05 Pregúntale astrobiólogo - SILADIN Oriente

LECTURAS DE BIO-II, 1ª UNIDAD.
Pregúntale a un astrobiólogo - Evolución de la vida.
Tercer capítulo de la nueva entrega de esta serie dedicada a la Evolución de la
vida. En esta recopilación, Morrison responde a cuestiones relacionadas con el
mundo del ARN, Oparín, PAH, metales y polímeros.
Pregúntale a un astrobiólogo por David Morrison, NAI
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA
Pregunta: ¿Hay algún otro sistema de codificación (además del ADN) que
pudiese darse en la hidrosfera de la Tierra justo después de su creación?
Respuesta: Existe una amplia documentación sobre la idea de un “mundo de
ARN”. Esta es la idea de que la vida primitiva usó el ARN más que el ADN para
almacenar información, pero el ARN también tenía la funcionalidad de una
proteína. Por lo tanto, los hipotéticos “organismos de ARN” podrían haber sido
capaces de almacenar ambas informaciones (genética) y metabólica (lo que hoy
hacen las proteínas). Sin embargo, el ARN y el ADN son tan similares
químicamente que realmente no conducen al espíritu de la cuestión.
Se ha prestado atención a la idea de que defectos en las estructuras del cristal
podrían haber formado un rudimentario sistema de codificación anterior al ADN.
Esto lo propuso un científico creativo llamado A.G. Cairns-Smith. A pesar de que
es una idea interesante, está sin demostrar (y quizás sea indemostrable), y se
requiere mucha suposición para ver cómo un sistema de codificación se
“transformó” en el sistema único que conocemos – donde el ADN se usa para
almacenar información y las proteínas para el metabolismo (con el ARN sirviendo
de unión entre estos dos reinos moleculares).
Algunos artículos sobre estos temas, son accesibles para los no científicos: “Las
siete claves del origen de la vida”: Una historia científica detectivesca de
Alexander Graham Cairns-Smith. Este libro muestra la tesis de Cairns-Smith. Y
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“Los orígenes de la vida” de Freeman J. Dyson. Este resume varias teorías sobre
el origen de la vida, poniendo énfasis en la idea de Dyson de que el metabolismo
podría haber precedido el almacenaje de información.
1 de mayo de 2002.
Pregunta: ¿Cuál es la hipótesis de Oparin sobre el
origen de la vida?
Respuesta: En los años 1920, A.I. Oparin y J.B.S.
Haldane postularon que la atmósfera reductora de la
Tierra primitiva (sin O2) y la alta radiación UV
aumentarían
las
reacciones que podrían haber
producido moléculas orgánicas. La hipótesis de
Oparin de 1938 sugiere que la vida se formó a través
de la organización de la materia inerte (moléculas
orgánicas) dentro de la materia viva. Defendió que un paso crucial en este
proceso, es la formación de coacervatos, estructuras físicas en las que supuso
que podrían darse “hiperciclos” de ARN e interacciones enzimáticas. La formación
de coacervatos tiene lugar cuando las soluciones coloidales sufren cambios en la
temperatura o en el entorno químico o físico. Los coacervatos tienen una
organización simple y persistente, son estables en disolución y pueden aumentar
su tamaño. La mayoría de científicos en este campo no creen este concepto
literalmente, sin embargo, Oparin centró nuestra atención en el proceso de autoorganización de las moléculas orgánicas como paso clave de la transformación de
materia inerte en materia viva.
Hoy, la mayoría de los científicos creen que este paso fue llevado a cabo por las
protocélulas – adheridas a la membrana, estructuras similares a las células que
encapsulan moléculas capaces de desarrollar funciones celulares básicas tales
como (1) capturar energía del entorno y transformarla en energía química, (2)
trasportar nutrientes y productos de desecho entre el interior de la protocélula y el
entorno, y (3)catalizar las reacciones químicas necesarias para su propia
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manutención, crecimiento y desarrollo. Se demostró que tales estructuras
adheridas a la membrana podrían estar formadas por material interestelar, de
meteoritos o de cometas. Muchas cuestiones básicas, sin embargo, continúan sin
respuesta.
1 de mayo 2002.
Pregunta: Exactamente, ¿qué son los PAH’s y por
qué son importantes en Astrobiología?
