El mundo del ARN: ¿el origen de la vida?

Alba Chofre, Genotipia.

Durante siglos, una de las grandes inquietudes que ha tenido el ser humano ha sido resolver el enigma de nuestro origen. El origen de la vida en la Tierra no es algo simple. Precisamente, muchos científicos e investigadores se han quebrado los sesos a fin de estar un poco más cerca de la respuesta. Y aunque siga siendo un dolor de cabeza, hace unos años se puso el foco sobre el ARN para que nos revelara de dónde venimos. Tanto es así, que existe una hipótesis sobre el origen de la vida, denominada el Mundo del ARN, donde la clave es el ARN. Hoy hablaremos de ella y de los recientes avances que se han hecho sobre el tema.

Antes de nada, tenemos que ponernos en contexto. El lugar donde se dio la vida. Posiblemente algunos de vosotros recordaréis que en el colegio nos contaban que existió una sopa primitiva donde se formaron por primera vez las moléculas responsables de la vida, las moléculas orgánicas. Esta idea surgió del famoso experimento que realizaron Stanley Miller y Harold Clayton Urey para comprobar la teoría de Oparin y Haldane. Esta teoría afirmaba que en las condiciones en las que se encontraba la Tierra primitiva, se podían originar compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, lo que se conoce como abiogénesis. En el experimento, diseñaron un conjunto de recipientes y tubos estériles donde mezclaron “azúcar, especias y muchas cosas bonitas” e hicieron saltar chispas. En realidad, no fueron exactamente esos los ingredientes ni tampoco se crearon Las Supernenas (en Latinoamérica, Las chicas superpoderosas). Pero sí fue exitoso a la hora de obtener moléculas orgánicas.

Actualmente, la idea de la sopa primitiva ha perdido algunos partidarios debido a que han surgido otras teorías alternativas. Un ejemplo de lo que podrían haber sido los primeros ambientes habitables son las chimeneas hidrotermales que se encuentran en el fondo de los océanos. La combinación del dióxido de carbono presente en el agua y el hidrógeno gaseoso que borbota del interior de las chimeneas, podría haber generado las moléculas orgánicas y la energía necesarias para la vida. Además, las chimeneas están provistas de laberintos y cámaras internas interconectadas, que procuran un lugar ideal para ubicar el escenario del origen de la vida, ya que favorece la concentración de cualquier molécula orgánica que se pudiera producir.

En cualquier caso, habría que averiguar qué molécula orgánica nació de estas condiciones. El afortunado podría haber sido perfectamente el ARN, que se ha presentado como candidato por sus múltiples propiedades, las cuales voy a comentar. El ARN es una molécula más simple que el ADN y las proteínas, por lo que cabría esperar que su aparición en la historia evolutiva fuera más temprana. Al igual que el ADN, es capaz de almacenar información y, al mismo tiempo, es un buen catalizador como las proteínas. Para que nos entendamos, los catalizadores son sustancias capaces de regular la velocidad en la que se producen las reacciones químicas. Muchas de ellas son catalizadas por ribozimas, que son enzimas principalmente formadas por ARN. Aun así, el colchón sobre el que descansa la hipótesis del mundo del ARN es la autorreplicación (hacer copias de uno mismo), un superpoder que debía tener el primer ARN. Con todo esto, la hipótesis plantea que el ARN sería el punto de partida en la formación de las células primitivas y la molécula a partir de la cual habría evolucionado el sistema genético que conocemos actualmente.

Sin embargo, esta hipótesis tiene puntos flacos. El camino que debió seguir el ARN para desembocar en ADN aún sigue siendo desconocido, ya que se habrían necesitado enzimas presentes en los organismos primigenios que operaran el cambio de uno a otro. Además, habría que tener en cuenta también el origen del propio ARN. Para que un conjunto de nucleótidos se una formando una cadena es necesario que haya concentraciones elevadas de estos. Si ya es complicado que se sintetice un único nucleótido, parece casi improbable que se forme una molécula de ARN.

Se han tenido que plantear otras hipótesis para solucionar el gran problema: la falta de los cimientos necesarios para construir el ARN en la Tierra de entonces. Algunos estudios proponen que los nucleótidos podrían haber provenido del espacio exterior a través de los meteoritos que impactaban con frecuencia contra la superficie terrestre en aquella época. Otros se esforzaron más aún para entender el sistema interno de las chimeneas hidrotermales. Las corrientes que se daban en ellas podrían haber actuado como alcahuetas para que los nucleótidos que se pudieran haber formado en compartimentos separados, se encontraran.

Como no podría ser de otra manera, aunque la hipótesis del mundo del ARN esté bastante arraigada, en la ciencia siempre hay algún que otro plot twist. En esta ocasión, recientes estudios sugieren que los antepasados más antiguos de nuestras células podrían haber contenido tanto ADN como ARN. Por un lado, han encontrado un compuesto, llamado tiouridina, que podría haber sido el precursor para componer tanto al ARN como al ADN. Es más, podría haber estado presente antes de que hubiera vida alguna en la Tierra, por lo que sería una solución plausible al problema de la abiogénesis. Por otra parte, han conseguido crear quimeras de ARN-ADN en el laboratorio. Así, han probado que existe la posibilidad de que las primeras etapas en el desarrollo de la vida terrestre se basaran en moléculas que fueran una fusión heterogénea de ambas, y que, más tarde, se sintetizaran moléculas puras de ADN o de ARN a partir de ellas. De esta forma, no habría que seguir la línea de investigación que sugiere la hipótesis del ARN tan estrictamente.

Después de toda la información que os he dejado aquí expuesta, ¿podríais decir que habéis sacado una conclusión clara? ¿existió de verdad un mundo en el que el ARN se sentara solo en el trono genético o tuvo que gobernar conjuntamente con su pariente? No os preocupéis si no podéis contestarme. Yo, leyendo todos los artículos que me he leído para escribir esta maraña de ideas, tampoco puedo. De momento, ni siquiera los expertos evolutivos o bioquímicos podrían daros una respuesta clara acerca del origen de la vida. Pero sí os diré una cosa: estamos más cerca.

Referencias:

• Bhowmik S, Krishnamurthy R. The role of sugar-backbone heterogeneity and chimeras in the simultaneous emergence of RNA and DNA. Nature Chemistry 2019. Doi: 10.1038/s41557-019-0322-x
• Lane, Nick. Los diez grandes inventos de la evolución. Ariel 2009. Capítulos 1-2 páginas 20-76. ISBN: 978-84-344-1964-3
• Lincoln T.A, Joyce G.F. Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme. Science 2009. Volumen 323 (5918) páginas 1229-32. Doi: 10.1126/science.1167856
• Xu J, Green N.J, et al. Prebiotic phosphorylation of 2-thiouridine provides either nucleotides or DNA building blocks via photoreduction. Nature Chemistry 2019. Volumen 11 páginas 457-462. Doi: 10.1038/s41557-019-0225-x