13 de mayo de 2016
alcalorpolitico.com
“¿Qué es la vida, cuál es su origen? ¿Cómo han surgido los seres vivos que nos rodean? La respuesta a estas preguntas constituye uno de los problemas más grandes de las ciencias naturales. Consciente o inconsciente, todos los hombres, cualquiera que sea su nivel de desarrollo, se plantean estas preguntas y, mal o bien, les dan una respuesta.” Así comienza Aleksander Oparin su libro “El Origen de la Vida”, que publicó por primera vez en ruso en 1936. (1)
Así, este científico ruso, nos deja claro que desde entonces y desde mucho antes -sino es que desde siempre-, los seres humanos hemos buscado la respuesta a una de esas preguntas que caben en la categoría de “grandes misterios del universo”. Él mismo se interesó en buscar respuestas, utilizando sus conocimientos no sólo de biología, sino de química y astronomía.
Oparin afirmaba que dado que, respecto a composición, no existían diferencias fundamentales entre los organismos vivos y la materia inanimada, las características distintivas debían haber surgido como parte del proceso de evolución de la materia. A partir de lo que se sabía en su tiempo de las composiciónes atmosféricas de otros planetas del Sistema Solar, como la de Júpiter que tiene metano en abundancia, Oparin consideró que la joven Tierra en la que se gestó la vida, debía tener una atmósfera de ese tipo, con amoniaco, hidrógeno y agua, que consideraba, eran las materias primas para la evolución de la vida, mezcla que con el tiempo o bajo condiciones específicas había dado lugar a moléculas más complejas, y más complejas, formando finalmente sistemas microscópicos a partir de los cuales pudieron haber evolucionado las primeras células primitivas.
Fue el químico norteamericano Stanley Miller, quien diseñó un experimento en el que buscó probar, al menos en parte la teoría de Oparin. Junto con su asesor de doctorado, Harold Urey -que para entonces ya había ganado un Premio Nobel de Química por el aislamiento del agua pesada (2)- Miller realizó en 1952 un experimento en el que colocó dentro de un sistema aislado una mezcla gaseosa de metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua, la cual fue sometida a descargas eléctricas durante una semana, después de la cual pudieron saber que ocurrieron reacciones químicas que habían producido algunos aminoácidos, compuestos orgánicos complejos que son constituyentes estructurales y funcionales de la vida celular, con lo que se demostró que el planteamiento de Oparin, de un inicio químico de la vida, era una posibilidad.
Sin embargo, aunque así conseguimos acercarnos un poco más a una respuesta sobre el origen de la vida, el camino que hay entre una molécula de un aminoácido -por compleja que sea- a la existencia de células vivas capaces de replicarse, es todavía largo y en cierta forma, misterioso.
Aunque los biólogos de la evolución y bioquímicos tienen claro que lo que se busca es encontrar los caminos en los que aparecieron no solo los aminoácidos, sino otras moléculas que son también bloques constructores de la vida, como los que forman a los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, moléculas que contiene la información que codifica la vida.
Eso ha resultado por supuesto un arduo trabajo, pero justo esta semana tuvimos noticias de que tal vez nos den más respuestas. Un grupo de investigadores del Departamento de Química de la Universidad Ludwig-Maximilian, de Munich publican en el número más reciente de la revista especializada Science, los resultados de los experimentos con los cuales lograron obtener nucleósidos en el laboratorio, bajo condiciones similares a las propuestas para la Tierra primitiva de Oparin y Miller. (3)
Thomas Carrell y sus colegas obtuvieron a partir de moléculas simples como dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno, amoniaco y formaldehído, otras muchos más complejas: como la adenina y guanina que es parte indispensable tanto del ADN, como el ARN.
El ADN molécula de la vida por excelencia, que contiene la información genética codificada en sus dos hebras que forman una doble hélice, es muy parecida al ARN, que en composición muy similar, pero está formado por una sola hebra y contiene también información para autorreplicarse, pero además tiene instrucciones para llevar a cabo reacciones bióquimicas que dan lugar a proteínas y que son por supuesto muy importantes para los seres vivos. Tanto el ADN y el ARN están compuestos por la repetición de solo cuatro “letras” que son las moléculas que los forman: en el caso del ADN, adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T); el ARN en lugar de timina, tiene uracilo (U).
Hace siete años un grupo de químicos en el Reino Unido, encabezados por John Sutherland, habían logrado obtener en el laboratorio citosina (C) y uracilo (U), ahora con los resultados de Carrell y colaboradores, se han sumado adenina (A) y guanina (G), complentando las cuatro letras necesarias en el ARN. Este es un paso muy grande, pues en el camino que llevó a un montón de moléculas a ser células, se piensa que el ARN fue el predecesor de las funciones del ADN, con lo que así podríamos empezar a hallarnos en el camino correcto para encontrar una respuesta sobre el origen de la vida, que tal vez no es como imaginábamos.
Comentarios, preguntas y sugerencias en [email protected] o en twitter a @paux_gr
(1) El Origen de la Vida. A. I. Oparin, Editorial Akal https://books.google.com.mx/books?id=lNZPbLgd9OIC&pg=PA7&source=gbs_toc_r&cad=4#v=onepage&q&f=false
(2) En las moléculas de la llamada agua pesada, uno o ambos átomos de hidrógeno unidos al oxígeno, están sustituidos por átomos de deuterio un isótopo del hidrógeno, que tiene un peso molecular mayor, de ahí el nombre. https://es.wikipedia.org/wiki/Agua_pesada
(3) A high-yielding, strictly regioselective prebiotic purine nucleoside formation pathway; Sidney Becker, Ines Thoma, Amrei Deutsch, Tim Gehrke, Peter Mayer, Hendrik Zipse, Thomas Carell; Science (13 de mayo de 2016) http://science.sciencemag.org/content/352/6287/833
(4) Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions; Matthew W. Powner, Béatrice Gerland & John D. Sutherland; Nature (14 de mayo de 2009) http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7244/full/nature08013.html
Así, este científico ruso, nos deja claro que desde entonces y desde mucho antes -sino es que desde siempre-, los seres humanos hemos buscado la respuesta a una de esas preguntas que caben en la categoría de “grandes misterios del universo”. Él mismo se interesó en buscar respuestas, utilizando sus conocimientos no sólo de biología, sino de química y astronomía.