Respuesta: Los PAH’s, o hidrocarburos aromáticos
policíclicos, fueron las primeras moléculas basadas en
el anillo de carbono encontradas en el espacio. Los
PAH’s son las pruebas de que la química orgánica se da alrededor de otras
estrellas, y donde hay química orgánica existe la posibilidad de vida. Como el Dr.
Jochen Kissel del Instituto Max-Planck afirma: “Cuando (esas moléculas)
estuvieron en contacto con agua el líquida en la Tierra joven, podrían haberse
desencadenado el tipo de reacciones químicas que son el requisito inicial para el
origen de la vida”. Para leer el artículo que contiene este extracto, ver
http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=1598.
30 de abril de 2002.
Pregunta: ¿Cómo obtuvo la Tierra los metales
pesados necesarios para la civilización?
Respuesta: Grandes estrellas que son suficientemente
grandes y calientes para fusionar elementos simples
en metales más pesados tienen un tiempo de vida
más corto, porque se consumen más rápidamente. Si son suficientemente
grandes, las reacciones nucleares escapan a la gravedad de las estrellas
produciendo una supernova y esparciendo sus contenidos por toda la galaxia.
Estas partículas, incluidos metales muy pesados, viajan a través del espacio
interestelar como viento solar por la fuerza de la explosión. Entonces, como otras
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estrellas están formando sus sistemas solares rotativos, el viento estelar pasa
cerca, barriendo los gases y el polvo más ligeros fuera del disco protoplanetario
que rodea la estrella. Los planetesimales se forman al agrupar la materia en el
disco y condensarse. Los metales pesados y silicatos que están en esos vientos
son atrapados por el sistema y colisionan con los planetesimales. Los elementos
más ligeros y volátiles tales como el hidrógeno son empujados al exterior, y como
resultado, surge un planeta que contiene metales pesados.
Estos elementos también provienen del Big Bang, el cual creó una “abundancia
cósmica” de elementos tales como los metales pesados necesarios para el
desarrollo y la vida en la Tierra: hierro, magnesio y silicio. La Universidad de
Colorado ha investigado mucho sobre este tema, visita la página web
http://argyre.colorado.edu/life/CAB.html.
Visita
también
los
orígenes
del
programa en otro Instituto miembro, el Laboratorio de Propulsión a Chorro:
http://origins.jpl.nasa.gov/
11 de marzo de 2002.
Pregunta: He escuchado que el fósforo puede
combinarse
con
el
nitrógeno
para
formar
polímeros y estructuras cíclicas pero no sé bajo
qué condiciones. También he visto ejemplos de
moléculas
complejas
formadas
por
fósforo,
nitrógeno, azufre y oxígeno. Me pregunto si
alguien ha pensado en formas de vida basadas en
estas cadenas.
Respuesta: La mayoría de los científicos consideran que se necesitan formar
moléculas en cadena para producir vida porque las cadenas pueden contener
información. Pero estas cadenas deben tener la propiedad de contener diferentes
grupos añadidos a lo largo de ella de modo que la información pueda ser
codificada (como en el ADN), esta información es esencialmente para
proporcionar un borrador para crear copias de moléculas. La vida basada en el
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oxígeno es imposible porque la cadena común más larga es el O3 (ozono) y éste
no es muy estable. El O4 es explosivo. El azufre puede incluso formar largas
cadenas, pero al ser divalente, no tiene vínculos extra a lo largo de la cadena, a
los que pudiesen agarrarse los grupos de codificación secundaria.
Estás en lo cierto de que el fósforo puede combinarse con el nitrógeno para formar
cadenas o anillos. De hecho, en Penn State hay científicos trabajando en sintetizar
esos polifosfacenos. Visita http://research.chem.psu.edu/hragroup/pnpn.htm.
Estas moléculas también permitirían adherir grupos secundarios, aunque a la
fecha, sólo los polifosfacenos con los mismos grupos secundarios repetidos han
sido sintetizados. Pero uno se lo puede imaginar así, y quizás en algún planeta
rico en nitrógeno (como la Tierra) y en fósforo (a diferencia de la Tierra) pueda
crecer una forma de vida basada en los polifosfacenos. Por supuesto, con los
polifosfacenos no tendríamos la isomería óptica que tenemos con la vida basada
en el carbono, pero quizás esa isomería óptica no es necesaria para la vida.
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