La lluvia puede haber sido un ingrediente esencial para el origen de la vida, según un estudio publicado el miércoles (21).
La vida actual existe en forma de células, que son sacos llenos de ADN, ARN, proteínas y otras moléculas. Pero cuando surgió la vida hace unos 4 mil millones de años, las células eran mucho más simples. Algunos científicos han investigado cómo surgieron las llamadas protocélulas, intentando recrearlas en laboratorios.
Muchos investigadores sospechan que las protocélulas contenían sólo ARN, una versión monocatenaria del ADN. Tanto el ARN como el ADN almacenan información genética en sus largas secuencias de «letras» moleculares.
Pero el ARN también puede plegarse en formas intrincadas, convirtiéndolo en una herramienta para cortar o unir otras moléculas. Las protocélulas podrían haberse reproducido si sus moléculas de ARN capturaran componentes genéticos para ensamblar copias de sí mismas.
Un desafío en la construcción de protocélulas es elegir con qué rodearlas. Las células modernas están rodeadas de membranas, barreras que controlan estrictamente cómo entran y salen las moléculas. Pero esta disposición habría planteado un problema para las protocélulas. No habrían podido absorber las moléculas necesarias para crecer ni expulsar los desechos.
Algunos científicos se han preguntado si las protocélulas se formaban sin membrana. Se inspiraron en experimentos químicos de hace un siglo, en los que los investigadores mezclaban sustancias químicas en un líquido. En algunos casos, algunos de los productos químicos se condensaban en gotas que flotaban en la mezcla. ¿Las protocélulas comenzaron como gotitas flotantes sin membrana?
En los últimos años, los investigadores han explorado esta posibilidad creando gotitas con ARN en su interior. Sacudir las gotas fue suficiente para dividirlas en dos. Esto podría haber sido un simple precursor de cómo las células se dividen cuando se reproducen.
Pero las gotitas de ARN no podían permanecer distintas como las células. Las hebras de ARN se movieron rápidamente de una gota a otra y, con el tiempo, todas las gotas se fusionaron, como burbujas de aceite que se fusionan formando una película sobre el agua.
En 2018, Aman Agrawal, ingeniero químico, descubrió una posible solución a este problema. Pero le llevaría tres años darse cuenta de lo que había encontrado.
En ese momento, Agrawal era un estudiante de posgrado en la Universidad de Houston y estudiaba gotas hechas de químicos sintéticos. Esperaba convertir las gotas en fábricas en miniatura para producir compuestos importantes como la insulina.
Para ello, primero sería necesario hacer que las gotas sean más estables. Agrawal quedó impresionado por un estudio de 2015 en el que científicos suizos lograron hacer que las gotas duraran seis días bombeando productos químicos en canales microscópicos llenos de agua purificada.
Agrawal replicó los resultados, pero no pudo entender cómo los canales producían gotas tan estables. Cuatro meses después, encontró un vial ignorado del experimento. Vertió algunos químicos adicionales y agua purificada en el frasco, lo selló y se olvidó de él. Pero ahora, al mirar la botella, se sorprendió al ver que el líquido era de un color lechoso. Esto significaba que las gotas todavía estaban allí y flotando en el interior.
Agrawal descubrió que el agua era la responsable de mantener estables las gotas. El agua animó a las moléculas de la capa exterior de las gotas a unirse. «Se puede imaginar una malla formándose alrededor de estas gotas», dijo Agrawal, ahora investigador postdoctoral en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago.
En 2021, la noticia del trabajo de Agrawal llegó a Jack Szostak, químico de la Universidad de Chicago y premio Nobel que había estado trabajando con protocélulas durante más de 20 años. Szostak se preguntó si el agua también podría hacer que las gotas de ARN sean más estables.
Los dos científicos y sus colegas unieron fuerzas para una nueva ronda de experimentos. Combinaron ARN y otras sustancias químicas con agua purificada. Cuando agitaron la solución, ésta produjo espontáneamente gotas de ARN. Y esas gotas permanecieron estables durante días, informaron en el nuevo estudio, publicado en revista avances científicos.
Los científicos han especulado que la lluvia que cayó sobre la Tierra primitiva podría haber proporcionado el agua necesaria para formar gotas de ARN. Para probar esta posibilidad, Anusha Vonteddu, otra estudiante de posgrado de la Universidad de Houston, colocó viales afuera durante una tormenta. Cuando ella y sus colegas utilizaron agua de lluvia para realizar los experimentos nuevamente, las gotas de ARN demostraron ser estables una vez más.
Pero la lluvia en la Tierra primitiva probablemente tenía una química diferente a la de hoy, porque se formaba en una atmósfera con un equilibrio de gases diferente. El alto nivel de dióxido de carbono que se cree que había en el aire hace cuatro mil millones de años habría hecho que las gotas de lluvia fueran más ácidas. Agrawal y sus colegas descubrieron que aún podían formar gotas de ARN estables con agua tan ácida como el vinagre.
Neal Devaraj, biólogo químico de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el nuevo estudio, dijo que la investigación podría arrojar luz sobre el origen de la vida porque los investigadores no tuvieron que hacer mucho para crear gotas de ARN estables: simplemente mezcle y agite.
«Es algo que uno puede imaginar que sucedió en la Tierra primitiva», dijo. «Lo simple es bueno cuando piensas en estas preguntas».
«Aspirante a especialista en café. Solucionador de problemas. Fanático de los viajes. Creador. Apasionado aficionado a la televisión».