Biología-Molecular

ADN y el ARN podrían haber aparecido juntos antes de que la vida comenzara en la Tierra.

Por primera vez, los científicos han encontrado pruebas sólidas de que el ARN y el ADN podrían haber surgido del mismo conjunto de moléculas precursoras incluso antes de que la vida evolucionara en la Tierra hace unos cuatro mil millones de años.

El descubrimiento, publicado el 1 de abril en Nature Chemistry , sugiere que los primeros seres vivos en la Tierra pueden haber usado tanto ARN como ADN, como hacen todas las formas de vida basadas en células ahora. En contraste, la opinión científica prevaleciente, la hipótesis del «mundo del ARN», es que las formas de vida primitivas se basaban únicamente en el ARN, y solo posteriormente evolucionaron para crear y utilizar el ADN.

«Estos nuevos hallazgos sugieren que puede que no sea razonable que los químicos se guíen tan fuertemente por la hipótesis de RNA World en la investigación de los orígenes de la vida en la Tierra», dice el investigador principal Ramanarayanan Krishnamurthy , PhD, profesor asociado de química en Scripps Research. .

Krishnamurthy y su laboratorio trabajaron en el estudio con el laboratorio de John Sutherland, DPhil, del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido en Cambridge, como parte de la Colaboración de la Fundación Simons en Nueva York, con sede en Nueva York .

El ARN (ácido ribonucleico) y el ADN (ácido desoxirribonucleico) son químicamente muy similares, pero los químicos nunca han podido mostrar cómo uno podría haberse convertido al otro en la Tierra primitiva, excepto con la ayuda de enzimas producidas por organismos primitivos. Debido en parte a esta falta de una ruta química previa o pre-biótica demostrada que conecta el ARN al ADN, los investigadores en este campo se han inclinado a pensar que el ARN más simple y más versátil era la base para la primera formas de vida, o al menos para una etapa temprana de la vida antes de la aparición del ADN. El ARN es capaz de almacenar información genética como el ADN puede, es capaz de catalizar reacciones bioquímicas como lo pueden hacer las enzimas proteicas, y de lo contrario probablemente podría haber realizado las tareas biológicas básicas que habrían sido necesarias en las primeras formas de vida.

Aunque los investigadores del origen de la vida en las últimas décadas han llegado a abrazar la hipótesis de RNA World, Sutherland, Krishnamurthy, Jack Szostak de Harvard y otros han acumulado pruebas de que el RNA y el DNA pueden haber surgido más o menos al mismo tiempo en las primeras formas de vida. . En un estudio publicado en 2017, por ejemplo, Krishnamurthy y sus colegas en Scripps Research identificaron un compuesto que posiblemente estaba presente en la Tierra prebiótica y podrían haber realizado la tarea crucial de vincular los bloques de construcción de ARN en cadenas de ARN más grandes y similares a cadenas, y Podrían haber hecho lo mismo para los bloques de construcción de ADN y proteínas.

En el nuevo estudio, los científicos combinaron los conocimientos de esa investigación con los hallazgos recientes de Sutherland y su laboratorio en un compuesto llamado tiouridina. Este último probablemente estuvo presente en la Tierra antes de que surgiera la vida, y podría haber sido un precursor químico de los bloques de construcción de nucleósidos de los primeros ARN. El equipo demostró que en unos pocos pasos de reacción química, que posiblemente podrían haber ocurrido en un mundo prebiótico, podrían convertir este precursor de un bloque de construcción de ARN en un bloque de construcción de ADN, la desoxiadenosina, que forma la letra «A». En el moderno código de ADN de cuatro letras. Alternativamente, podrían convertir la tiouridina en desoxirribosa, que está muy relacionada con la desoxiadenosina y también puede haber sido un precursor de los primeros bloques de construcción de ADN.

El hallazgo debería facilitar que los científicos acepten la posibilidad de que el ADN y el ARN surgieron juntos y se incluyeron en las primeras formas de vida. Algunos investigadores, entre ellos Sutherland, han sugerido que el ARN y el ADN podrían incluso haberse mezclado para formar los primeros genes. No se sabe que tal organismo ocurra naturalmente ahora, pero un artículo reciente de Peter Schultz de Scripps Research, PhD y sus colegas, describió una bacteria diseñada por ingeniería genética que puede sobrevivir con genes hechos de una mezcla de ARN / ADN.

Krishnamurthy sospecha que, sin embargo, surgió la vida, el ARN y el ADN con sus respectivas fortalezas y defectos se habrían clasificado rápidamente en la división del trabajo bastante estricta que se observa en todas las células hoy en día: el ADN para el almacenamiento estable a largo plazo de la información genética y el ARN para su propio conjunto especial de tareas, que incluye el almacenamiento a corto plazo y el transporte de información genética y la fabricación de proteínas.

«Existe el comienzo de la comprensión en el campo de que el ARN y el ADN se podrían haber mezclado inicialmente, pero luego se separaron según las cosas que hacen mejor», dice Krishnamurthy.

Esta investigación fue publicada en Nature Chemistry.

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