Cinco grandes avances de los últimos cinco años

Todavía hay mucho que no entendemos sobre el origen de la vida en la Tierra.

La definición de vida en sí es fuente de debate entre los científicos, pero la mayoría de los investigadores están de acuerdo sobre los componentes básicos de una célula viva. Agua, energía y algunos elementos básicos son los requisitos básicos para el surgimiento de las células. Sin embargo, los detalles exactos de cómo sucede esto siguen siendo un misterio.

Investigaciones recientes se han centrado en intentar recrear en el laboratorio las reacciones químicas que conforman la vida tal como la conocemos, en condiciones plausibles para la Tierra primitiva (hace unos 4 mil millones de años). Los experimentos se han vuelto cada vez más complejos gracias a los avances tecnológicos y a una mejor comprensión de las condiciones de la Tierra primitiva.

Sin embargo, lejos de reunir a los académicos y zanjar el debate, el surgimiento del trabajo experimental ha dado lugar a muchas teorías contradictorias. Algunos científicos creen que la vida apareció en las profundidades del mar. Respiraderos hidrotermalesDonde las condiciones proporcionaron la energía necesaria. Otros piensan que sí Aguas termales en la tierra Habría proporcionado un mejor ambiente porque es más probable que contenga moléculas orgánicas que meteoritos. Éstas son sólo dos posibilidades que se están investigando.

A continuación se presentan cinco de los descubrimientos más notables de los últimos cinco años.

Reacciones en las primeras células.

¿Cuál es la fuente de energía que impulsó las reacciones químicas cuando surgió la vida? Este es el rompecabezas que Equipo de investigación en Alemania Buscó descubrir. El equipo investigó la viabilidad de 402 reacciones que se sabe que forman algunos de los componentes esenciales de la vida, p. Nucleótidos (Componente de construcción del ADN y el ARN). Lo hicieron utilizando algunos de los elementos más comunes que se podían encontrar en la Tierra primitiva.

También se cree que estas reacciones, que se encuentran en las células modernas, son el principal proceso metabólico de LUCA. El último ancestro común universalOrganismo unicelular que se parece a las bacterias.

Para cada reacción, calcularon los cambios en la energía libre, lo que determina si la reacción puede continuar sin otras fuentes externas de energía. Lo sorprendente es que muchas de estas reacciones fueron independientes de influencias externas. Como el trifosfato de adenosinauna fuente universal de energía en las células vivas.

La síntesis de los elementos básicos de la vida no necesitaba refuerzo energético externo: era autosustentable.

vidrio volcánico

La vida depende de moléculas para almacenar y transmitir información. Los científicos creen que había hebras de ARN presentes Precursores del ADN En el desempeño de esta función, porque su estructura es más sencilla.

La aparición del ácido ribonucleico (ARN) en nuestro planeta ha desconcertado a los investigadores durante mucho tiempo. Sin embargo, recientemente se han logrado algunos avances. En 2022, un equipo de colaboradores en Estados Unidos Se generaron cadenas de ARN estables. en el laboratorio. Lo hicieron pasando nucleótidos a través de vidrio volcánico. Los hilos que crearon eran lo suficientemente largos para almacenar y transmitir información.

El vidrio volcánico estuvo presente en la Tierra primitiva, gracias a los frecuentes impactos de meteoritos combinados con una alta actividad volcánica. Los nucleótidos utilizados en el estudio también son… Se cree que estuvo presente En ese momento de la historia de la Tierra. Las rocas volcánicas pueden haber facilitado reacciones químicas que ensamblan nucleótidos en cadenas de ARN.

Respiraderos hidrotermales

La fijación de carbono es un proceso en el que se libera dióxido de carbono.₂ Gana electrones. Es necesario construir las moléculas que forman la base de la vida.

