La arcilla, una mezcla aparentemente estéril de minerales, podría haber
sido la cuna de la vida en la Tierra. O por lo menos, de las complejos
materiales bioquímicos que hacen posible la vida, según una
investigación de ingenieros en biología de la
Universidad de Cornell (Ithaca, Nueva York, EE.UU.), que saldrá publicada en la edición online de
Scientific Reports, de
Nature Publishing.
En una simulación de agua de mar antigua, la arcilla forma un hidrogel
-polímeros que forman una aglomeración de espacios microscópicos capaces
de absorber líquidos como una esponja-. Durante miles de millones de
años, los productos químicos confinados en esos espacios podrían haber
llevado a cabo las reacciones complejas que forman las proteínas, el ADN
y, finalmente, toda la maquinaria que hace que una célula viva
funcione.
Los hidrogeles de arcilla podrían haber confinado y
protegido aquellos procesos químicos hasta que la membrana que rodea las
células vivas se desarrolló, señala la nota de prensa de la
universidad, recogida por
EurekAlert!.
A
fin de probar la idea, el grupo dirigido por Dan Luo, profesor de
ingeniería ambiental y biológica, ha demostrado cómo se produce la
síntesis de proteínas en un hidrogel de arcilla. Los investigadores
utilizaron previamente hidrogeles sintéticos como un medio 'libre de
células' para la producción de proteínas. Llene usted el material
esponjoso con ADN, aminoácidos, las enzimas adecuadas y unos pocos
trocitos de maquinaria celular y podrá hacer las proteínas que codifica
el ADN, como ocurriría en un tanque de células.
Para que el
proceso pueda producir grandes cantidades de proteínas, como en la
fabricación de medicamentos, se necesita una gran cantidad de hidrogel,
por lo que los investigadores se propusieron encontrar una forma más
barata de hacerlo. El investigador Dayong Yang se dio cuenta de que la
arcilla forma un hidrogel. "Es muy barata", añade Luo. Mejor aún,
resultó inesperadamente que el uso de la arcilla mejoraba la producción
de proteínas.
Pero entonces se les ocurrió a los investigadores
que lo que habían descubierto podría responder a la vieja pregunta de
cómo evolucionaron las biomoléculas. Los experimentos realizados por
Carl Sagan en Cornell y por otros investigadores demostraron que los
aminoácidos y otras biomoléculas podrían haberse formado en los océanos
primordiales, aprovechando la energía de un rayo, por ejemplo. Sin
embargo, en la inmensidad del océano, ¿cómo se unieron estas moléculas
lo suficiente como para ensamblarse en estructuras más complejas, y qué
las protegió de las inclemencias del ambiente?
MEMBRANAS CELULARES Los
científicos han sugerido en el pasado que pequeños globos de grasa o
polímeros podrían haber servido como precursores de las membranas
celulares.
La arcilla es una posibilidad prometedora porque las
biomoléculas tienden a adherirse a su superficie, y los teóricos han
demostrado que el citoplasma -el interior de una célula- se comporta
como un hidrogel. Y, explica Luo, un hidrogel de arcilla protege mejor a
sus contenidos de las enzimas perjudiciales (llamadas 'nucleasas'), que
pueden desmantelar el ADN y otras biomoléculas.
Como prueba
adicional, la historia geológica muestra que la arcilla apareció por
primera vez justo en el momento en el que las biomoléculas comenzaron a
formar protocélulas -estructuras similares a células, pero incompletas-
y, finalmente, las células terminadas. Los eventos geológicos coincidían
con los eventos biológicos .
Cómo evolucionaron estas máquinas
biológicas aún queda por explicar, reconoce Luo. Por ahora su grupo de
investigación está trabajando para entender por qué un hidrogel de
arcilla funciona tan bien, con la vista puesta en las aplicaciones
prácticas de la producción de proteínas 'libre de células'.
Vía: Madri+d, 07/11/2013
F: http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=58485&origen=notiweb&dia_suplemento=jueves