Oparin afirmaba que dado que, respecto a composición, no existían diferencias fundamentales entre los organismos vivos y la materia inanimada, las características distintivas debían haber surgido como parte del proceso de evolución de la materia. A partir de lo que se sabía en su tiempo de las composiciónes atmosféricas de otros planetas del Sistema Solar, como la de Júpiter que tiene metano en abundancia, Oparin consideró que la joven Tierra en la que se gestó la vida, debía tener una atmósfera de ese tipo, con amoniaco, hidrógeno y agua, que consideraba, eran las materias primas para la evolución de la vida, mezcla que con el tiempo o bajo condiciones específicas había dado lugar a moléculas más complejas, y más complejas, formando finalmente sistemas microscópicos a partir de los cuales pudieron haber evolucionado las primeras células primitivas.
Fue el químico norteamericano Stanley Miller, quien diseñó un experimento en el que buscó probar, al menos en parte la teoría de Oparin. Junto con su asesor de doctorado, Harold Urey -que para entonces ya había ganado un Premio Nobel de Química por el aislamiento del agua pesada (2)- Miller realizó en 1952 un experimento en el que colocó dentro de un sistema aislado una mezcla gaseosa de metano, amoniaco, hidrógeno y vapor de agua, la cual fue sometida a descargas eléctricas durante una semana, después de la cual pudieron saber que ocurrieron reacciones químicas que habían producido algunos aminoácidos, compuestos orgánicos complejos que son constituyentes estructurales y funcionales de la vida celular, con lo que se demostró que el planteamiento de Oparin, de un inicio químico de la vida, era una posibilidad.
Sin embargo, aunque así conseguimos acercarnos un poco más a una respuesta sobre el origen de la vida, el camino que hay entre una molécula de un aminoácido -por compleja que sea- a la existencia de células vivas capaces de replicarse, es todavía largo y en cierta forma, misterioso.
Aunque los biólogos de la evolución y bioquímicos tienen claro que lo que se busca es encontrar los caminos en los que aparecieron no solo los aminoácidos, sino otras moléculas que son también bloques constructores de la vida, como los que forman a los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, moléculas que contiene la información que codifica la vida.
Eso ha resultado por supuesto un arduo trabajo, pero justo esta semana tuvimos noticias de que tal vez nos den más respuestas. Un grupo de investigadores del Departamento de Química de la Universidad Ludwig-Maximilian, de Munich publican en el número más reciente de la revista especializada Science, los resultados de los experimentos con los cuales lograron obtener nucleósidos en el laboratorio, bajo condiciones similares a las propuestas para la Tierra primitiva de Oparin y Miller. (3)
Thomas Carrell y sus colegas obtuvieron a partir de moléculas simples como dióxido de carbono, cianuro de hidrógeno, amoniaco y formaldehído, otras muchos más complejas: como la adenina y guanina que es parte indispensable tanto del ADN, como el ARN.
El ADN molécula de la vida por excelencia, que contiene la información genética codificada en sus dos hebras que forman una doble hélice, es muy parecida al ARN, que en composición muy similar, pero está formado por una sola hebra y contiene también información para autorreplicarse, pero además tiene instrucciones para llevar a cabo reacciones bióquimicas que dan lugar a proteínas y que son por supuesto muy importantes para los seres vivos. Tanto el ADN y el ARN están compuestos por la repetición de solo cuatro “letras” que son las moléculas que los forman: en el caso del ADN, adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T); el ARN en lugar de timina, tiene uracilo (U).
Hace siete años un grupo de químicos en el Reino Unido, encabezados por John Sutherland, habían logrado obtener en el laboratorio citosina (C) y uracilo (U), ahora con los resultados de Carrell y colaboradores, se han sumado adenina (A) y guanina (G), complentando las cuatro letras necesarias en el ARN. Este es un paso muy grande, pues en el camino que llevó a un montón de moléculas a ser células, se piensa que el ARN fue el predecesor de las funciones del ADN, con lo que así podríamos empezar a hallarnos en el camino correcto para encontrar una respuesta sobre el origen de la vida, que tal vez no es como imaginábamos.
Comentarios, preguntas y sugerencias en [email protected] o en twitter a @paux_gr
(1) El Origen de la Vida. A. I. Oparin, Editorial Akal https://books.google.com.mx/books?id=lNZPbLgd9OIC&pg=PA7&source=gbs_toc_r&cad=4#v=onepage&q&f=false
(2) En las moléculas de la llamada agua pesada, uno o ambos átomos de hidrógeno unidos al oxígeno, están sustituidos por átomos de deuterio un isótopo del hidrógeno, que tiene un peso molecular mayor, de ahí el nombre. https://es.wikipedia.org/wiki/Agua_pesada
(3) A high-yielding, strictly regioselective prebiotic purine nucleoside formation pathway; Sidney Becker, Ines Thoma, Amrei Deutsch, Tim Gehrke, Peter Mayer, Hendrik Zipse, Thomas Carell; Science (13 de mayo de 2016) http://science.sciencemag.org/content/352/6287/833
(4) Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions; Matthew W. Powner, Béatrice Gerland & John D. Sutherland; Nature (14 de mayo de 2009) http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7244/full/nature08013.html