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jueves 29 de diciembre de 2016

Grasas y aminoácidos simples, para esclarecer cómo surgió la vida

Un grupo de investigación de la UPV/EHU estudia cómo ensamblaron las moléculas químicas, las cuales pudieron dar origen a la vida

La vida es un proceso que tiene su origen hace 3.500 millones de años. Surgió cuando los componentes básicos de las células que conocemos hoy en día, es decir, las moléculas químicas inanimadas, fueron uniéndose, mezclándose, ensamblándose e interactuando. En un momento dado cobraron vida, o lo que es lo mismo, se convirtieron en sistemas autónomos. Con el paso de los años fueron evolucionando, hasta llegar a la complejidad y diversidad actual. Una investigación de la UPV/EHU trabaja en el inicio de ese trayecto, estudiando cómo sucedió el ensamblaje de las moléculas químicas para poder dar lugar a la vida.

El ADN, el ARN, las proteínas, las membranas, los azúcares... las células están compuestas por diversidad de componentes. En biología, y, concretamente, en los estudios sobre el origen de la vida, es muy común centrarse en una de esas moléculas, y postular hipótesis sobre cómo se originó la vida mediante el análisis de los mecanismos específicos relacionados con ella. "Estos estudios, básicamente, buscan "la molécula de la vida", es decir, establecer cuál fue la molécula más importante para que fuera posible este hito, comenta Kepa Ruiz-Mirazo, investigador de la Unidad de Biofísica y del departamento de Lógica y Filosofía de la Ciencia de la UPV/EHU. No obstante, teniendo en cuenta que "la vida es un juego entre una gran variedad de moléculas y componentes, en los últimos años está habiendo un cambio de planteamiento, y están tomando fuerza las investigaciones que tienen en cuenta diferentes moléculas al mismo tiempo", añade.

Además de mostrarse a favor de este nuevo planteamiento, el grupo de Ruiz-Mirazo, en colaboración con la Universidad de Montpellier, mediante la estancia de la doctoranda de la UPV/EHU Sara Murillo-Sánchez, ha podido demostrar que existe interacción entre unas moléculas y otras. "Nuestro grupo es experto en la investigación de las membranas que se crearon en los entornos prebióticos, es decir, en el estudio de las dinámicas que pudieron haber tenido los ácidos grasos, los precursores de los lípidos actuales. El grupo de Montpellier, por su parte, está especializado en la síntesis de los primeros péptidos. Así, al juntar el conocimiento de unos y otros, y cuando experimentalmente mezclamos los ácidos grasos y los aminoácidos, pudimos ver que se da una fuerte sinergia entre ambos".

Según pudieron observar, la catálisis de la reacción se produjo cuando los ácidos grasos formaron compartimentos. Al estar en un medio acuoso, y debido al carácter hidrófobo de los lípidos, estos tienden a unirse entre sí y formar compartimentos cerrados; es decir, toman la función de membrana; "en aquella época, obviamente, las membranas no eran biológicas, sino químicas", aclara Ruiz-Mirazo. En sus experimentos pudieron ver que las condiciones que ofrecen estas membranas son favorables para los aminoácidos: "El grupo de Montpellier tenía muy bien caracterizadas las reacciones prebióticas de formación de dipeptidos; así, pudieron ver que en presencia de los ácidos grasos, esta reacción se daba con una eficiencia mayor", añade.

De abajo hacia arriba, recreando la evolución a partir de moléculas simples

Además de demostrar la sinergia entre los ácidos grasos y aminoácidos, Ruiz-Mirazo considera muy importante haber realizado el estudio partiendo de componentes químicos básicos, es decir, con precursores moleculares: "La vida surgió a partir de esas moléculas básicas; por tanto, para estudiar su origen no podemos partir de los fosfolípidos complejos que se encuentran en las membranas de hoy en día. Hemos demostrado la formación de las primeras uniones y cadenas partiendo de precursores moleculares. O dicho de otro modo, hemos demostrado que es posible llegar a la diversidad y complejidad de la biología, partiendo de la química".

En sus estudios, además del trabajo experimental, Ruiz-Mirazo trabaja en otros dos ámbitos, por lo que al final estudia el origen de la vida desde tres pilares o perspectivas: "por un lado, está el campo experimental; otro, está basado en modelos teóricos y simulaciones computacionales, que utilizamos para analizar los resultados obtenidos en los experimentos, y el tercero es un poco más amplio, ya que estudiamos desde el punto de vista filosófico qué es la vida, la influencia que tiene en el campo experimental la concepción que se tiene de la vida, ya que cada concepción te lleva a realizar un tipo de experimentos —aclara—. Estas tres metodologías se alimentan mutuamente: una idea que pueda surgir en el análisis filosófico te lleva a realizar una nueva simulación, y los resultados de esas simulaciones marcan el camino para diseñar los experimentos. O al revés. Seguramente, nunca llegaremos a resolver el inicio de la vida, pero trabajamos en ello: todos los seres vivos de la Tierra tenemos el mismo origen, y queremos conocer cómo sucedió".

Información complementaria

Kepa Ruiz-Mirazo es investigador a tiempo completo en la UPV/EHU, en el grupo de investigación de Membranas prebióticas de la Unidad de Biofísica de la facultad de Ciencia y Tecnología, por un lado, y en el grupo de investigación Filosofía de la Biología-IAS del departamento de Lógica y Filosofía de la Ciencia de la facultad de Educación, Filosofía y Antropología. Esta investigación se ha llevado a cabo en colaboración con el Instituto de Biomoléculas Max Mousseron del CNRS y la Universidad de Montpellier: el grupo de Ruiz-Mirazo está especializado en lípidos y membranas prebióticas, y el de Montpellier, por su parte, trabaja en la caracterización de las reacciones de formación de pequeños péptidos a partir de aminoácidos en entornos prebióticos.

Referencia bibliográfica

Murillo-Sánchez, S., Beaufils, D., González Mañas, J. M., Pascal, R. & Ruiz-Mirazo, K. (2016): Fatty acids' double role in the prebiotic formation of a hydrophobic dipeptide. Chemical Science 7: 3406-3414 (online – 09 Feb 2016). DOI 10.1039/C5SC04796J.

Foto: UPV/EHU

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