Un experimento ilumina el origen de la vida y apoya la existencia de “un mundo de tioéster” previo a los seres vivos

Como sugiere su cristiano nombre de pila, el bioquímico belga Christian de Duve se crio en una familia católica, fue bautizado, educado por los jesuitas y se casó por la Iglesia, pero fue perdiendo la fe durante un proceso racional que culminó en 1974, cuando ganó el Nobel de Medicina por descubrir los lisosomas, unos orgánulos con funciones digestivas en el interior de las células. En 1991, De Duve propuso una hipótesis sobre el origen de la vida sin necesidad de ningún Dios: “el mundo de tioéster”, un compuesto con carbono, oxígeno, hidrógeno y azufre. En ese planeta primigenio todavía sin seres vivos, los tioésteres habrían proporcionado la energía necesaria para que los elementos químicos reaccionasen formando moléculas más complejas, como el primer material genético, el ARN. Este miércoles, seis científicos de Londres anuncian que han conseguido provocar en su laboratorio las reacciones que podrían haber ocurrido en aquel mundo de tioéster. Es “un avance de gran calibre, quizá el más relevante de los últimos tiempos” en la investigación sobre el origen de la vida, según Kepa Ruiz Mirazo, biofísico y filósofo de la Universidad del País Vasco.

La gran explosión que dio lugar al universo, el Big Bang, tuvo lugar hace unos 13.800 millones de años. La Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años. Y desde muy pronto había grandes masas de agua interaccionando con los minerales del planeta, formándose moléculas cada vez más enrevesadas. El mismo laboratorio de Londres, encabezado por el químico Matthew Powner, ya demostró en 2019 que con ingredientes presentes en la Tierra hace unos 4.000 millones de años, como el ácido sulfhídrico (formado por hidrógeno y azufre) y el ferricianuro (carbono, nitrógeno y hierro), se podían formar péptidos, una especie de versión corta de las proteínas, las moléculas encargadas de las funciones esenciales de la vida.

El grupo de Powner, del University College de Londres, ha ido ahora un paso más allá. Todos los seres vivos tienen ADN, una molécula que funciona como un libro de cocina, con las recetas para fabricar las proteínas, como la hemoglobina de la sangre, el colágeno de los cartílagos y los anticuerpos que luchan contra los patógenos. Otra molécula, el ARN, lee la información en el ADN y la transporta hasta la fábrica de proteínas, llamada ribosoma. Con esas instrucciones, la factoría celular combina los 20 componentes de las proteínas, denominados aminoácidos, y genera la requerida. El equipo de Powner ha logrado ahora que los aminoácidos y el ARN se unan espontáneamente en su laboratorio, en agua con un pH neutro, ni ácido ni alcalino, con unas condiciones similares a las que habría en algunos rincones de la Tierra primitiva, hace unos 4.000 millones de años. Sus resultados se publican este miércoles en la revista Nature, referente de la ciencia internacional.

“La vida depende de la capacidad para sintetizar proteínas: son las moléculas funcionales clave para la vida. Comprender el origen de la síntesis de proteínas es fundamental para entender de dónde proviene la vida”, afirma Powner en un comunicado. “Nuestro estudio es un gran paso hacia ese objetivo, al mostrar cómo el ARN pudo empezar a controlar la síntesis de proteínas”, opina.

Powner nació hace 44 años en el valle inglés de Wensleydale, cuyo nombre deriva de Woden’s Ley, la pradera de Woden u Odín, un dios nórdico antes idolatrado y ahora ignorado. El bioquímico Christian de Duve, padre de la teoría del mundo de tioéster, reflexionó sobre los dioses a sus 94 años, dos antes de morir. “La lógica del Dios creador es una visión antropomórfica. Si veo un objeto, alguien lo habrá fabricado. Veo el universo, así que tiene que haber un creador. Pero, ¿quién ha creado al Dios creador? Los teólogos responden que Dios es increado. Entonces, ¿por qué se necesitaría un creador? Si admito la existencia de un creador, caigo forzosamente en una muñeca rusa de creadores. El universo es increado, existe”, sentenció en una entrevista publicada en el semanario francés Le Point en 2011.

En el nuevo estudio, el tioéster proporciona la energía necesaria para que los aminoácidos se activen y se unan al ARN, una molécula que tiene la capacidad de autorreplicarse. La hipótesis del mundo de ARN, propuesta por el biólogo estadounidense Alexander Rich en 1962, plantea que esta molécula versátil fue la primera información genética hereditaria en los primeros seres vivos.

“Nuestro estudio une dos teorías prominentes sobre el origen de la vida: el mundo de ARN, que propone que el ARN autorreplicante es fundamental, y el mundo de tioéster, que contempla los tioésteres como la fuente de energía de las primeras formas de vida”, argumenta Powner. El año pasado, su equipo logró sintetizar panteteína, un fragmento activo de la coenzima A, involucrada en multitud de procesos metabólicos esenciales para obtener energía. Los investigadores consiguieron la síntesis en el laboratorio, en agua a temperatura ambiente, a partir de cianuro de hidrógeno, probablemente muy abundante en la Tierra primitiva. En el nuevo estudio, los aminoácidos reaccionan con la panteteína.

El biofísico Kepa Ruiz Mirazo aplaude el nuevo estudio, en el que no ha participado. “Este equipo de investigadores no solo ha logrado la síntesis de péptidos con la participación de moléculas de ARN, de manera análoga pero mucho más sencilla a como lo hacen las células vivas, sino que consiguen llevarlo a cabo en condiciones acuosas neutras y utilizando una forma de activación energética muy plausible para los primeros pasos de la vida sobre la Tierra”, subraya. A juicio de Ruiz Mirazo, “se trata de una preciosa demostración de química prebiótica de sistemas”, el enfoque que plantea que en los primeros seres vivos se combinaron tres factores: la replicación, con información heredable; el metabolismo, con reacciones para emplear la energía y la materia disponibles; y la compartimentación, con una encapsulación que crea un entorno protocelular. “Quedan aún muchas piezas por resolver en el inmenso puzle del origen de la vida en nuestro planeta, pero la ciencia ha encontrado dónde colocar una muy importante”, celebra el investigador.