La primera etapa en la síntesis de la vida

Tres científicos del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), Julius Rebek, Tjama Tjivikua y Pablo Ballester, han producido recientemente una molécula sintética que presenta una característica clave de las propiedades de los sistemas vivos, lo cual puede proporcionar un indicio de cómo se originó la vida en la Tierra.

Todas las formas de vida pueden multiplicarse o «reproducirse». Los seres humanos tienen hijos; otras formas vivas, de la más complicada a la más sencilla, también tienen descendencia. Incluso los organismos unicelulares pueden dividirse en dos, formando dos células donde sólo había una. Esto se cumple en todos los organismos, hasta en los más pequeños de todos, las bacterias.

Lo que lo hace posible son los ácidos nucleicos que contienen todas las formas vivas, de símbolo ADN y ARN, siendo el primero el más importante. Ambos dirigen la formación de las enzimas que mantienen la química celular en funcionamiento y a todos los organismos vivos.

Los ácidos nucleicos tienen la capacidad de «replicación». Están formados por largas cadenas de unidades, llamadas «nucleótidos». Un ácido nucleico puede atraer a nucleótidos aislados presentes en el fluido celular y alinearlos en el orden preciso, de manera que se combinen para formar un segundo ácido nucleico exactamente igual al primero. Así, hay un suministro continuo de ácidos nucleicos nuevos para las células y organismos nuevos. La replicación de los ácidos nucleicos es el proceso clave de la formación de todos los organismos vivos.

El ácido nucleico replicante se encuentra en pequeñas estructuras llamadas «cromosomas» presentes en el núcleo celular. Hay algunas formas de vida llamadas «virus» que son todavía más pequeñas que las bacterias y que parecen cromosomas libres. Una vez que un virus ha penetrado en una célula puede replicarse a sí mismo repetidas veces.

Pero ¿cómo empezó el proceso?

Los biólogos están convencidos de que los organismos vivos han evolucionado lentamente a lo largo de los 4500 millones de años de existencia de la Tierra. Alrededor de 1000 millones de años después de que se formara la Tierra, aparecieron las primeras formas de vida en forma de células bacterianas, y durante 2000 millones de años constituyó la vida sobre el planeta. Después evolucionaron células más complejas, a las que siguieron los organismos «pluricelulares». Sabemos todo esto gracias a los estudios amplios y detallados no sólo de las formas de vida actuales, sino también de los «fósiles» abandonados por los organismos muertos hace mucho tiempo.

No obstante, todos estos organismos, hasta los más pequeños, contienen ácidos nucleicos. Las moléculas de ácido nucleico de los organismos sencillos son tan complicadas como las de los más complejos, y están formadas por cadenas de hasta varios miles de nucleótidos. Pero ¿cómo se formó la primera molécula de ácido nucleico?

En realidad no lo sabemos. Lo que hace más difícil encontrar una explicación es que, para replicarse, los ácidos nucleicos necesitan utilizar enzimas, pero las enzimas existen gracias a los ácidos nucleicos que dirigen su formación. Ninguno de los dos puede hacer su trabajo en los tejidos vivos sin el otro, así que ¿cuál fue primero?

Los ácidos nucleicos evolucionaron probablemente en los primeros 1000 millones de años de existencia de la Tierra, pero no ha quedado ninguna huella de este proceso.

Esto es lo que pudo haber sucedido: las moléculas que existían cuando la Tierra era joven, pequeñas y muy abundantes -agua, metano, amoniaco, dióxido de carbono y otras- se combinaron entre sí (utilizando la energía solar o el calor volcánico) para formar otras mayores y más complejas. Con el tiempo se desarrolló una con la capacidad de replicarse sin la ayuda de enzimas. Al replicarse a sí misma, a lo mejor con torpeza, a veces reproducía versiones ligeramente más complejas que se podían replicar con mayor eficacia y que incluso podían dirigir la formación de enzimas. Entonces, estas enzimas podrían cooperar en el proceso haciendo mucho más eficaz la replicación y, de esta manera, nació la primera y más sencilla forma de vida.

Pero ¿cuál fue este primer compuesto tan sencillo que pudo experimentar replicación sin ayuda de las enzimas? Puede que ya no exista en la Tierra, pero no hay duda de que los químicos podrían fabricarlo en el laboratorio.

Rebek y su equipo han creado un compuesto llamado «éster triácido de aminoadenosina» que parece contener esta propiedad. Se compone de dos partes. La primera parece un nucleótido (llamémosle A) y la segunda (llamémosle B) no tiene ninguna relación. Las dos pueden unirse para formar A-B.

Si A-B es rodeado de moléculas aisladas de A y B, la parte A de A-B atrae a una B, mientras que la parte B atrae a una A.

Los A y B atraídos se unen a su vez a A-B y después se relacionan entre sí para formar B-A. Entonces las dos partes de la molécula combinada se separan y originan dos moléculas de A-B. Cada una de ellas puede sufrir de nuevo el mismo proceso y al final, la solución aparece llena de gran cantidad de moléculas A-B.

Ésta es la primera vez que se ha encontrado capacidad de replicación en una molécula mucho más sencilla que un ácido nucleico. El proceso es lento y torpe comparado con la velocidad deslumbrante a la que funcionan los ácidos nucleicos, pero este compuesto sencillo, el éster triácido de aminoadenosina, no necesita enzimas para hacer su trabajo. ¿Apareció en la Tierra hace mucho tiempo un compuesto parecido a éste y evolucionó a ácido nucleico? ¡Quizá!