Recoger ARN de ladrillos de construcción "no vivos" y sin la ayuda de enzimas es real
Muchos científicos líderes del planeta consideran hoy que la hipótesis del origen de la vida en la Tierra del "mundo del ARN" es una de las fundamentales. El proceso de aparición y desarrollo de la vida se basa en la transmisión de información hereditaria, teniendo en cuenta los cambios que se han producido. Y los químicos necesarios para la síntesis de macromoléculas biológicas podrían llegar a nuestro planeta desde el espacio exterior con lluvias de meteoritos. A la luz de la teoría del "mundo del ARN" hasta hace poco, la cuestión de cómo sintetizar purinas, uno de los componentes clave del ADN, el ARN y el metabolismo energético de cualquier célula, seguía sin estar clara. Científicos de la Universidad de Munich Ludwig - Maximilian logró sintetizar purinas en condiciones de laboratorio, cercanas a las que existían en la Tierra "al principio de los tiempos" y al mismo tiempo sin la participación de enzimas complejas.
Los ácidos ribonucleicos son bastante adecuados para el papel de la fuente primaria de vida, ya que son capaces de almacenar y copiar información, permitiendo simultáneamente mutaciones neutrales, dañinas o útiles. Al mismo tiempo, hablando de ADN, suponemos que todavía necesita la ayuda de proteínas para copiar, mientras que el ARN es bastante capaz de actuar como una enzima y participar en ciertas reacciones químicas. Además, las moléculas de ARN son bastante capaces de hacer crecer la cadena de ribonucleótidos, en otras palabras, el ARN es capaz de sintetizar ARN. Así es como se construye la imagen del "mundo de ARN", después de lo cual la fuente de vida en la Tierra se ha convertido en una especie de sopa química primaria llena de ARN antiguos que se replicaron.Como con cualquier hipótesis que afirme ser cierta, el concepto descrito tiene seguidores y oponentes. Entonces, de acuerdo con una de las objeciones, las reacciones que involucran ARN no deberían ocurrir en un océano primario infinito abstracto, sino en ciertas microcélulas, una especie de microrreactores que crean membranas lipídicas. A su vez, para crear tales membranas, se requerirían proteínas que aún no existían en aquellos tiempos antiguos. Los defensores del concepto del origen de la vida a partir del ARN objetan que, según estudios recientes, los microporos en rocas minerales en el fondo del antiguo océano podrían reclamar el papel de tales reactores químicos.Otra pregunta que a los opositores de la hipótesis del mundo del ARN les gusta preguntarse: ¿de dónde provienen, de hecho, las materias primas de bajo peso molecular para los propios polímeros de ARN? Como se sabe, los monómeros de ARN son ribonucleótidos complejos sintetizados en laboratorios modernos con la participación de proteínas. En algún momento, se expresó una versión de que la vida en nuestro planeta surgió debido a algunos catalizadores metálicos que entran en reacciones metabólicas en alguna etapa inicial. Después de un tiempo, la consecuencia de estas reacciones hizo posible la creación de "productos semiacabados" para una mayor síntesis de biomoléculas superiores.Pero, gracias a la investigación, resultó que los ARN más antiguos eran completamente independientes y podían funcionar sin la ayuda de ningún catalizador. En 2009, John Sutherland de la Universidad de Cambridge, junto con colegas, publicó un artículo en el que argumentó que se pueden crear varios ladrillos de ARN a partir de acetileno y formaldehído, sin la participación de ningún catalizador. Para que la reacción procediera en la dirección correcta, resultó ser suficiente para reproducir las condiciones correspondientes a la idea de la comunidad científica de la "sopa de tierra" primaria.El año pasado, Sutherland publicó un artículo en las páginas de Nature Chemistry, que afirmaba que la presencia de cianuro de hidrógeno (HCN), sulfuro de hidrógeno (H2S) y radiación ultravioleta era suficiente para la síntesis de prototipos de ácidos nucleicos.Pero uno no puede dejar de prestar atención a que la síntesis de "productos semiacabados" para ARN a partir de materiales protohistóricos elementales no fue posible para todos los monómeros de ribonucleótidos. Como saben, en la composición de los compuestos de ARN hay bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U): estas son exactamente las mismas letras genéticas que codifican la información hereditaria (todo es igual en el ADN , pero en lugar de uracilo - timina (T)). Químicamente difieren, la citosina y el uracilo pertenecen a las bases de pirimidina, la adenina y la guanina pertenecen a las purinas. El esquema de síntesis propuesto por Sutherland y su grupo funcionó para las pirimidinas, pero no era adecuado para las purinas o, con la repetición de un conjunto de condiciones iniciales para el surgimiento de la vida, hizo posible obtener una cantidad extremadamente pequeña de purinas.Thomas Carrell ( Thomas Carell ) y sus colegas de la Universidad de Munich Ludwig - Maximilian, quien ha estado involucrado en modificaciones químicas de ácidos nucleicos durante muchos años, lograron resolver la contradicción . En una etapa de la investigación, los científicos descubrieron que una de las modificaciones de la pirimidina, la formamidopirimidina (FaPy), que reacciona con el ADN, puede convertirse en bases de purina. Queda bastante tiempo: verificar si es posible reproducir las mismas reacciones, pero en condiciones "protohistóricas".En un artículo del 13 de mayo de 2016 publicado en la revista Sciencey al hablar sobre el trabajo de Carrell, se observa que las purinas para ARN de hecho se pueden obtener solo con hidrógeno, cianuro y agua en la mano. Es cierto que, para dirigir la reacción y obtener precisamente aquellos compuestos intermedios que podrían convertirse en purinas, fue necesario acidificar el medio de reacción, que en general no contradecía las condiciones iniciales del experimento. El intermedio resultante, aminopirimidina, reaccionó fácilmente con ácido fórmico o formamida, y luego con azúcares, dando como resultado muchas bases de purina. El año pasado, el aparato Rosetta descubrió el ácido fórmico y la formamida en el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, lo que sugiere que estos reactivos podrían muy bien ser "entregados" desde las profundidades del espacio.En resumen, podemos decir que, en base al concepto propuesto por los científicos sobre la base de las herramientas descubiertas y los resultados de los experimentos, podemos concluir: la vida en el planeta Tierra podría ser traída de la inmensidad del universo y, lo que es más importante, no en forma de semilla mágica, la bacteria más simple o una molécula biológica terminada, y en forma de materias primas químicas de construcción elementales. Entonces, por ejemplo, el mismo cianuro de hidrógeno en altas concentraciones está presente en los meteoritos, que se vertieron abundantemente en la superficie de nuestro planeta hace cientos de millones de años.Además de las bases nitrogenadas de purina y pirimidina, la ribosa y el ácido fosfórico deben mencionarse en la composición de los ribonucleótidos, pero son más simples y se sabe desde hace mucho tiempo sobre los azúcares que pueden sintetizarse de manera abiógena, incluso en condiciones "estelares". Por lo tanto, estudios recientes han complementado de manera significativa y dramática la comprensión existente de la "tecnología" de la vida en el planeta y han demostrado que este proceso puede reproducirse utilizando materias primas químicas elementales, sin la necesidad de enzimas complejas.Es cierto que queda abierta una pregunta igualmente importante: cómo y, lo más importante, por qué en general, comenzaron a aparecer los primeros ARN, ¿por qué los ladrillos monómeros de ribonucleótidos con las designaciones de letras familiares A, G, C y U comenzaron a unirse, incluso si suponemos que todos terminaron en el mismo lugar al mismo tiempo?
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Source: https://habr.com/ru/post/es394349/
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