Unas moléculas autorreplicantes nos enseñan sobre el origen de la vida
Los científicos del proyecto de 1,5 millones de euros de cinco años REPLI se propusieron investigar cómo las moléculas autorreplicantes adquieren los aspectos presentes en las formas de vida. Esas moléculas podrían servir como un modelo simple de los procesos fundamentales que tienen lugar en la formación de las especies. También podría significar que la diversidad ecológica en biología podría originarse a nivel molecular. «Pudimos observar que el comportamiento de las moléculas replicantes de sistemas aún sin vida es muy similar a lo que se observa en sistemas biológicos», explicó el coordinador del proyecto Sijbren Otto, profesor de Química de Sistemas de la Universidad de Groningen, que agregó que «una de las preguntas fundamentales planteadas, al menos en parte, en nuestra investigación es el origen de la vida». El equipo de REPLI encontró que un grupo de moléculas replicadoras, encontradas fortuitamente, sufren mutación espontánea. «La forma autorreplicante más simple es una sola molécula que produce copias exactas de sí misma. En la evolución se necesitan copias cuyas estructuras son algo diferentes a la molécula original. Son mutaciones que podemos desarrollar en el laboratorio», explicó el profesor Otto. «Lo observamos en tiempo real a nivel molecular, una vez formado un grupo de mutantes, un poco más tarde se desarrolló un segundo grupo a partir del primero mediante un proceso que podría compararse a la aparición de especies nuevas en biología». El equipo encontró que los dos grupos diferenciados de moléculas compiten por dos diferentes elementos básicos o subcomponentes que forman las moléculas, que podría compararse a los procedimientos por los cuales los animales compiten por el alimento. Impacto ambiental sobre la estructura molecular Otro hallazgo fue que la estructura molecular depende del ambiente del replicador. «Podría compararse con la adaptación biológica», explicó el profesor Otto. «En la evolución biológica, los organismos se adaptan a los cambios ambientales y se observa un comportamiento similar a nivel muy básico con las moléculas replicadoras». El equipo de trabajo investigó las teorías asociadas a la extinción con experimentos con sistemas de flujo, con el flujo entrante de los elementos básicos de los propios replicadores, combinado simultáneamente con el flujo saliente del mismo volumen de replicadores por unidad de tiempo, de forma de mantener constante el volumen total. «Si los replicadores de la muestra se autogeneran a una mayor velocidad de la que son eliminados del sistema podrán mantenerse. De lo contrario, desaparecen y se extinguen», observó el profesor Otto, añadiendo «la dura realidad es que la evolución solamente opera si hay vida y muerte». Hacia formas de vida primitiva La mayor parte del trabajo de laboratorio se realizó con moléculas de péptidos con hasta cuarenta aminoácidos. «Pero los principios podrían aplicarse a otras clases de moléculas. El único requerimiento es que las moléculas deben ensamblarse entre sí formando estructuras más grandes», explicó el profesor Otto. ERC ha autorizado un subsidio de 2,5 millones de euros por un período de seguimiento de cinco años a partir de septiembre de 2017 para continuar esta investigación en el marco del proyecto Steps Towards the Novo Life.«El objetivo final será que las moléculas autorreplicantes se conviertan en sistemas de vida primitiva», explicó el profesor Otto. «El nivel de sofisticación y complejidad actual de los sistemas vivos supuso miles de millones de años de evolución. Cualesquiera sean las condiciones que utilicemos en el laboratorio en nuestros años de vida no podrán compararse con esta realidad. No obstante, esperamos que reflejen la esencia, la mínima expresión resumida de la vida o de su origen».
Palabras clave
REPLI, evolución, biología, bioquímica, biología molecular
