¿Puede la vida evolucionar a partir de un código químico diferente?

Impresión artística de los primeros años de la vida en la Tierra. Crédito: Peter Sawyer / Smithsonian Institution

Artículo publicado por Clara Moskowitz el 18 de agosto de 2011 en SPACE.com

Toda la vida de la Tierra se basa en un conjunto estándar de 20 moléculas, llamadas aminoácidos, para construir las proteínas que llevan a cabo las acciones esenciales de la vida. Pero, ¿tiene que ser así?

Todas las criaturas vivas de este planeta usan los mismos 20 aminoácidos, a pesar de que hay cientos disponibles en la naturaleza. Por tanto, los científicos se han preguntado si la vida podría haber surgido sobre la base de un conjunto diferente de aminoácidos.

Y es más, ¿podría existir la vida en otros lugares, utilizando un conjunto alternativo de bloques básicos?

“La vida ha estado utilizando un conjunto estándar de 20 aminoácidos para construir proteínas desde hace más de 3 mil millones de años”, dijo Stephen J. Freeland del Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Hawái. “Cada vez está más claro que muchos otros aminoácidos fueron posibles candidatos, y aunque ha habido especulaciones, e incluso suposiciones, sobre qué creaba la vida, se ha avanzado muy poco en el camino de las hipótesis comprobables”.

Así Freeland y su colega de la Universidad de Hawái Gayle Philip K. idearon una prueba para tratar de saber si los 20 aminoácidos de la vida en la Tierra fueron escogidos al azar, o si eran los únicos posibles que podrían haber hecho el trabajo.

Los aminoácidos son moléculas formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Se unen en formas y patrones concretos para formar moléculas más grandes denominadas proteínas que realizan funciones biológicas.

“Técnicamente hay una infinita variedad de aminoácidos”, dijo Freeland a Astrobiology Magazine. “Dentro de ese infinito que hay muchos más de los 20 que estaban disponibles [cuando se originó la vida en la Tierra] en la medida de lo que podemos decir”.

Poniendo a prueba las posibilidades

Los investigadores definieron un conjunto probable de aminoácidos candidatos del que la vida tomó 20. Comenzaron con los aminoácidos que se han descubierto en el meteorito Murchison, una roca espacial que cayó en Murchison, Victoria, en Australia en septiembre de 1969.

La roca se cree que data de los inicios del Sistema Solar, y que representa una muestra de los compuestos existentes en el Sistema Solar y en la Tierra antes de que comenzara la vida.

Entonces, los científicos utilizaron computadoras para calcular las propiedades fundamentales de los 20 aminoácidos usados por la vida, tales como el tamaño, la carga y la hidrofilia, o el grado en que las moléculas se ven atraídas por el agua.

“Sabemos que éstas tres son importantes para la forma en que se construyen las proteínas”, dijo Freeland.

Freeland y Philip analizaron si estas propiedades se podrían haber logrado con la misma cobertura y eficiencia con otras combinaciones de 20 aminoácidos. Los investigadores descubrieron que la vida, aparentemente, no eligió sus 20 bloques al azar.

“Hallamos que sería muy poco probable que sólo el azar escogiera un conjunto de aminoácidos que superase a la elección de la vida”, dijo Freeland.

Selección natural

De hecho, los investigadores piensan que la vida primitiva en la Tierra probablemente usó una versión de la selección natural para elegir estos aminoácidos. Probablemente se intentaron algunas combinaciones de otros aminoácidos, pero ninguna demostró encajar tan bien, por lo que ninguna otra combinación terminó produciendo una progenie tan exitosa como la lograda por el conjunto existente.

“Aquí nos encontramos con una prueba muy sencilla que empieza a mostrarnos que la vida sabía exactamente lo que estaba haciendo”, dijo Freeland. “Esto es consistente con la idea de que la selección natural estaba en marcha”.

Abordar la pregunta de por qué la naturaleza escogió los 20 aminoácidos es experimentalmente difícil, dijo Aaron Burton, Miembro del Programa Posdoctoral de NASA que trabaja como astroquímico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

“A pesar de que una serie de experimentos han demostrado que los aminoácidos no naturales pueden incorporarse al alfabeto genético de los organismos, puede que nunca sea posible simular experimentalmente suficientes periodos de tiempo evolutivo para comparar realmente alfabetos de aminoácidos alternativos”, dijo Burton, quien no participó en el nuevo estudio. “Como resultado, estudios como los presentados por Philip y Freeland ofrecen perspectivas interesantes y proporcionan un marco de trabajo para la formulación de hipótesis que pueden ponerse a prueba realmente en el laboratorio”.

Aminoácidos en meteoritos

En este momento la carrera se centra en encontrar directamente aminoácidos en el resto del sistema solar. Algunas pistas de su abundancia se han encontrado en los meteoritos que han caído en la Tierra desde el espacio exterior, así como en misiones, tales como la sonda Stardust de la NASA, que tomó muestras de la coma del cometa Wild 2 en 2004.

“Todo parece indicar que se van a encontrar aminoácidos en toda la galaxia”, dijo Freeland. “Aparentemente, son los bloques de construcción obvios con los que crear la vida. Lo que hemos encontrado apunta a un cierto nivel de previsibilidad sobre cómo sucedieron las cosas”.

La cuestión de la caja de herramientas de aminoácidos de la vida es interesante no sólo para tratar de rastrear el origen de la vida en la Tierra, sino en preguntarse si existe vida en otros planetas, y si es así, la forma que adopte. Los científicos sienten una especial curiosidad sobre cómo un distinto conjunto de bloques básicos de aminoácidos daría lugar a diferentes características de la vida que crea.

“Ésta es la pregunta más importante de todas”, dijo Freeland. “Estamos tratando de encontrar una manera de preguntar, si se cambia el conjunto de los aminoácidos con los que estamos construyendo, ¿qué efecto tiene en las proteínas que se pueden crear? Lo más interesante, es que nadie lo sabe”.

Philip y Freeland informaron de sus hallazgos en un artículo publicado el 19 de abril número de la revista Astrobiology.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en SPACE. com, su autora es Clara Moskowitz.