Siempre pensamos que el ARN era demasiado simple para el trabajo pesado.
Esa suposición es descabellada. Un nuevo estudio sugiere que el ARN puede construir estructuras masivas y sofisticadas. Filamentos. Jaulas. No era simplemente un humilde portador genético esperando que aparecieran proteínas y salvaran el día. La “hipótesis del mundo del ARN” ha afirmado durante mucho tiempo que el ARN precedió al ADN y a las proteínas, pero la sabiduría predominante decía que esas primeras moléculas sólo podían gestionar pliegues básicos y diminutos. Esa visión podría ser completamente errónea.
El cambio es importante porque reescribe la historia del origen.
Por qué la complejidad del ARN cambia nuestra visión del amanecer de la vida
Durante décadas, la brecha fue clara. Las proteínas utilizan veinte aminoácidos diferentes. Eso les da una paleta enorme. El ARN sólo tiene cuatro nucleótidos. La lógica era que el ARN carecía de la variedad necesaria para formar algo complejo. No podía construir estructuras. No podía catalizar reacciones complejas sin ayuda. Las proteínas intervinieron, tomaron el control y bloquearon el sistema biológico en su lugar.
Pero esta lógica supone que una variedad limitada equivale a una estructura limitada.
Un artículo reciente publicado en bioRxiv por Lin Huang de la Universidad Sun Yat-Sen sostiene lo contrario. Huang y su equipo descubrieron que el ARN puede hacer cosas que nunca antes habíamos visto. La investigación aún no ha sido revisada por pares, pero las imágenes de microscopía crioelectrónica son sorprendentes. Muestran que el ARN se ensambla en grandes complejos que rivalizan con las arquitecturas basadas en proteínas.
Esto desafía directamente la suposición de que sólo las proteínas pueden construir geometrías elaboradas.
“Esto sugiere que en el origen del ARN el mundo podía ensamblarse en todo tipo de formas”, dijo Huang a WordsSideKick.com.
¿Qué mecanismos permiten que el ARN construya grandes estructuras?
El secreto no es más ingredientes. Es la forma en que las piezas se unen.
Los investigadores se centraron en “besar los bucles del tallo”. Imagínese un cordón de zapato atado en un lazo. Si otro lazo de cordón lo presiona, se besan. Pegarse. Enlazar. El equipo examinó secuencias de ARN y encontró familias de bacteriófagos (virus que infectan bacterias) que utilizaban exactamente este mecanismo.
Esto es lo que sucedió cuando lo probaron en el laboratorio:
- Purificaron las moléculas de ARN.
- Las dejan armar en un plato.
- Los hilos cortos (menos de 200 unidades cada uno) encajaron en su lugar.
El resultado fue inmediato y sólido.
Algunos formaron filamentos que se parecen mucho al citoesqueleto de las células modernas. El citoesqueleto mueve las cosas. Mantiene las células en forma. Si el ARN primitivo pudiera hacer eso, la vida podría haber sido estructural desde muy temprano.
Otros formaron jaulas icosaédricas. Piensa en un balón de fútbol. Veinte triángulos formando una esfera. Los herpesvirus modernos utilizan jaulas de proteínas (cápsides) para ocultar su ADN. ¿Podría el ARN antiguo haber construido sus propias cajas del tamaño de un virus? Es posible. La geometría se comprueba.
¿Dónde existen estas estructuras de ARN en la naturaleza?
Aquí está el truco. Las estructuras se formaron en un plato. No necesariamente se forman dentro de las bacterias que albergan los virus.
El equipo de Huang aún no ha visto que esto suceda in vivo. Dentro de una célula real, las proteínas de todas partes podrían alterar estos enlaces de ARN. ¿O tal vez las proteínas les ayuden? No lo sabemos. El ambiente del laboratorio está limpio. Las células son caóticas.
Anna Medvegy, bióloga evolutiva que no participó en el estudio, planteó una preocupación diferente. No se trata sólo de química. Se trata de medio ambiente.
“Definitivamente creo que los parámetros ambientales son una cuestión”, escribió Medvegy. “¿Pueden formarse estas estructuras en el entorno donde existió el hipotético Mundo de ARN?”
Si el amanecer de la Tierra significara un calor abrasador o un pH bajo, ¿sobrevivirían estos bucles de besos? Tal vez. Pero si cocinas el ARN, se desmorona. El siguiente obstáculo es recrear esas condiciones prebióticas para probar la integridad estructural.
Las hebras cortas de ARN se rompen con facilidad. Ese es un problema importante para la longevidad. Sin embargo, el hecho de que piezas cortas construyeran cosas grandes es prometedor. Las cadenas largas se rompen. Los cortos también se rompen. Pero si los más cortos se unieran a redes o jaulas estables, podrían haber soportado el caos de la Tierra primitiva mejor de lo que pensábamos.
¿El ARN realmente hizo esto hace cuatro mil millones de años?
No podemos volver a comprobarlo.
Sólo tenemos estas hermosas y frágiles jaulas colocadas en placas de Petri. Son prueba de capacidad, no historia. Pero la capacidad importa. Significa que las herramientas estaban ahí. Los planos existen en los virus que vemos hoy. Quizás la vida no fue tan lenta y torpe al principio como imaginábamos. Quizás fue construir esqueletos y escudos desde el primer día.
O tal vez las condiciones eran demasiado calurosas.
¿Quién sabe? El laboratorio dice que sí. La tierra dice espera y verás.
