¿Fue el ARN el primer material para la vida en la Tierra?

Un grupo de científicos de la Foundation for Applied Molecular Evolution ha descubierto que el ácido ribonucleico (ARN), análogo del ADN (ácido desoxirribonucleico) que probablemente fue el primer material genético para la vida, se forma espontáneamente en el vidrio de lava basáltica.

 

El descubrimiento del ARN comenzó con el descubrimiento de los ácidos nucleicos por Friedrich Miescher en 1868. 

El ARN, o ácido ribonucleico, es un ácido nucleico similar en estructura al ADN pero con algunas diferencias sutiles. La célula utiliza el ARN para una serie de tareas diferentes; una de estas moléculas se llama ARN mensajero o ARNm. Y es la molécula de ácido nucleico cuya traducción transfiere información del genoma a las proteínas.

Las células elaboran varias formas diferentes de ARN y cada forma cumple una función específica en la célula. Muchas formas de ARN cumplen funciones relacionadas con las proteínas. El ARN también es el material genético de algunos virus en lugar del ADN. El ARN se puede producir en el laboratorio y se usa en muchos estudios de investigación.

Según un estudio publicado recientemente, los científicos sugieren una  hipótesis donde afirman que el ARN se forma espontáneamente en el vidrio de lava basáltica y que además esto podría tener grandes implicaciones para determinar el origen de la vida tanto en la Tierra como también Marte. Sin embargo, muchos consideran que la estructura del ARN, una vez llamada "la pesadilla de un químico prebiótico", es demasiado compleja para haber surgido espontáneamente.

De acuerdo a la investigación, este tipo de vidrio abundaba en la Tierra hace 4 350 millones de años y, actualmente, basaltos similares de esta antigüedad pueden ser encontrados en la superficie de Marte.

"Las comunidades científicas que estudian los orígenes de la vida han divergido en los últimos años. Una comunidad revisa las preguntas clásicas con esquemas químicos complejos que requieren una química difícil y que es realizada por químicos expertos", comentó Steven Benner, coautor del estudio.

Sin embargo, precisamente debido a la complejidad de esta química, no es posible explicar cómo se originó realmente la vida en la Tierra. Por el contrario, la nueva investigación adopta un enfoque más simple y muestra que las moléculas largas de ARN, de 100 a 200 nucleótidos de longitud, se forman cuando los nucleósidos trifosfatos no hacen más que filtrarse a través del vidrio basáltico.

"El vidrio basáltico estaba en todas partes en la Tierra. Durante varios cientos de millones de años después de la formación de la Luna, los impactos frecuentes, junto con abundante vulcanismo en el joven planeta, formaron lava basáltica fundida, la fuente del vidrio basáltico. Los impactos también evaporaron el agua para formar tierra seca, proporcionando acuíferos donde podría haberse formado el ARN", explicó Stephen Mojzsis científico de la Tierra que también participó en el estudio.

Los mismos impactos también generaron níquel, que el equipo demostró que proporciona trifosfatos de nucleósidos a partir de nucleósidos y fosfato activado, que también se encuentran en el vidrio de lava. El borato, también del basalto, controla la formación de esos trifosfatos.

Los mismos impactadores que formaron el vidrio también redujeron transitoriamente la atmósfera con sus núcleos metálicos de hierro y níquel. Las bases de ARN, cuyas secuencias almacenan información genética, se forman en tales atmósferas. El equipo de investigadores había demostrado previamente que los nucleósidos se forman mediante una simple reacción entre la ribosa fosfato y las bases de ARN.

"La belleza de este modelo es su simplicidad. Los estudiantes de secundaria pueden probarlo en la clase de química", dijo Jan Pacek, quien no participó en este estudio, pero desarrolló un instrumento para detectar polímeros genéticos alienígenas en Marte: "Mezclé los ingredientes, esperé unos días y detecté el ARN", añadió.

"Quedan cuestiones importantes", advirtió Benner. "Todavía no sabemos cómo todos los componentes básicos del ARN llegaron a tener la misma forma general, una relación conocida como homoquiralidad", agregó. Asimismo, los enlaces entre los nucleótidos pueden ser variables en el material sintetizado sobre vidrio basáltico.

Marte es relevante para este anuncio porque los mismos minerales, vidrios e impactos también estuvieron presentes en el Planeta Rojo. Sin embargo, Marte no ha sufrido la deriva continental y la tectónica de placas que enterraron la mayoría de las rocas de la Tierra hace más de 4.000 millones de años. Por lo tanto, las rocas del momento relevante permanecen en la superficie de Marte y las misiones recientes en suelo marciano han encontrado todas las rocas necesarias, incluido el borato.

"Si la vida surgió en la Tierra a través de este camino simple, entonces probablemente también surgió en Marte. Esto hace que sea aún más importante buscar vida en Marte, tan pronto como podamos", concluyó Benner.

Referencia:

Craig A. Jerome. et al. Catalytic Synthesis of Polyribonucleic Acid on Prebiotic Rock Glasses. Mary Ann Liebert, Inc 2022. doi.org/10.1089/ast.2022.0027

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.

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