Científicos del Centro Australiano de Astrobiología de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en Sídney (Australia), y del Instituto de Tecnología de Tokio (Japón) recrearon las condiciones “desordenadas” que podrían haber dado lugar a los precursores necesarios para la formación de la vida en la Tierra primitiva. El equipo científico descubrió que la reacción autocatalítica de la formosa puede manipularse para producir algunos de los ingredientes necesarios para producir ARN.
Los expertos consideran que el ARN, que es uno de los primeros polímeros que guarda información genética, surgió en la Tierra primitiva a través de la geoquímica natural que dio lugar a la vida. “Hay muchos científicos que han investigado cómo se pueden producir nucleótidos, que son los componentes básicos del ADN y el ARN”, comenta Quoc Phuong Tran, participante del estudio por la UNSW. “Estas síntesis están diseñadas meticulosamente en una reacción lineal. Pero falta literatura sobre el proceso de formación de nucleótidos que se realiza en entornos relativamente desordenados”, agrega.
“Sabemos que la biología no hace las cosas de forma lineal, sino que implica procesos mucho más complejos. Estos procesos complejos suelen implicar cosas como la autocatálisis”, afirma el líder del equipo científico, el Dr. Albert Fahrenbach, director del Centro Australiano de Astrobiología. Un catalizador constituye un elemento que ayuda a otras moléculas a reaccionar entre sí y acelera la reacción. Sin embargo, un autocatalizador no solo acelera la reacción, sino que también hace más copias de sí mismo (se reproduce) a partir de la reacción que está acelerando.
“Nuestra investigación muestra que esta red de reacción autocatalítica conocida como reacción de formosa, que produce una variedad de azúcares, puede ser obligada a producir otros compuestos necesarios para la síntesis de ARN”, explica Fahrenbach. La reacción de formosa, descubierta por primera vez en 1861 por el químico ruso Alexánder Butlerov, es uno de los mejores ejemplos de un ciclo de reacción autocatalítica que podría haber ocurrido en la Tierra primitiva.
“Muchas de estas síntesis prebióticas para producir diversas biomoléculas importantes se han estudiado utilizando técnicas de química orgánica tradicional”, subraya Fahrenbach. “Ahora bien, eso realmente no se aplica tan bien en la Tierra primitiva, porque no había ningún químico orgánico en la Tierra que se ocupara de estas reacciones”, puntualiza. “Una de las cosas más interesantes de esta investigación es que estamos utilizando un enfoque de química más desordenada, química desordenada que significa química compleja”, sentenció.
“Creamos estas condiciones agregando los componentes que nos interesan: moléculas que incluyen formaldehído y glicolaldehído, que forman la base de la reacción de la formosa”, señala Tran. “Luego agregamos el tercer compuesto, cianamida, los mezclamos y los calentamos”, detalló. Los resultados del estudio se publicaron, recientemente, en Chemical Science.
La autocatálisis también tiene el potencial de abaratar la síntesis de algunos compuestos de importancia farmacéutica. “Imagínese una reacción que autocatalíticamente produjera algún compuesto importante necesario para un fármaco. Muchos compuestos dependen de catalizadores ‘normales’ para llevar a cabo una reacción, pero ¿qué pasaría si la reacción también produjera el catalizador necesario para esa reacción?”, inquiere el Dr. Fahrenbach, y agrega: “Nunca se sabe qué aplicaciones interesantes surgirán al responder preguntas fundamentales, y por eso vale tanto la pena”.
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