El ácido ribonucleico (ARN) se forma espontáneamente en el vidrio de lava basáltica
Científicos de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada anunciaron hoy que el ácido ribonucleico (ARN), un análogo del ADN que probablemente fue el primer material genético para la vida, se forma espontáneamente en el vidrio de lava basáltica. Este tipo de vidrio abundaba en la Tierra hace 4.350 millones de años. Basaltos similares de esta antigüedad sobreviven hoy en Marte.
"Las comunidades que estudian los orígenes de la vida han divergido en los últimos años", comentó Steven Benner, coautor del estudio.
"Una comunidad revisa las preguntas clásicas con esquemas químicos complejos que requieren una química difícil realizada por químicos expertos", explicó Benner. "Su hermosa artesanía aparece en revistas de marca como Nature y Science". Sin embargo, precisamente debido a la complejidad de esta química, no es posible explicar cómo se originó realmente la vida en la Tierra.
Por el contrario, el estudio de la Fundación adopta un enfoque más simple. Dirigido por Elisa Biondi, el estudio muestra que las moléculas largas de ARN, de 100 a 200 nucleótidos de longitud, se forman cuando los nucleósidos trifosfatos no hacen más que filtrarse a través del vidrio basáltico.
"El vidrio basáltico estaba en todas partes en la Tierra en ese momento", comentó Stephen Mojzsis, un científico de la Tierra que también participó en el estudio. "Durante varios cientos de millones de años después de la formación de la Luna, los frecuentes impactos junto con abundante vulcanismo en el joven planeta formaron lava basáltica fundida, la fuente del vidrio basáltico. Los impactos también evaporaron el agua para dar tierra seca, proporcionando acuíferos donde podría haberse formado el ARN".
Los mismos impactos también generaron níquel, que el equipo demostró que proporciona trifosfatos de nucleósidos a partir de nucleósidos y fosfato activado, que también se encuentra en el vidrio de lava. El borato (como en el bórax), también del basalto, controla la formación de esos trifosfatos.
Los mismos impactadores que formaron el vidrio también redujeron transitoriamente la atmósfera con sus núcleos metálicos de hierro y níquel. Las bases de ARN, cuyas secuencias almacenan información genética, se forman en tales atmósferas. El equipo había demostrado previamente que los nucleósidos se forman mediante una simple reacción entre la ribosa fosfato y las bases de ARN.
"La belleza de este modelo es su simplicidad. Los estudiantes de secundaria pueden probarlo en la clase de química", dijo Jan Špaček, quien no participó en este estudio pero desarrolla un instrumento para detectar polímeros genéticos alienígenas en Marte. "Mezcle los ingredientes, espere unos días y detecte el ARN".
Imagen: Evolución temporal de la polimerización de trifosfato en vidrio de diabasa
Las mismas rocas resuelven las otras paradojas al hacer ARN en un camino que va desde moléculas orgánicas simples hasta el primer ARN. "Por ejemplo, el borato gestiona la formación de ribosa, la 'R' en el ARN", añadió Benner. Este camino comienza a partir de carbohidratos simples que "no podrían" haberse formado en la atmósfera sobre la Tierra primitiva. Estos fueron estabilizados por dióxido de azufre volcánico y luego llovieron a la superficie para crear depósitos de minerales orgánicos.
Por lo tanto, este trabajo completa un camino que crea ARN a partir de pequeñas moléculas orgánicas que casi seguramente estaban presentes en la Tierra primitiva. Un solo modelo geológico se mueve de una y dos moléculas de carbono para dar moléculas de ARN lo suficientemente largas como para apoyar la evolución darwiniana.
"Quedan preguntas importantes", advierte Benner. "Todavía no sabemos cómo todos los componentes básicos del ARN llegaron a tener la misma forma general, una relación conocida como homoquiralidad". Asimismo, los enlaces entre los nucleótidos pueden ser variables en el material sintetizado sobre vidrio basáltico. La importancia de esto no se conoce.
Marte es relevante para este anuncio porque los mismos minerales, vidrios e impactos también estuvieron presentes en el Marte de esa antigüedad. Sin embargo, Marte no ha sufrido la deriva continental y la tectónica de placas que enterraron la mayoría de las rocas de la Tierra de más de 4 mil millones de años. Por lo tanto, las rocas del momento relevante permanecen en la superficie de Marte. Las misiones recientes a Marte han encontrado todas las rocas necesarias, incluido el borato.
"Si la vida surgió en la Tierra a través de este simple camino, entonces probablemente también surgió en Marte", dijo Benner. "Esto hace que sea aún más importante buscar vida en Marte tan pronto como podamos".
Los hallazgos aparecen en línea en la revista Astrobiology: Catalytic Synthesis of Polyribonucleic Acid on Prebiotic Rock Glasses
Referencias:
Hyo-Joong Kim et al, Prebiotic stereoselective synthesis of purine and noncanonical pyrimidine nucleotide from nucleobases and phosphorylated carbohydrates, Proceedings of the National Academy of Sciences (2017).
Hyo-Joong Kim et al, A Prebiotic Synthesis of Canonical Pyrimidine and Purine Ribonucleotides, Astrobiology (2019)
Imagen de cabecera: Marte (Ver ampliada la imagen de cabecera)
