a los organismos vivos. Cumplen funciones vitales de sostén, de regulación de procesos y de transporte de sustancias en cada una de las células que forman los tejidos, órganos y sistemas de órganos.

La falta de determinada biomolécula en algún organismo vivo puede provocar deficiencias y desequilibrios en su funcionamiento, provocando su deterioro o la muerte.

El trabajo, publicado en Physical Chemistry Chemical Physics, ha sido reconocido por parte de la revista como uno de los resultados más relevantes del año.

Referencia: 

Fernando Romeo-Gella. et al. A molecular insight into the photophysics of barbituric acid, a candidate for canonical nucleobases’ ancestor. physical chemistry chemical physics 2022. doi.org/10.1039/D1CP04987A

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

Continúa leyendo