El primer catalizador

Otra opinión sobre el origen de la vida se basa en los trabajos independientes de Sidney Altman, de la Universidad de Yale, y Thomas R. Cech, de la Universidad de Colorado, que compartieron en 1989 el premio Nobel de Química.

He aquí el principal problema sobre el origen de la vida que ha desconcertado a los bioquímicos. En todas las células vivas hay dos grupos fundamentales de compuestos. Uno es el ácido nucleico ADN (ácido desoxirribonucleico), que almacena con mucha eficacia la información genética y que fabrica gran número de moléculas, copias exactas de sí mismo, para transportar la información de célula a célula y de padres a hijos. El ADN se localiza en el núcleo de la célula, pero traspasa la información genética a otro tipo de ácido nucleico, el ARN. El ARN (ácido ribonucleico) puede rebasar el núcleo de la célula y desde el exterior supervisar la producción de numerosas moléculas proteicas.

Cada una de estas moléculas, que son muy numerosas, consta de una superficie única, y en ella se pueden producir algunas reacciones químicas con gran rapidez, que en situación normal se desarrollarían muy despacio. Las proteínas actúan como «enzimas» o «catalizadores» acelerando y controlando las reacciones químicas que hacen posible que las células y los organismos lleven a cabo todos los cambios complejos que los mantienen vivos.

Sin embargo, hay una pega. Las moléculas de ADN pueden almacenar la información genética con notable eficacia, pero no pueden actuar como catalizadores. Las proteínas son grandes catalizadores, pero no pueden almacenar la información genética, y una célula viva tiene que ser capaz de hacer ambas cosas.

Entonces, ¿cómo empezó la vida? ¿Se formaron algunas moléculas de ADN por la interacción fortuita de átomos y moléculas? En ese caso, esas moléculas podrían almacenar información genética y fabricar nuevas moléculas exactamente iguales a ellas, pero por sí mismas no podrían hacer nada. ¿Se formaron algunas moléculas de proteína por la interacción fortuita de átomos y moléculas? En ese caso, podrían catalizar reacciones, pero no podrían controlar la producción de otras moléculas como ellas y se extinguirían.

Entonces, ¿se formaron simultáneamente las moléculas de ADN y proteínas por una interacción fortuita? A lo mejor es pedir demasiadas coincidencias. Los científicos, entretanto, contemplan las dos posibilidades: el origen de las moléculas de ADN y el desarrollo de las proteínas a partir de ellas, o el origen de las moléculas de proteína y el desarrollo de las moléculas de ADN a partir de las primeras, y ninguno ha sido capaz de encontrar un guión verosímil de algún tipo.

Paradójicamente, sin embargo, cuando el ADN transmite la información al ARN, incluye gran cantidad de secuencias sin sentido (no se sabe por qué existen) que son recortadas en el ARN. Thomas Cech supuso que las secuencias sin sentido son recortadas por el efecto catalítico de ciertas proteínas, ya que se pensaba que sólo las proteínas eran catalizadores.

En 1982, trató de aislar el catalizador proteico o enzima específica que cortaba la secuencia. Poco a poco, se eliminaron todas las enzimas de la mezcla del ARN purificado de su secuencia sin sentido, y la purificación continuó. Finalmente, en una solución sin enzimas, las secuencias sin sentido eran recortadas de todas formas.

La única conclusión posible era que el propio ARN tenía propiedades catalíticas. Podía purificarse a sí mismo.

Sin embargo, ésta no era más que la primera etapa. Hasta entonces, se había observado al ARN actuar sobre sí mismo, pero sobre nada más. En 1983, Altman descubrió que otro ARN, llamado «ARN de transferencia», también tenía que ser purificado de secuencias sin sentido. Cosa que llevaba a cabo el ARN y no las proteínas.

El trabajo quedaba elaborado con tanta precisión que fue aceptado por los científicos casi de inmediato. La consecución de las investigaciones demostró que las moléculas de ARN podían catalizar una gran variedad de cambios químicos y se empezó a pensar en dichas moléculas como en un tipo de enzima. Puesto que ARN quiere decir «ácido ribonucleico», las moléculas de ARN catalítico se llamaron «ribozimas», y Cech y Altman compartieron el premio Nobel.

A partir de aquí, hay una posibilidad de visualizar el comienzo de la vida de manera que se eluda el punto muerto ADN frente a proteínas.

Supongamos que en algún momento, durante los primeros 1000 millones de años de existencia de la Tierra, se formaron moléculas de ARN, por la interacción fortuita de átomos y moléculas, bañados por la energía solar, la luz o la actividad volcánica. Las moléculas de ARN podían almacenar información genética y fabricar más moléculas copias de sí mismas. También podían catalizar varias reacciones, de manera que debió de formarse una especie de «vida de ARN» primitiva.

No obstante, las moléculas de ARN no son perfectas. Pequeños cambios químicos debieron de convertir algunas moléculas de ARN en moléculas de ADN. Éste no tendría efectos catalíticos, pero almacenaría la información genética con mucha más eficacia que el ARN. Las moléculas de ARN también podían producir proteínas que no almacenaran la información genética, pero son unos catalizadores mucho más eficaces que el ARN.

En consecuencia, una vida mucho más avanzada, compuesta de ADN y proteínas, se formaría y expulsaría a la primitiva vida de ARN. Aunque no del todo. Las moléculas de ARN siguen existiendo en las células actuales y cumplen funciones específicas.