OPINIÓN · 4 ENERO, 2021 04:43

ADN o ARN: ¿Quién fue primero?

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Paulino Betancourt Figueroa | @p_betanco

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“Es posible que nunca sepamos con certeza cómo el ADN y el ARN produjeron las primeras formas de vida”

En el 2020, el ácido ribonucleico (ARN) estuvo en las noticias debido a su uso en la fabricación de vacunas contra la Covid-19. Tanto el ARN como el ADN determinan la estructura genética de la vida tal como la conocemos, con el ADN actuando como un depósito de información genética y el ARN como un transportador de información. A pesar de nuestro conocimiento en esta área, aún no sabemos cómo se formaron y la pregunta de cómo se originó la vida en la Tierra sigue fascinando a los científicos, no es fácil mirar hacia atrás y retroceder miles de millones de años en el pasado. Pero, en un artículo publicado en la revista Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.202015910), crece la evidencia de una hipótesis relativamente nueva de cómo comenzó la vida: con una mezcla muy precisa de ARN y ADN.

Durante mucho tiempo, se pensó que el ARN se desarrolló primero y el ADN evolucionó después, pero la evidencia actual sugiere que pueden haber surgido al mismo tiempo y que ambos estarían involucrados en el inicio de la vida del planeta. Este último estudio que respalda la idea explica cómo el compuesto diamidofosfato (DAP), que puede haber sido anterior a la vida en la Tierra, habría entretejido químicamente pequeños bloques de construcción de ADN llamados desoxinucleósidos, creando cadenas básicas de ADN. La serie de pruebas de laboratorio realizadas por los investigadores simuló lo que podría haber sucedido antes de los inicios de la vida y mostró cómo el DAP podría haber formado ADN, de la misma manera que ARN. 

La conjetura de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un “mundo de ARN” sigue siendo una de las hipótesis más populares para la abiogénesis, que explica el origen de la vida a partir de materia inerte (material que no tiene vida) como simples compuestos orgánicos, incluso 60 años después de que Alex Rich presentara la idea por primera vez. Sin embargo, los hallazgos añaden credibilidad a la idea de que tanto el ADN como el ARN se desarrollaron juntos, a partir del mismo tipo de reacciones químicas al comienzo de la vida en nuestro planeta y que las primeras moléculas autorreplicantes podrían haber sido mezclas de ambos ácidos nucleicos, no solo de ARN. 

Uno de los grandes problemas con la idea de que solo el ARN dio lugar a la vida en la Tierra, es cómo el ARN pudo pasar por el proceso de autorreplicación necesario debido a que el ARN generalmente requiere de enzimas para dividirse, pero las enzimas surgieron después del ARN. Expresado de forma sencilla: el ARN es demasiado “pegajoso”. Eso significa que el ARN se une y no se desprende de otras moléculas. Entonces, ¿cómo se despegaron las primeras hebras de ARN sin ayuda de las enzimas?

Por lo que sabemos hasta ahora, parece que el ARN tuvo algún tipo de ayuda en la ingeniería de la vida, el DAP podría haber desempeñado el papel crucial al modificar los ribonucleósidos  para componer tanto al ARN como al ADN. Los autores del artículo han conseguido preparar “quimeras” de ARN-ADN en el laboratorio. De esta manera, lograron probar que durante las etapas de desarrollo de la vida primigenia, pudo haber existido una fusión de moléculas de ARN y ADN, que luego se separaron como moléculas individuales. Las cadenas moleculares primordiales de ADN y ARN, pudieron ser como los helados morochitos con dos palitos (una fija cuando salíamos de la escuela): al sostener el helado por los palitos, podíamos romperlos y obtener las dos partes (separando ADN y ARN). 

La investigación no solo es útil en términos de cómo se relaciona con los orígenes de la vida: la comprensión de la relación ARN-ADN puede tener una gran cantidad de aplicaciones en la química y la biología modernas. Ahora que entendemos mejor cómo una química primordial pudo haber producido los primeros ARN y ADN, podemos comenzar a usarlo en mezclas de componentes básicos de ribonucleósidos y desoxinucleósidos para ver qué moléculas quiméricas se forman, conocer si pueden autoreplicarse y evolucionar. El trabajo también tendría amplias aplicaciones prácticas. La síntesis artificial de ADN y ARN, por ejemplo en la técnica PCR que es la base de las pruebas Covid-19, representa un vasto negocio mundial, pero depende de enzimas que son frágiles y, por lo tanto, tienen muchas limitaciones. Con menos vulnerabilidad, eso podría significar productos más robustos que pueden viajar más lejos, durar más y soportar una variedad más amplia de condiciones para productos como las vacunas. Los métodos químicos robustos y sin enzimas para producir ADN y ARN pueden terminar siendo más atractivos en muchos contextos.

