Unos modelos celulares sintéticos ayudan a los científicos a estudiar los orígenes de la vida
El fenómeno de la autorreplicación se ha estudiado ampliamente, no solo porque podría explicar cómo empezó la vida, sino porque desempeña un papel decisivo en los procesos biológicos cotidianos, ya que ayuda a garantizar la auto sostenibilidad delos sistemas biológicos. «Todavía no se comprende bien la forma en que los sistemas químicos de materiales muy sencillos pueden convertirse en autocatalíticos ni el grado de complejidad que pueden adquirir estos sistemas “sencillos”», comenta Stephen Fletcher, coordinador del proyecto Autocat y catedrático de Química en la Universidad de Oxford (Reino Unido).
Sistemas autorreplicantes
Para abordar esta laguna de conocimientos, Fletcher se propuso desarrollar modelos sencillos de células que se autorreplicaran a fin de estudiar lo que sucede cuando las moléculas químicas intervienen en los sistemas. Al utilizar dos componentes básicos químicos sencillos para producir productos más complejos, que luego generaron estructuras primitivas parecidas a las células, fue capaz de arrojar luz sobre cómo funcionan estos procesos. Estos modelos permitieron a Fletcher y su equipo estudiar los procesos relacionados con cómo la vida podría haber empezado de nuevas formas y permitir así que la química se convirtiera en biología hace miles de millones de años. «Básicamente, lo que hemos hecho es un trabajo de detectives», explica Fletcher. «Mezclamos distintas moléculas para ver si podríamos desarrollar estos sistemas complejos autorreplicantes». Un gran paso adelante se dio gracias a la capacidad de crear sistemas autorreplicantes cuyo funcionamiento se asemeja mucho al de los sistemas biológicos. A continuación, el equipo mantuvo estos sistemas en un estado consumidor de energía, al que los científicos llaman fuera de equilibrio. «Fuimos capaces de crear unos modelos de protocélulas autorreplicantes más avanzados que los que habíamos visto anteriormente», añade Fletcher.
Modelos biológicos realistas
Fletcher señala que Autocat ha evolucionado con el tiempo. Si bien el proyecto ha realizado progresos a la hora de comprender mejor la autocatálisis, el desarrollo de sistemas sintéticos fuera de equilibrio ha generado nuevas oportunidades de investigación. «Ahora podemos examinar lo que sucede si estos sistemas tienen que competir entre ellos por recursos o componentes básicos», apunta Fletcher. «¿Predomina un producto; existe un mecanismo de selección? Si es así, ¿por qué sucede?». Además, la investigación llevó a Fletcher a comprender el beneficio que conlleva el desarrollo de modelos biológicos que reproducen con más precisión la vida. «Las reacciones autocatalíticas son una forma verdaderamente rápida de obtener un producto», señala el investigador. «Simplemente crean, crean, crean». «Pero la vida no es realmente así», añade. «Las personas nacen, viven y luego mueren. Nuestras células funcionan igual, no se replican indefinidamente». El proyecto Autocat ha puesto a Fletcher y su equipo a la vanguardia del desarrollo de modelos reproductivos funcionales que reflejan con mayor precisión lo que sucede en la biología. Y explica: «Antes, nos limitábamos a intentar imitar la replicación. Ahora intentamos aprovechar el consumo de energía e imitar otros fenómenos biológicos más complejos». Fletcher señala que, hoy en día, hay toda una comunidad investigadora dedicada a estudiar los sistemas fuera de equilibrio. «Lo bueno de la subvención del Consejo Europeo de Investigación (CEI) fue que muy poco de lo que estamos haciendo en la actualidad figuraba en nuestra solicitud original», revela Fletcher. «Sin embargo, fuimos capaces de sacar nuestro proyecto adelante y mantenernos a la vanguardia de un campo innovador. Nunca habríamos podido lograrlo sin la subvención del CEI».
Palabras clave
Autocat, biológico, autocatalítico, químico, célula, vida, moléculas, energía, reproducción
