viernes, 7 de octubre de 2016

La paradoja de quién fue primero el huevo o la gallina puede estar resuelto

Finalmente  se puede resolver la paradoja de la gallina y el huevo en los cimientos de la vida.

Los científicos se han preguntado cómo los primeros productos químicos simples auto-replicantes podrían haber formado estructuras genéticas complejas, ricas en información, cuando la replicación era originalmente un proceso tan propenso a errores. Cada avance pronto se perdería por errores de copia.

De acuerdo con un nuevo estudio, la respuesta puede estar en la naturaleza fundamental de esos productos químicos. Los errores pueden haber disparado un apagado automático de la replicación. Tal estancamiento permitiría sólo secuencias libres de errores para ser completado, dándoles la oportunidad de evolucionar.

"Un sistema químico con esta propiedad sería capaz de propagar secuencias de tiempo suficiente para tener la función", escribieron los investigadores dirigidos por la bióloga de sistemas de la Universidad de Harvard, Irene Chen. El estudio fue publicado 1 de abril en la revista de la Sociedad Química Americana.
  
Los científicos creen que la primera chispa de la vida llegó en forma de ácido ribonucleico, o ARN. El precursor molecular de una sola hebra del ADN en los genes de todos los animales, el ARN es la base de las estructuras auto-replicantes más simples.

Las estimaciones de las tasas de errores en la réplica al principio del ARN corren alrededor del 20 por ciento. Por cada par de unidades químicas básicas en una molécula de ARN, había la posibilidad de equivocarse una en cada cinco y conseguir mal partido cuando se hace una copia.

Las hebras de ARN más de cinco unidades serían raras, y las estructuras simples de ARN incluso responsables de mejorar la fidelidad de copia son de 30 unidades de longitud. Para llegar a ese punto, sería prácticamente imposible, y las copias de error plagadas robarían recursos químicos de las moléculas más eficaces.

Pero los investigadores han observado que el ADN a veces se bloquea cuando se produce un error durante la autorreplicación. Si eso podría pasar a ARN, a continuación, sólo copias exactas continuarían replicándose, motivando al equipo de Chen. La paradoja se resuelve.

El ARN resultó ser demasiado inestable para trabajar, por lo que el equipo de Chen procura utilizar hebras simples y cortas de ADN. Pusieron las hebras en una mezcla de compuestos orgánicos que se sabe que han existido en la Tierra primitiva, y los etiquetados con proteínas fluorescentes que permitieron que las reacciones sean rastreadas.

A medida que los investigadores observaron los errores, hicieron que la auto-réplica del ADN se desacelere. El sistema modelo era sólo una aproximación de la química de la Tierra temprana, pero si tales pausas existieran para el ARN, habría permitido que el ARN evolucione hacia formas complicadas.

"Se han ido más allá de la paradoja", dijo Bodo Stern, un biólogo de sistemas de la Universidad de Harvard, que no participó en el estudio. "Si eso es lo que pasó, no lo sabemos, pero es un salto conceptual hacia delante."
  
El estancamiento parece ser una función natural de la geometría de ADN. "Imagínese que el ADN es una cremallera. La siguiente pieza es el nucleótido entrante. Si la próxima pieza no está alineado exactamente con el resto de la cremallera, tendrá un tiempo difícil conseguir que se alinie en su posición ", dijo Chen.

Según Hans-Joachim Ziock, un investigador protocelular en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, "cualquier cosa que pueda ayudar a corregir copias serían de gran ayuda, por lo que los desajustes bajos que reducen la marcha del proceso de réplica serían beneficiosos." Sin embargo, dijo que, incluso sin una función de error de estancamiento, los ácidos nucleicos pueden finalmente haber tomado formas superiores.

"El mundo es un lugar enorme y el tiempo no fue ningún problema real", dijo Ziock.

Imagen: Una hebra de ADN Commons / Wikimedia.

Fuente: WIRED - Traducido al español y distribuido gratuitamente