Descubren capacidades del ARN que permiten evolución de la vida a escala molecular

Según el naturalista Charles Darwin, la evolución era “descendencia con modificaciones”, es decir, información genética en forma de secuencias de ADN que se transmite de una generación a la siguiente, pero con ligeras variaciones que permiten introducir rasgos nuevos en una población.

En la década de 1960, algunos científicos, entre ellos Leslie Orgel, del Salk Institute, propusieron que el origen de la evolución era el “mundo del ARN” y que estas pequeñas moléculas eran las que gobernaban la Tierra primitiva y las que, con el paso del tiempo, establecieron la dinámica de la evolución de las especies.

Ahora, una nueva investigación del Instituto Salk, publicada este lunes en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), aporta nueva información sobre los orígenes de la vida y presenta pruebas que apoyan la hipótesis del “mundo del ARN”.

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La investigación ha descubierto las capacidades del ARN que hacen posible la evolución a escala molecular, a la vez que acerca a los científicos a la producción de vida autónoma de ARN en los laboratorios.

ARN, ¿precursor de la vida?

Desde hace años, Joyce y otros científicos exploran la idea de que el ARN pueda ser el precursor de la vida. Para ello, estudian las ribozimas de ARN polimerasa, moléculas de ARN que pueden hacer copias de otras cadenas de ARN.

En la última década, Joyce y su equipo han estado desarrollando ribozimas de ARN polimerasa en el laboratorio para producir nuevas versiones de evolución capaces de replicar moléculas más grandes. Pero la mayoría son incapaces de copiar las secuencias con la suficiente precisión.

Por lo tanto, tras muchas generaciones, las cadenas de ARN resultantes tienen tantos errores que no se parecen en nada a la original y han perdido por completo su función. Hasta ahora.

La última ribozima ARN polimerasa desarrollada en el laboratorio incluye una serie de mutaciones cruciales que le permiten copiar una cadena de ARN con una precisión mucho mayor.

En estos experimentos, la cadena de ARN que se copia es una “cabeza de martillo” (una pequeña molécula que corta en pedazos otras moléculas de ARN).

El equipo descubrió que la ribozima ARN polimerasa no solo replicaba con precisión cabezas de martillo funcionales, sino que, con el tiempo, surgían nuevas variaciones de las cabezas de martillo que funcionaban de forma similar, pero cuyas mutaciones las hacían más fáciles de replicar, lo que aumentaba su aptitud evolutiva y las llevaba a dominar finalmente la población de cabezas de martillo del laboratorio.

“Este estudio sugiere que los albores de la evolución podrían haber sido muy tempranos y muy simples. Algo a nivel de moléculas individuales podría sostener la evolución darwiniana, y haber sido la chispa que permitió que la vida se hiciera más compleja, pasando de las moléculas a las células y a los organismos multicelulares”, detalla Nikolaos Papastavrou, investigador asociado del laboratorio de Joyce y primer autor del estudio.

“Perseguimos los albores de la evolución. Al revelar estas novedosas capacidades del ARN, estamos descubriendo los posibles orígenes de la vida misma, y cómo moléculas sencillas podrían haber allanado el camino para la complejidad y diversidad de la vida que vemos hoy”, explica Gerald Joyce, autor principal del estudio y presidente de Salk.

El equipo de Joyce está recreando ahora este proceso en tubos de ensayo de laboratorio para producir polimerasa de mejor rendimiento que pueda replicarse a sí misma, lo que supondría el origen de la vida autónoma del ARN en el laboratorio, algo que, según los investigadores, podría lograrse en la próxima década.

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