Creado en un laboratorio virtual un posible precursor de la vida

Las protocélulas son los sistemas vivos más simples, más primitivos que se pueda imaginar. El antepasado más antiguo de la vida en la Tierra fue una protocélula, y cuando vemos en lo que finalmente logró convertirse, entendemos por qué la ciencia está tan fascinada con las protocélulas. Si la ciencia puede crear un protocélula artificial, obtendría un ingrediente muy básico para la creación de vida artificial más avanzada.

Sin embargo, la creación de un protocélula artificial no es nada fácil, y hasta ahora nadie ha logrado hacerlo. Uno de los retos es crear las cadenas de información que pueden ser heredadas por los descendientes de células, incluidas las protocélulas. Estas cadenas de información son como las modernas cadenas ADN o ARN y son necesarias para controlar el metabolismo celular y proporcionar a la célula instrucciones acerca de cómo se ha de dividir.

Si una célula hija después de una división tiene una información ligeramente alterada (tal vez una que ofrece un metabolismo ligeramente más rápido),  puede ser más apta para sobrevivir. Para ello esta información puede ser seleccionada y la evolución ha comenzado.

Ahora investigadores del Centro de Tecnología de Vida Fundamental (Flint), del Departamento de Física, Química y Farmacia de la Universidad del Sur de Dinamarca, describen en la revista Europhysics Letters , cómo, en un experimento de equipo virtual, han descubierto cadenas de información con propiedades peculiares.

El profesor y jefe de FLINT, Steen Rasmussen, dice: “Encontrar mecanismos para crear cadenas de información es esencial para los investigadores que trabajan con vida artificial.”

Steen Rasmussen y sus colegas saben que se enfrentan a dos problemas:

En primer lugar las cadenas largas moleculares se descomponen en el agua. Esto significa que las largas cadenas de información se “rompen” rápidamente en el agua y se convierten en muchas cadenas cortas. Por lo tanto, es muy difícil mantener una población de cadenas largas en el tiempo.

En segundo lugar, es difícil hacer que estas moléculas se repliquen sin el uso de enzimas modernas, mientras que es más fácil realizar una ligadura. Una ligadura es conectar cualquier combinación de dos cadenas más cortas en una cadena más larga, con la asistencia de otra cadena más larga. La ligadura es el mecanismo utilizado por los investigadores del trabajo.

“En nuestra simulación por ordenador -nuestro laboratorio molecular virtua- la Información de las cadenas comenzaba a replicarse de forma rápida y eficiente, tal y como se esperaba. Sin embargo, nos sorprendió ver que el sistema desarrolló rápidamente un número igual de cadenas de información corta y largas y, además, que una fuerte selección de patrones habían tenido lugar con las cuerdas. Pudimos ver que sólo los patrones de información muy específicas sobre las cuerdas se veían en las cuerdas supervivientes. Nos quedamos sorprendidos. ¿Cómo pudo ocurrir tal selección coordinada de las cadenas, cuando sabíamos que no la habíamos programado. La explicación había que encontrarla en la forma en que las cuerdas interactuaron una con otra”, explica Steen Rasmussen.

Según Rasmussen, una denominada red autocatalítica de auto-organización fue creada en la probeta virtual, en la que él y sus colegas vertieron los ingredientes para las cadenas de información.

Una red autocatalítica es una red de moléculas, que catalizan la producción de cada una. Cada molécula puede ser formada por al menos de una reacción química en red, y cada reacción puede ser catalizada por al menos otra molécula de la misma red. Este proceso creará una red que presenta una forma primitiva de metabolismo y un sistema de información que se reproduce de generación en generación.

“Una red autocatalítica funciona como una comunidad, cada molécula es un ciudadano que interactúa con los demás ciudadanos y juntos ayudan a crear una sociedad”, explica Steen Rasmussen.

Este conjunto autocatalítico evolucionó rápidamente en un estado en el que las cadenas de todas las longitudes existían en concentraciones iguales, que no es lo que se encuentra por lo general. Además, las cuerdas seleccionadas tenían patrones sorprendentemente similares, algo que también es inusual.

“Podríamos haber descubierto un proceso similar a los procesos que inicialmente provocaron la primera vida Nosotros, por supuesto, no sabemos si la vida en realidad fue creado de esta manera; pero podría haber sido uno de los pasos. Tal vez un proceso similar hubiese creado suficientes concentraciones de cadenas de más información cuando se creó la primera protocélula “, explica Steen Rasmussen.

Los mecanismos que subyacen a la formación y selección de cadenas de información eficaces no son sólo interesantes para los investigadores que están trabajando en crear protocélulas. También tienen valor para los investigadores que trabajan con tecnología del futuro, como lo hacen en el Centro de Flint.

“Buscamos maneras de desarrollar tecnología que se basa en procesos vivos y realistas. Si lo logramos, tendremos un mundo en el que los dispositivos tecnológicos puedan repararse a sí mismos, desarrollar nuevas propiedades y que se puedan volver a utilizar. Por ejemplo, una computadora hecha de materiales biológicos plantea muy diferentes -y menos estresantes para el medio ambiente- requisitos para la producción y  su posterior eliminación “, dice Steen Rasmussen.

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