El mundo del ARN


Somos máquinas supervivientes, robots ciegamente programados para preservar moléculas egoístas a las que llamamos genes
Richard Dawkins

La biología actual explica la vida a partir del surgimiento de estructuras químicas organizadas capaces de autorreplicarse. La hipótesis aceptada comúnmente indica que la información que capacita este proceso está contenida en genes dentro de las moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN), una estructura compleja y versátil conformada en forma de doble hélice que guarda las instrucciones codificadas facilitadoras del desarrollo y el funcionamiento de los seres vivos. El ADN es un polinucleótido, un polímero de nucleótidos integrados individualmente por un glúcido (desoxirribosa), una base nitrogenada (adenina, timina, citosina o guanina) y un grupo fosfato. Según el dogma central de la biología molecular, el ADN se transcribe en un ARN mensajero (una forma de ácido ribonucleico, más simple que el ADN) que, a su vez, se traduce en una proteína, una macromolécula de aminoácidos que ejecuta la acción celular señalada. Otras moléculas orgánicas llamadas enzimas asumen un papel primordial en el proceso, dado que catalizan las reacciones químicas que intervienen.

Desde los inicios de la ciencia de la era moderna se han ofrecido diversas explicaciones sobre cómo pudo llegarse a este conjunto tan complejo y exitoso de mecanismos biológicos. Las distintas perspectivas aportadas por las disciplinas de la biología molecular (las “ómicas” como la genómica y la metabolómica) coinciden en que todas las células conocidas, de bacterias, arqueas y eucariotas (hongos, plantas y animales), proceden de un antepasado común, una célula ancestral conocida como LUCA (del inglés last universal common ancestor). Ahora bien, ¿cómo apareció LUCA?

Una de las primeras hipótesis manejadas presuponía la existencia de una “sopa primordial” en unas condiciones benignas que habrían facilitado la formación de las macromoléculas químicas autoorganizadas sobre las que se edifica la vida. A mediados del siglo XX, diversos investigadores recrearon esas supuestas condiciones iniciales y lograron sintetizar aminoácidos, componentes esenciales de la vida, lo que parecía alimentar la idea de que esta hubiera surgido accidentalmente en un momento muy concreto del pasado. Hoy se sabe que en meteoritos, cometas y nubes de gas interplanetarias existen moléculas prebióticas, aptas para experimentar reacciones químicas precursoras de la aparición de los organismos vivos.

En este marco de existencia de moléculas y condiciones favorables y suponiendo un suceso accidental primigenio del que surgió LUCA, la estructura y el funcionamiento del ADN y su cohorte se antojaban demasiado complejos. Prosperó entonces una idea alternativa que propugnaba un escenario previo más sencillo: el mundo del ARN. Esta molécula pudo ser un componente central de los primeros sistemas autorreplicantes, ya que posee la capacidad de catalizar su propia síntesis sin necesidad de proteínas ni de ADN. Los defensores de este mundo alternativo primigenio argumentan que la estructura celular actual de ADN-proteínas no fue la original, sino que procedió de un esquema basado exclusivamente en el ARN al que sustituyó con el paso de los eones por ser más estable como repositorio de los genes y más rentable en términos energéticos. Huelga decir que no todos los expertos comparten esta idea.

En cualquier caso, persiste una pregunta sin respuesta: ¿dónde tuvo lugar la aparición de los primeros microorganismos? Una hipótesis muy antigua, la panespermia, sugiere que la vida se inseminó directamente desde el cosmos, a bordo de cometas, meteoritos y otros visitantes cósmicos asiduos de nuestro planeta. Hasta ahora, ninguna investigación en astrobiología ha encontrado rastros de vida en estos objetos, aunque sí moléculas prebiológicas.

Por otra parte, los investigadores actuales sostienen que las condiciones de la superficie terrestre hace casi 4.000 millones de años, cuando presumiblemente se inició la vida, eran muy hostiles para los procesos que se consideran verosímiles: la corteza terrestre soportaba temperaturas elevadísimas y una letal irradiación ultravioleta de los rayos solares, apenas tamizada por la tenue atmósfera. Por ello muchos apuntan a las profundidades del océano, a las chimeneas hidrotermales que rasgan la corteza submarina como emanaciones del magma volcánico interior, ambientes mucho más acogedores para el advenimiento al mundo de LUCA, la primera y auspiciosa forma de vida en la Tierra.

Referencias:
El profesor del CSIC Emilio Muñoz ha investigado y disertado sobre las hipótesis vigentes del origen de la vida y el mundo del ARN. Se recomienda un artículo editorial escrito por él en 2010 para la Fundación Instituto Roche (https://www.institutoroche.es/biotecnologia/53/confluencia_entre_omicas_y_teorias_sobre_el_origen_de_la_vida_un_caso_de_evolucion_convergente). Otra fuente de interés es el documental sobre las moléculas de la vida consultable en YouTube en la dirección https://www.youtube.com/watch?v=Iyf-WGxpwdQ.