El origen de la vida

Los biólogos alemanes han demostrado experimentalmente que las moléculas de ARN de transporte pueden haber sido un elemento importante en la evolución de las formas de vida tempranas. Bajo ciertas condiciones, son capaces de ensamblarse en unidades funcionales que reproducen información genética de manera exponencial.

La transmisión de información genética se realiza de manera secuencial: primero del ADN al ARN (este proceso se llama transcripción) y luego se realiza la síntesis de proteínas (traducción) en la matriz de ARN. En una operación conocida como replicación, las proteínas duplican la información genética codificada en las moléculas de ADN y almacenada en el núcleo de la célula, la distribuyen por igual entre las dos células hijas durante la división y el proceso se repite.

La paradoja del dogma central de la biología molecular es que ya en la primera etapa, los compuestos complejos de proteínas – enzimas actúan como catalizadores de la transcripción: en un área determinada, la doble hélice del ADN se desenrolla bajo la acción de las enzimas, y una de las cadenas se convierte en una matriz para construir la llamada matriz o ARN de información (ARNm), que luego participa en la traducción.

Es decir, y a nivel molecular, surge la eterna pregunta sobre el origen de la vida, lo que fue primario, el huevo o la gallina: las proteínas son necesarias para transmitir información genética, pero su síntesis depende de la transcripción.

Los biólogos de la Universidad Ludwig y Maximilian de Munich han demostrado experimentalmente por primera vez que pequeños cambios en las moléculas de ARN de transporte (ARNt) les permiten autoensamblarse en una unidad funcional que puede reproducir información.

Por lo tanto, según los científicos, el ARN de transporte, que actúa como intermediario entre el ARNm y las proteínas, podría haber sido un elemento clave en la evolución de las formas de vida tempranas: las moléculas de ARNt podrían interactuar de manera Autónoma para formar una especie de módulo de replicación capaz de replicar exponencialmente la información.

"Nuestra investigación sobre las formas tempranas de replicación molecular y nuestro descubrimiento de la conexión entre la replicación y la traducción nos acerca a la reconstrucción del origen de la vida", dijo Dieter Brown, uno de los autores del estudio, en un comunicado de Prensa.

Para que un sistema de este tipo funcione, se necesita un entorno de no equilibrio para iniciar los procesos físicos y químicos apropiados, según los científicos. Por lo tanto, todos sus experimentos involucraron una secuencia repetitiva de fluctuaciones de temperatura.

Cada experimento comenzó con una plantilla, una estructura de información que consta de dos tipos de secuencias de nucleótidos centrales. Los investigadores demostraron que bajo condiciones que cambian periódicamente, la estructura binaria de plantilla puede copiarse repetidamente. Tal mecanismo de replicación podría haber tenido lugar en un microsistema hidrotermal en la Tierra primitiva.

En particular, según los autores, un entorno favorable para tales ciclos de reacción podría haberse formado en rocas porosas en el fondo marino, donde las fluctuaciones naturales de temperatura están asociadas con las corrientes de convección.

Los científicos paleontólogos han descubierto fósiles parecidos a esponjas en arrecifes antiguos que tienen 890 millones de años. Si se confirman los resultados, este sería el hallazgo más antiguo de organismos vivos multicelulares en la Tierra.

Se cree que los primeros organismos multicelulares, que se pueden atribuir con certeza a los animales, aparecieron en la Tierra hace aproximadamente 635 millones de años, en ediacaria, el último período geológico del Proterozoico. Estamos hablando de vendobiontes, misteriosos organismos radialmente y bilateralmente simétricos que llevaban un estilo de vida sedentario o sedentario.

Sin embargo, algunos científicos creen que los primeros animales en la Tierra fueron esponjas – marinos Unidos al fondo multicelulares, que todavía están ampliamente distribuidos en todo el mundo.

Las esponjas fósiles más antiguas bien conservadas se conocen desde el período Cámbrico, que comenzó hace 541 millones de años, pero el análisis filogenético y los biomarcadores sugieren que las esponjas existían mucho antes, y en rocas sedimentarias de 750 millones de años, los científicos encontraron espículas de silicio, elementos del esqueleto mineralizado de esponjas.

La paleontóloga canadiense Elizabeth Turner, de la Universidad de Lawrence, descubrió fósiles extremadamente similares en estructura a las esponjas en antiguos arrecifes en el noroeste de Canadá. Los arrecifes pertenecen a estructuras bacterianas, están apilados con carbonato de calcio y tienen una edad de 890 millones de años.

En las muestras de roca, Turner identificó redes ramificadas de estructuras tubulares mineralizadas con calcita, un carbonato de calcio cristalino. La investigadora señaló que estas estructuras se parecen mucho al esqueleto fibroso de las esponjas córneas, que se utilizan hoy en día para producir esponjas de lavado.

El autor cree que estas estructuras pueden ser restos fosilizados de esponjas córneas que vivieron en arrecifes de carbonato durante otros 90 millones de años antes de que los niveles de oxígeno en la Tierra aumentaran a concentraciones que se consideran esenciales para mantener a los animales vivos.

Si se confirman las suposiciones del científico, resulta que la evolución de los primeros animales en nuestro planeta ocurrió independientemente de la oxigenación, la saturación de oxígeno en la atmósfera, y los primeros organismos pudieron sobrevivir a las glaciaciones globales más severas en la historia de la tierra del período criogénico, que ocurrió entre 720 y 635 millones de años atrás.

A juzgar por los resultados de la reconstrucción micropetrográfica, la esponja más antigua era un organismo similar a un gusano Unido, que medía desde los primeros milímetros hasta el centímetro, que vivía en la superficie o dentro de arrecifes construidos por cianobacterias calcificantes, fotosintetizadores.

La rareza de los hallazgos de esponjas de la edad neoproterozoica se explica por el hecho de que, muy probablemente, no tenían esqueletos mineralizados, silíceos o calcáreos, sino que consistían exclusivamente en compuestos de proteínas, esponjas o queratina. Por lo tanto, el científico cree que en los depósitos antiguos no es necesario buscar elementos del esqueleto, las espículas, sino las huellas de tejidos blandos que conservan la estructura. Los paleontólogos han encontrado tales estructuras antes, pero las han interpretado como colonias fósiles de algas o protozoos.