Hipotesis Sobre El Origen De La Vida

Hipótesis del ARN

La hipótesis del mundo de ARN propone que el ARN fue la primera forma de vida en la Tierra, desarrollando posteriormente una membrana celular a su alrededor y convirtiéndose así en la primera célula procariota.

La expresión "Mundo de ARN" fue empleada por primera vez por el premio nobel Walter Gilbert en 1986, al hilo de un comentario sobre las recientes observaciones sobre las propiedades catalíticas de algunas formas de ARN. No obstante, la idea de una vida independiente basada en el ARN es más antigua y ya se puede encontrar en El código genético, de Carl Woese. En 1963 el biólogo molecular Alexander Rich, del MIT especuló sobre la misma idea en un artículo en el que contribuía a un volumen publicado en honor al fisiólogo y premio Nobel Albert Szent-Györgyi.

• Las propiedades del ARN

Nos pueden dar una idea de la posibilidad conceptual de la hipótesis del mundo de ARN, aunque su plausibilidad como explicación del origen de la vida se encuentra debatida. Se sabe que el ARN es un eficiente catalizador y al igual que el ADN posee la capacidad de almacenar información. Una versión de la hipótesis ligeramente distinta es que un tipo diferente de ácido nucleico, denominado "pre-ARN" fuera el primero en surgir como molécula autorreproductora para ser reemplazado por el ARN sólo después. Estos ácidos nucleicos a menudo se producen y polimerizan más fácilmente bajo condiciones prebiótica.

• El ARN como enzima:

Las enzimas de ARN o ribozimas son posibles en el actual mundo de ADN, aunque no comunes. No obstante las ribozimas desempeñan papeles de vital importancia. Las ribozimas son componentes esenciales del ribosoma, el cual es esencial para la síntesis de proteínas. Son posibles muchas funciones de los ribosomas: La naturaleza emplea ampliamente el auto-splicing del ARN y la evolución dirigida ha creado ribozimas con una gran variedad de actividades. Entre las propiedades enzimáticas importantes para el comienzo de la vida se encuentran:

1. La capacidad de la auto duplicación o de duplicar otras moléculas de ARN. Se han producido en el laboratorio moléculas relativamente cortas de ARN. Las más cortas eran de una longitud de 165 bases aunque se ha estimado que sólo parte de estas bases eran cruciales para esta función. Una versión cuya longitud era de 189 pares de bases obtenía una fidelidad de copia del 98.9%,5 lo que significaría que podría hacer una copia exacta de una molécula de ARN tan larga como ella misma de cada ocho copias, aunque esta ribozima de 189 bp como mucho podría polimerizar un molde de 14 nucleótidos de longitud, demasiado corto para considerarlo replicación, pero representa un gran comienzo. La mayor extensión de un cebador llevada a cabo por una ribozima de tipo polimerasa fue de 20 bp.

2. La capacidad de catalizar reacciones químicas sencillas que aumentan la creación de los monómeros del ARN. Se han creado en el laboratorio moléculas relativamente pequeñas de ARN en el laboratorio con esa capacidad de manera artificial.

3. La capacidad de formar enlaces peptídicos para producir péptidos cortos y ocasionalmente proteínas enteras. Esto se efectúa en las células modernas por los ribosomas, un complejo de dos moléculas grandes de ARN conocidas comoARN ribosómico junto con otras proteínas. Se piensa que las dos moléculas de ARNr son las responsables de esta actividad enzimática. Se ha creado en el laboratorio una molécula de ARN más corta capaz de formar enlaces peptídicos, y se ha sugerido que el rARN evolucionó a partir de una molécula similar.9 Así, también se ha sugerido que los aminoácidos podrían inicialmente complementarse con moléculas de ARN como cofactores mejorando o diversificando sus capacidades enzimáticas, antes de evolucionar a péptidos más complejos; el RNAm puede haber evolucionado con a partir de tales moléculas de ADN, y el ARNt de moléculas que hayan catalizado transferencias de aminoácidos de ellos.

• ARN como almacén de información:

El ARN es una molécula muy parecida al ADN y guarda dos diferencias químicas con éste: la estructura completa del ARN y del ADN son inmensamente similares. Una cadena de ADN y otra de ARN pueden unirse para formar una estructura de doble hélice. Esto hace posible el almacenamiento de información en el ARN de una forma muy parecida a la que se efectúa en el ADN.

• Comparaciones de las estructuras del ADN y ARN :

La principal diferencia es la presencia de un grupo hidroxilo en posición del azúcar ribosa en el ARN. Este grupo hace que la molécula sea menos estable. En las regiones flexibles del ARN (por ejemplo, las que no están constreñidas por la doble hélice) pueden ser atacadas químicamente por el enlace fosfodiéster adyacente de modo que se puede escindir. El grupo hidroxilo también fuerza a la ribosa a adoptar la conformación C3'-endo en lugar de la más habitual C2'-endo del ADN. Esto fuerza a la doble hélice a adoptar una conformación ligeramente diferente a la del ADN.

• Limitaciones en el almacenamiento de información en el ARN:

No es fácil almacenar grandes cantidades de información en el ARN. Las propiedades químicas del ARN hacen que las moléculas grandes de ARN sean inherentemente frágiles y se puedan fragmentar con facilidad, siendo posteriormente descompuestas en nucleótidos por hidrólisis. Las bases aromáticas también absorben fuertemente la fracción ultravioleta del espectro y podrían haber sido susceptibles de daños y descomposición por la radiación de fondo.11 12 Estas limitaciones no hacen que sea imposible la utilización del ARN para almacenar información, sino solamente exigente desde el punto de vista energético (para reparar o reemplazar las moléculas dañadas de ARN) y propensas a la mutación. Mientras que esto hace que sea poco adecuado en la actual vida "optimizada" basada en el ADN, lo pudo haber sido para la vida primitiva.

• Pruebas:

La hipótesis del mundo de ARN se basa en la capacidad del ARN de almacenar, transmitir y duplicar la información genética, de la misma forma que lo hace el ADN. El ARN puede actuar también como una ribozima (una enzima hecha de ácido ribonucleico). Debido a que puede reproducirse a sí misma, desarrollando las tareas del ADN y de las proteínas (enzimas), se piensa que el ARN fue capaz de tener su propia vida independiente. Así, mientras que no se encontraron nucleótidos en el Experimento de Miller y Urey, sí se encontraron en las simulaciones y experimentaciones de otros investigadores, especialmente en las de Juan Oró, quien sintetizó adenina a partir de ácido cianhídrico. Experimentos

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