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¿De dónde recibió la información genética el primer ser vivo de la Tierra?

Entre los científicos que se dedican a estudiar el origen de la vida hay un gran consenso sobre que el primer material genético probablemente fue el ARN

Cadena de ADN.
Cadena de ADN.

Es importante empezar diciendo que lo que voy a responder es en parte especulación porque, aunque hay muchas evidencias que indican que pudo ser así, no podemos tener una certeza total sobre cómo fue el camino recorrido por la vida en épocas tan remotas como hace 3.850 millones de años. Y lo que está claro es que no podemos volver a ese momento para ver qué sucedió realmente.

A pesar de ello, entre los científicos que se dedican a estudiar el origen de la vida hay un gran consenso sobre que el primer material genético no pudo ser el ADN (ácido desoxirribonucleico), sino que probablemente fue el ARN (ácido ribonucleico). Para entender por qué se ha llegado a esa conclusión debes conocer la forma en que funciona la vida actual. El ADN guarda la información hereditaria, es decir, las instrucciones sobre cómo es cada ser vivo, cuáles son sus capacidades y qué es lo que le distingue del resto. Con esta información la célula va a dirigir la formación de otras moléculas, las proteínas, que harán funcionar el organismo gracias a su capacidad para formar estructuras y facilitar las reacciones propias de la vida. Esto, que dicho así parece muy simple, requiere, sin embargo, mecanismos muy sofisticados para pasar de la molécula que almacena la información, el ADN, a las moléculas que la ejecutan, las proteínas. Y estos mecanismos no pudieron aparecer de repente, sino que son propios de un estado en el que la vida tendría que haber llegado ya a un alto nivel de complejidad.

El problema alcanza grado de paradoja cuando vemos que los procesos que tienen lugar para pasar desde el ADN a las proteínas necesitan la intervención de otras proteínas, las cuales para ser sintetizadas requieren también información contenida en el ADN. Se plantea algo similar a la adivinanza que nos contaban de niños: ¿Qué fue antes, el huevo o la gallina? En este caso, ¿qué fue antes el ADN o las proteínas? La solución parece estar en otra molécula, el ARN, que tiene las dos capacidades: almacenar información basada en el orden en que se disponen los nucleótidos que lo componen (como hace el ADN) y capacidad catalítica, similar a la de las proteínas. Ya el solo hecho de que el ADN esté en el núcleo y el ARN sea la molécula que va al ribosoma, la estructura donde va a ser “leído” para dirigir la síntesis de proteínas, nos dice mucho.

Respecto a la capacidad del ARN para almacenar información tenemos dos ejemplos actuales en los que esto sucede así. Son los viroides y los virus de ARN. Los viroides son agentes infecciosos de plantas que están compuestos solo por ARN que, sorprendentemente, no codifica para proteínas. Es decir, es la propia molécula de ARN la que es capaz de llevar a cabo todo el proceso infeccioso en la planta. En los virus de ARN, como su propio nombre indica, la molécula que almacena la información genética es precisamente el ARN, aunque en este caso sí contiene información para dar lugar a la síntesis de las proteínas virales.

Se plantea algo similar a la adivinanza que nos contaban de niños: ¿Qué fue antes, el huevo o la gallina? En este caso, ¿qué fue antes el ADN o las proteínas?

La otra capacidad del ARN, la de catalizar reacciones, es posible gracias a que el ARN no forma cadenas dobles en forma de doble hélice como sucede en el ADN, sino que permanece como cadena sencilla que se pliega espacialmente en forma de estructuras tridimensionales que maximizan su estabilidad. Bien, pues en estas estructuras tridimensionales pueden generarse centros específicos donde se aproximen moléculas de sustrato y reaccionen entre ellas. Así, de un modo similar a como lo hacen las proteínas, las moléculas de ARN pueden catalizar reacciones. Todo esto nos hace pensar que la primera información genética, o lo que es lo mismo, las primeras moléculas capaces de iniciar un proceso de evolución darwiniana para dar lugar a la vida actual estaban formadas por ARN.

En cualquier caso yo no creo que en esa Tierra primitiva hubiera solo moléculas de ARN. Seguramente había una mezcla muy compleja de moléculas de ARN que estaban llevando a cabo estos procesos catalíticos y este almacenamiento de información, pero por otro lado también habría pequeños péptidos que podrían ayudar en la copia de ese ARN. Porque uno de los problemas no resueltos es cómo era la copia de esas moléculas informativas, ya que de momento no se ha conseguido aislar ninguna ribozima capaz de catalizar su propia replicación. Si pensamos en el origen de la vida, la imagen que puede venirnos a la cabeza es la de un charco de agua sucia conteniendo moléculas de lípidos que comenzarían a formar las membranas primitivas, superficies del tipo de las arcillas que ayudarían al ensamblaje de moléculas complejas y, como hemos dicho, una mezcla de moléculas que de forma conjunta favorecieran la emergencia de sistemas capaces de almacenar información y realizar un metabolismo primitivo.

Ester Lázaro es investigadora científica. Experta en Evolución. Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

Pregunta realizara por email por Roberto Carlos Gómez Sánchez

Coordinación y redacción: Victoria Toro

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Esteve, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que respondan a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos

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