Los científicos proponen la clase de química que lleva a la vida

Antes de que emergiera la vida en la Tierra, un tipo primitivo de metabolismo o una maquinaria duplicadora similar al ARN debe haber creado el marco adecuado – o eso piensan los expertos. ¿Pero qué precedió a estos pasos previos a la vida?

Un par de científicos de la UCSF ha desarrollado un modelo que explica cómo unos simples procesos físicos y químicos pueden haber tendido hacia la fundación de la vida. Como todos los modelos útiles pueden probarse y describen cómo puede hacerse esto. Su modelo está basado en simples y bien conocidas leyes de la física y la química.

El trabajo aparece en la edición on-line de esta semana en “The Proceedings of the National Academy of Sciences”. (http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0703522104v1)

La idea básica es que los principios simples de las interacciones químicas permiten un tipo de selección natural a microescala: las enzimas pueden cooperar y competir unas con otras en formas simples, llevando a ordenaciones que pueden convertirse en estables, o “cerradas”, dice Ken Dill, doctor, y autor senior del artículo además de profesor de química farmacéutica en la UCSF.

Los científicos comparan estos procesos químicos de “búsqueda, selección y memoria con otro proceso bien estudiado: diferentes rangos de neuronas disparándose en el cerebro llevan a nuevas conexiones entre neuronas y finalmente a madurar el patrón de cableado cerebral. De forma similar, las hormigas sociales primero buscan de forma aleatoria, luego descubren la comida, y finalmente construyen una memoria a corto plazo para toda la colonia usando huellas químicas.

También comparan los pasos químicos con los principios de la evolución de Darwin: la selección aleatoria de los rasgos de diferentes organismos, selección de los rasgos más adaptativos, y luego la herencia de los rasgos mejor adaptados al entorno (y presumiblemente la desaparición de aquellos rasgos menos adaptativos).

Como estos procesos más obvios, las interacciones químicas del modelo involucran competición, cooperación, innovación y preferencia por la consistencia, dicen.

El modelo se centra en las enzimas que funcionan como catalizadores – compuestos que aceleran en gran medida las reacciones sin verse ellas mismas modificadas en el proceso. Los catalizadores son muy comunes en los sistemas vivos así como en los procesos industriales. Muchos investigadores creen que los primeros catalizadores primitivos sobre la Tierra no fueron mucho más complicados que las superficies de arcillas u otros minerales.

En su forma más simple, el modelo demuestra cómo dos catalizadores en una solución, A y B, cada uno catalizando una reacción diferente, podría terminar formando lo que los científicos llaman un complejo, AB. El factor decisivo es el relativo a la concentración delos compañeros deseados. El proceso podría ser algo así: El catalizador A produce un compuesto químico que usa el catalizador B. Ahora, dado que B normalmente busca este compuesto, en algunas ocasiones B se verá atraído hacia A – si el compuesto deseado no está disponible de otra forma en las cercanías. Como resultado, A y B se aproximarán formando un complejo.

La palabra “complejo” es clave dado que muestra cómo simples interacciones químicas, con pocos elementos, y siguiendo las leyes básicas de la química, pueden llevar a una nueva combinación de moléculas de mayor complejidad. El surgimiento de la complejidad – ya sea en sistemas neuronales, sistemas sociales, o la evolución de la vida, o todo el universo – ha sido un gran misterio, principalmente en los esfuerzos de determinar cómo surgió la vida.

Dill llama a estas interacciones químicas “innovación estocástica” – sugiriendo que involucra tanto las interacciones aleatorias (estocásticas) como el surgimiento de nuevas ordenaciones.

“Una pregunta principal sobre el origen de la vida es cómo los compuestos químicos, no cuales no tienen interés por sí mismos, se convierten en “biológicos” – dirigidos en su evolución por la selección natural”, dice. “Este modelo simple demuestra una ruta plausible hacia este tipo de complejidad”. Dill es también profesor de biofísica y decano asociado de investigación en la Escuela de Farmacia de la UCSF. Es profesor afiliado del QB3, el Instituto de California para la Investigación Biomédica Cuantitativa, con sede en la UCSF.

El autor principal del artículo es Justin Bradford, estudiante graduado de la UCSF que trabaja con Dill.

La investigación fue patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia y los Institutos Nacionales de la Salud.

La UCSF es una universidad puntera que ofrece salud a nivel mundial llevando a cabo investigación biomédica, educando a estudiantes graduados en las ciencias de la vida y profesiones sanitarias, y proporcionando cuidados a pacientes complejos.


Autor: Wallace Ravven
Fecha Original: 8 de junio de 2007
Enlace Original

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