Es posible que nunca sepamos con certeza cómo el ADN y el ARN produjeron las primeras formas de vida en nuestro planeta, considerando que esto sucedió hace miles de millones de años, pero nuestra comprensión de estos procesos continúa desarrollándose.

***

Las opiniones expresadas en esta sección son de entera responsabilidad de sus autores.

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Durante mucho tiempo, se pensó que el ARN se desarrolló primero y el ADN evolucionó después, pero la evidencia actual sugiere que pueden haber surgido al mismo tiempo y que ambos estarían involucrados en el inicio de la vida del planeta. Este último estudio que respalda la idea explica cómo el compuesto diamidofosfato (DAP), que puede haber sido anterior a la vida en la Tierra, habría entretejido químicamente pequeños bloques de construcción de ADN llamados desoxinucleósidos, creando cadenas básicas de ADN. La serie de pruebas de laboratorio realizadas por los investigadores simuló lo que podría haber sucedido antes de los inicios de la vida y mostró cómo el DAP podría haber formado ADN, de la misma manera que ARN. 

La conjetura de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un “mundo de ARN” sigue siendo una de las hipótesis más populares para la abiogénesis, que explica el origen de la vida a partir de materia inerte (material que no tiene vida) como simples compuestos orgánicos, incluso 60 años después de que Alex Rich presentara la idea por primera vez. Sin embargo, los hallazgos añaden credibilidad a la idea de que tanto el ADN como el ARN se desarrollaron juntos, a partir del mismo tipo de reacciones químicas al comienzo de la vida en nuestro planeta y que las primeras moléculas autorreplicantes podrían haber sido mezclas de ambos ácidos nucleicos, no solo de ARN. 

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Por lo que sabemos hasta ahora, parece que el ARN tuvo algún tipo de ayuda en la ingeniería de la vida, el DAP podría haber desempeñado el papel crucial al modificar los ribonucleósidos  para componer tanto al ARN como al ADN. Los autores del artículo han conseguido preparar “quimeras” de ARN-ADN en el laboratorio. De esta manera, lograron probar que durante las etapas de desarrollo de la vida primigenia, pudo haber existido una fusión de moléculas de ARN y ADN, que luego se separaron como moléculas individuales. Las cadenas moleculares primordiales de ADN y ARN, pudieron ser como los helados morochitos con dos palitos (una fija cuando salíamos de la escuela): al sostener el helado por los palitos, podíamos romperlos y obtener las dos partes (separando ADN y ARN). 

La investigación no solo es útil en términos de cómo se relaciona con los orígenes de la vida: la comprensión de la relación ARN-ADN puede tener una gran cantidad de aplicaciones en la química y la biología modernas. Ahora que entendemos mejor cómo una química primordial pudo haber producido los primeros ARN y ADN, podemos comenzar a usarlo en mezclas de componentes básicos de ribonucleósidos y desoxinucleósidos para ver qué moléculas quiméricas se forman, conocer si pueden autoreplicarse y evolucionar. El trabajo también tendría amplias aplicaciones prácticas. La síntesis artificial de ADN y ARN, por ejemplo en la técnica PCR que es la base de las pruebas Covid-19, representa un vasto negocio mundial, pero depende de enzimas que son frágiles y, por lo tanto, tienen muchas limitaciones. Con menos vulnerabilidad, eso podría significar productos más robustos que pueden viajar más lejos, durar más y soportar una variedad más amplia de condiciones para productos como las vacunas. Los métodos químicos robustos y sin enzimas para producir ADN y ARN pueden terminar siendo más atractivos en muchos contextos.

Es posible que nunca sepamos con certeza cómo el ADN y el ARN produjeron las primeras formas de vida en nuestro planeta, considerando que esto sucedió hace miles de millones de años, pero nuestra comprensión de estos procesos continúa desarrollándose.

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