ARN, la molécula de la vida

pues preguntarse lo siguiente: ¿De dónde surgieron estas criaturas? ¿Qué formas biológicas les precedieron? ¿Cómo y en qué momento la materia inerte cobró vida?

Para los científicos, el génesis de la vida es un misterio, hoy por hoy, insondable. No obstante, los supuestos ambientes en los que pudo cocinarse el primer ser viviente son casi tantos como el número de grupos de expertos que investigan en este apasionante campo. Además, cada investigador tiende, por sistema, a rechazar la hipótesis del compañero y a ensalzar la suya. Sin ir más lejos, los defensores de la panspermia aseveran que la semilla de la vida llegó del cosmos pegada al polvo interestelar o a partículas de hielo sucio de un cometa. La idea no es descabellada: recientes investigaciones confirman que el universo está lleno de materia orgánica. Frente a éstos se encuentran los expertos que, con los pies más en la tierra, aseguran que surgió entre capas de arcilla catalítica, bajo los hielos polares, en una laguna, en un charco embarrado o en el fondo del océano, al abrigo de los impactos de
los bólidos celestes.

Nuestros científicos también discrepan en lo que se refiere a la naturaleza de la fuente energética que sirvió de combustible en los primeros ensayos de vida. El calor de los volcanes, las descargas eléctricas de los rayos, la radiación ultravioleta procedente del sol y la alternancia de temperaturas entre el día y la noche son algunas de las fuentes de energía que se barajan. Hasta la fecha, casi nadie ponía en duda que los elementos claves para la vida surgieron en una especie de sopa primordial cuando la Tierra estaba envuelta en una atmósfera reductora, es decir, pobre en oxígeno. No hay que olvidar que este gas, en principio, es un veneno para la vida. Sin embargo, algunas voces discrepantes sostienen todo lo contrario, o sea, que los primeros esbozos de vida surgieron en un ambiente oxidante. Tampoco existe un consenso acerca de si el milagro de la vida aconteció en un planeta sin agua o en uno inundado por vastos océanos. ¿Pero cuál fue la primera molécula animada? Este es uno de los galimatías biológicos que más quebraderos de cabeza levantan en la comunidad científica. A pesar de ello, si hay algo en lo que están de acuerdo los biólogos es en lo siguiente: sin las moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) la vida no habría surgido en nuestro planeta ni en otros planetas, siempre que sus habitantes se cimentaran en la química del carbono que conocemos.

En los años sesenta, varios autores lanzaron la idea de que, de esta pareja de moléculas, el ácido ribonucleico pudo ser la primera en aparecer para instaurar un mundo de ARN. Este ácido podría, primero, catalizar todas las reacciones necesarias para que un precursor de la vida saliera adelante y, después, adquirir capacidad
de casar aminoácidos y formar así, los ladrillos sobre los que se sustenta la vida terrestre. ¿Fue esto lo que realmente sucedió? ¿Somos los hijos del ARN? Parte de la respuesta a estos interrogantes podría encontrarse en el artículo que acaban de publicar en la revista Science el investigador David Bartel y sus colegas del Whitehead Institute for Biomedical Research, en
Cambridge. Éstos han diseñado un ribozima, o sea, ARN catalítico, que posee algunos de los requisitos básicos para sustentar vida.

El nuevo ribozima es capaz de sacar adelante una complicada y estimulante reacción, si se tiene en cuenta que este ARN catalítico no ha sido aislado de la naturaleza, sino que ha nacido en un tubo de ensayo. La molécula en cuestión tiene la habilidad de usar la información genética contenida en un fragmento de ARN, que actúa a modo de plantilla, para fabricar un tercero, es decir, un ARN nuevo.

