Las reacciones químicas clave que respaldan la vida hoy en la Tierra pufieron llevarse a cabo con ingredientes que probablemente estaban presentes en el planeta hace 4.000 millones de años.
Experimentos desarrollados por químicos del Instituto de Investigación Scripps (TSRI) reportan en Nature Communications una nueva y fascinante teoría sobre cómo puede haber comenzado la vida en la Tierra.
Los investigadores se centararon en una serie de reacciones químicas que conforman lo que los investigadores llaman el ciclo del ácido cítrico.
Todos los organismos aeróbicos dependen del ciclo del ácido cítrico para liberar energía almacenada en las células. En estudios previos, los investigadores imaginaron la vida temprana utilizando las mismas moléculas para el ciclo del ácido cítrico que la vida utiliza hoy en día.
El problema con ese enfoque, explica Krishnamurthy, es que estas moléculas biológicas son frágiles y las reacciones químicas utilizadas en el ciclo no habrían existido en los primeros mil millones de años de la Tierra: los ingredientes simplemente no existían todavía.
Los autores del nuevo estudio comenzaron con las reacciones químicas primero. Escribieron la receta y luego determinaron qué moléculas presentes en la Tierra primitiva podrían haber funcionado como ingredientes.
El nuevo estudio describe cómo dos ciclos no biológicos –llamados el ciclo HKG y el ciclo del malonato– podrían haberse unido para poner en marcha una versión cruda del ciclo del ácido cítrico.
Los dos ciclos usan reacciones que realizan la misma química fundamental de a-cetoácidos y b-cetoácidos como en el ciclo del ácido cítrico. Estas reacciones compartidas incluyen adiciones de aldol, que traen nuevas moléculas fuente a los ciclos, así como descarboxilaciones beta y oxidativa, que liberan las moléculas como dióxido de carbono (CO2).
Mientras llevaban a cabo estas reacciones, los investigadores descubrieron que podían producir aminoácidos además del CO2, que también son los productos finales del ciclo del ácido cítrico. Los investigadores piensan que a medida que las moléculas biológicas como las enzimas estén disponibles, podrían haber llevado al reemplazo de moléculas no biológicas en estas reacciones fundamentales para hacerlas más elaboradas y eficientes.
«La química pudo haber permanecido igual con el tiempo, fue solo la naturaleza de las moléculas las que cambiaron», dice Ramanarayanan Krishnamurthy, autor principal del nuevo estudio.
«Las moléculas evolucionaron para ser más complicadas a lo largo del tiempo en función de lo que la biología necesita».
«El metabolismo moderno tiene un precursor, una plantilla, que no era biológica», agrega Greg Springsteen, primer autor del nuevo estudio y profesor asociado de química en la Universidad de Furman.
Hacer estas reacciones aún más plausibles es el hecho de que en el centro de estas reacciones hay una molécula llamada glioxilato, que según los estudios podría haber estado disponible en la Tierra primitiva y es parte del ciclo del ácido cítrico hoy (llamado «ciclo o derivación de glioxilato» ) Krishnamurthy dice que se necesita más investigación para ver cómo estas reacciones químicas podrían haberse vuelto tan sostenibles como lo es hoy el ciclo del ácido cítrico.