Es necesario un donante de electrones para impulsar esta reacción. En la Tierra primitiva, H₂ Puede ser un donante electrónico. En 2020, un Mostrar un equipo de colaboradores Esta reacción podría ocurrir espontáneamente y ser impulsada por condiciones ambientales similares a las de los respiraderos hidrotermales alcalinos de las profundidades marinas en el océano primitivo. Hicieron esto usando Tecnología de microfluidosdispositivos que manejan pequeños volúmenes de líquidos para realizar experimentos simulando aperturas alcalinas.

Este camino es Sorprendentemente similar Cuántas células bacterianas y arqueas modernas (organismos unicelulares sin núcleo) funcionan.

ciclo de Krebs

En las células modernas, la fijación de carbono sigue una serie de reacciones químicas que ensamblan o descomponen moléculas en redes metabólicas complejas impulsadas por enzimas.

Pero los científicos todavía están debatiendo cómo aparecieron las reacciones metabólicas antes de que aparecieran y evolucionaran estas enzimas. En 2019, un equipo de la Universidad de Estrasburgo en Francia llevó a cabo un trabajo descubrimiento. Demostraron que el hierro férrico, un tipo de hierro que abundaba en la corteza terrestre y en los primeros océanos, podía impulsar nueve de 11 pasos. ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs es una vía biológica que se encuentra en muchas células vivas.

En este caso, el hierro férrico sirvió como donante de electrones para estabilizar el carbono, desencadenando una serie de reacciones. Las reacciones produjeron los cinco precursores metabólicos universales, cinco moléculas esenciales en diferentes rutas metabólicas en todos los organismos vivos.

Los componentes básicos de las membranas celulares antiguas

Comprender la composición de los componentes básicos de la vida y sus complejas reacciones es un gran paso adelante para comprender el surgimiento de la vida.

Sin embargo, ya sea que ocurrieran en aguas termales en tierra o en las profundidades del mar, estas reacciones no habrían llegado muy lejos sin la membrana celular. Las membranas celulares desempeñan un papel activo en la bioquímica de la célula primitiva y su conexión con el medio ambiente.

Las membranas celulares modernas están compuestas principalmente por compuestos llamados fosfolípidos, que contienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Están organizados en bicapas, con las cabezas hidrófilas apuntando hacia afuera y las colas hidrófobas apuntando hacia adentro.

Las investigaciones han demostrado que algunos componentes de los fosfolípidos, como los ácidos grasos que forman las colas, pueden autoensamblarse en estas membranas bicapa en Un conjunto de condiciones ambientales.. ¿Pero estaban presentes estos ácidos grasos en la Tierra primitiva? Una investigación reciente realizada por la Universidad de Newcastle en el Reino Unido proporciona una respuesta interesante. Investigadores recrearlo La formación espontánea de estas moléculas se produce mediante la combinación de fluidos ricos en H₂, probablemente presentes en antiguos respiraderos hidrotermales alcalinos, con dióxido de carbono.₂-Aguas ricas que se asemejan al océano primitivo.

Este logro es consistente con la hipótesis de que pueden surgir membranas estables de ácidos grasos en respiraderos hidrotermales alcalinos, convirtiéndose potencialmente en células vivas. Los autores especularon que podrían ocurrir reacciones químicas similares en los océanos subterráneos de las lunas heladas, que se cree que contienen respiraderos hidrotermales similares a los de la Tierra.

Cada uno de estos descubrimientos añade una nueva pieza al rompecabezas del origen de la vida. Independientemente de la validez de estas teorías, las teorías contradictorias alimentan la búsqueda de respuestas.

Como Charles Darwin libros“Los hechos falsos son muy perjudiciales para el progreso de la ciencia porque a menudo persisten durante mucho tiempo; pero las opiniones falsas, si están respaldadas por alguna evidencia, causan poco daño, porque todos encuentran un placer útil en demostrar que son falsos y cuando esto se hace, el camino hacia el error está cerrado”. «Y el camino hacia la verdad suele estar abierto al mismo tiempo».