Los científicos por primera vez han encontrado pruebas sólidas de que el ARN y el ADN podrían haber surgido del mismo conjunto de moléculas precursoras incluso antes de que la vida evolucionara en la Tierra hace unos cuatro mil millones de años.
El descubrimiento, publicado el 1 de abril en Química de la naturaleza , sugiere que los primeros seres vivos en la Tierra pueden haber utilizado tanto ARN como ADN, como lo hacen ahora todas las formas de vida basadas en células. En contraste, la visión científica predominante, la hipótesis del "Mundo de ARN", es que la vida tempranalas formas se basaron exclusivamente en ARN, y solo más tarde evolucionaron para hacer y usar ADN.
"Estos nuevos hallazgos sugieren que puede no ser razonable que los químicos se guíen tanto por la hipótesis del mundo del ARN al investigar los orígenes de la vida en la Tierra", dice el investigador co-principal Ramanarayanan Krishnamurthy, PhD, profesor asociado de química enInvestigación Scripps.
Krishnamurthy y su laboratorio trabajaron en el estudio con el laboratorio de John Sutherland, DPhil, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido en Cambridge, como parte de la Colaboración de la Fundación Simons con sede en Nueva York sobre los orígenes de la vida.
ARN ácido ribonucleico y ADN ácido desoxirribonucleico son químicamente muy similares, pero los químicos nunca han podido mostrar cómo uno podría haberse convertido en otro en la Tierra primitiva, excepto con la ayuda de enzimas producidas por los primerosdebido a esta falta de una ruta química prebiótica o "prebiótica" demostrada que conecta el ARN al ADN, los investigadores en este campo se han inclinado a pensar que el ARN más simple y versátil fue la base paralas primeras formas de vida, o al menos para una etapa temprana de la vida antes de la aparición del ADN. El ARN puede almacenar información genética como el ADN puede, es capaz de catalizar reacciones bioquímicas como las enzimas proteicas, y de lo contrario probablemente podría haber funcionadolas tareas biológicas básicas que habrían sido necesarias en las primeras formas de vida.
Aunque los investigadores del origen de la vida en las últimas décadas han llegado a adoptar la hipótesis del Mundo del ARN, Sutherland, Krishnamurthy, Jack Szostak de Harvard y otros han acumulado evidencia de que el ARN y el ADN pueden haber surgido más o menos de una vez en el primeroformas de vida.
En un estudio publicado en 2017, por ejemplo, Krishnamurthy y sus colegas de Scripps Research identificaron un compuesto que posiblemente estaba presente en la Tierra prebiótica y podría haber realizado la tarea crucial de vincular los bloques de construcción de ARN en cadenas de ARN más grandes, en forma de cadena- y podría haber hecho lo mismo para los bloques de construcción de ADN y proteínas.
En el nuevo estudio, los científicos combinaron ideas de esa investigación con hallazgos recientes de Sutherland y su laboratorio sobre un compuesto llamado tiouridina. Este último probablemente estaba presente en la Tierra antes de que surgiera la vida, y podría haber sido un precursor químico del edificio de nucleósidosbloques de ARN tempranos. El equipo demostró que en unos pocos pasos de reacción química, que podrían haber ocurrido en un mundo prebiótico, podrían convertir este precursor de un bloque de construcción de ARN en un bloque de construcción de ADN: la desoxiadenosina, queforma la letra "A" en el moderno código de ADN de cuatro letras. Alternativamente, podrían convertir la tiouridina en desoxirribosa, que está muy estrechamente relacionada con la desoxiadenosina y también puede haber sido un precursor de los primeros componentes básicos del ADN.
El hallazgo debería facilitar a los científicos aceptar la posibilidad de que el ADN y el ARN surgieran juntos y se incluyeran en las primeras formas de vida. Algunos investigadores, incluido Sutherland, han sugerido que el ARN y el ADN podrían incluso haberse mezclado para formar los primeros genesNo se sabe que este organismo ocurra naturalmente ahora, pero un artículo reciente de Peter Schultz, PhD y colegas de Scripps Research describió una bacteria diseñada que puede sobrevivir con genes hechos de una mezcla de ARN / ADN.
Krishnamurthy sospecha que, independientemente de la vida, ARN y ADN con sus respectivas fortalezas y deficiencias se habrían clasificado rápidamente en la división bastante estricta del trabajo que se observa en todas las células hoy en día: ADN para el almacenamiento estable a largo plazo de información genética, yARN para su propio conjunto especial de tareas, incluido el almacenamiento a corto plazo y el transporte de información genética y la fabricación de proteínas.
"Existe el comienzo de una comprensión en el campo de que el ARN y el ADN podrían haberse mezclado inicialmente pero luego separados según las cosas que mejor hacen", dice Krishnamurthy.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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