El ribozima es capaz de llevar a buen fin esta tarea en el 95 por 100 de los intentos y, lo que es aún más importante, este éxito no está limitado por la longitud o la secuencia de bases químicas —las letras biológicas del código genético— del ARN plantilla. El ácido ribonucleico sintetizado en Cambridge puede prolongar un fragmento de ARN hasta convertirlo en una hélice. Los resultados de esta apasionante investigación sugieren que el ARN primitivo podría haber tenido la capacidad de autorreplicarse y sustentar la vida durante sus primeros pinitos, mucho antes de que aparecieran en el escenario el ADN y las proteínas. Así pues, este ribozima artificial da un fuerte espaldarazo a los defensores de un mundo de ARN.

Hasta hace apenas dos décadas, eran legión los investigadores que opinaban que el ARN no pasaba de ser un intérprete molecular que ayuda al ADN a convertir su información codificada en proteínas. Entonces los científicos descubrieron que no todas las enzimas tenían naturaleza proteica, sino que algunas estaban hechas de ARN. Es más, durante la última década, los científicos han desarrollado técnicas de laboratorio para producir nuevos ribozimas, y una serie de investigaciones lideradas por el equipo de Bartel han ido dando una mayor credibilidad a la hipótesis del mundo de ARN. No obstante, hasta ahora ni Bertel ni otros científicos que trabajan en la misma línea habían obtenido un ribozima capaz de cumplir los requisitos básicos como para ser considerado, y nunca mejor dicho, el catalizador de la vida.

“Crear una cadena de ARN complementario es una provocadora reacción enzimática, ya que requiere que acontezcan una serie de cosas al mismo tiempo. La reacción debe ser lo suficientemente precisa como para que se vayan incorporando los nucleótidos, o sea, las letras, en el orden que marca el ARN que hace de plantilla, así como para que se pueda copiar sin errores cualquier secuencia nucleica y para que se incorpore de manera eficiente un elevado número de nucleótidos”, dice Wendy Johnston, una de las autoras del trabajo. ARN, ADN, proteínas ¿Cuál de estas tres moléculas fue testigo del génesis? “Es el clásico argumento del huevo y la gallina. El ARN, así como el ADN, contiene la información genética necesaria para fabricar proteínas, pero necesita de la ayuda de éstas para catalizar la reacción”, señala Bartel.

El hallazgo en 1982 de las primeras ribozimas sirvió de argumento para los defensores de que el ARN apareció en la evolución de la vida antes que las proteínas. Pero este descubrimiento resultaba insuficiente para los biólogos evolucionistas, ya que por sí sólo no sostenía la hipótesis de un mundo de ARN. Por un lado, sólo se conocen ocho ribozimas naturales, y ninguno de ellos sirve para explicar el cóctel de reacciones que sustentaría el supuesto mundo ribonucleico. Por otro lado, los ribozimas son unos pésimos catalizadores, si se comparan con las enzimas proteicas. Ahora bien, los ribozimas artificiales aventajan a los elaborados naturalmente. “Si nosotros hemos sido capaces de obtenerlos no resulta descabellado pensar que la naturaleza también pudo conseguirlo”, comenta Bartel. Y, si realmente ésta lo logró, aquellos robozimas ultracatalíticos desaparecieron con el paso de los eones de la faz de la tierra.

Para los bioquímicos, el diseño de una nueva enzima no es una tarea sencilla. Para ello, fabrican billones de moléculas de ARN con la esperanza que una o un puñado de ellas sea capaz de propiciar las reacciones apropiadas. Para su identificación, los científicos someten a la enorme población de ribozimas a lo que podría llamarse una prueba evolutiva en el tubo de ensayo, un proceso de selección y evolución que imita a lo que sucede en el mundo natural. “Durante este proceso selectivo, buscamos y aislamos los ARNs capaces de modificarse a sí mismos de una manera especial”, explica Bartel, que empezó su trabajo con mil billones de ARNs. “Jamás podremos probar si realmente existió un mundo de ARN, porque no podemos viajar en el tiempo, pero sí podemos examinar las propiedades básicas del ARN y ver si son compatibles con el escenario propuesto en el que el ARN parte como protagonista”, concluye este apasionado investigador.