Se sintetiza en el laboratorio un compuesto vital para toda la vida

La panteteína es vital para el metabolismo y, por lo tanto, para todos los seres vivos. Los investigadores han sintetizado el compuesto químico en el laboratorio en condiciones que podrían haber ocurrido en la Tierra primitiva, lo que sugiere que podría haber desempeñado un papel en el comienzo de la vida.

¿En el punto de origen o no?

Los intentos anteriores de sintetizar panteteína, un fragmento activo de la coenzima A, fracasaron, lo que sugiere que estaba ausente en el origen de la vida. Sin embargo, investigadores de la UCL han sintetizado el compuesto en agua a temperatura ambiente utilizando moléculas formadas a partir de cianuro de hidrógeno, que probablemente abundaba en la Tierra primitiva. Los investigadores dicen que una vez formada, es fácil ver cómo la panteteína podría haber ayudado a las reacciones químicas que condujeron desde simples precursores de proteínas y moléculas de ARN hasta los primeros organismos vivos.

El estudio en Science cuestiona la idea de que el agua es demasiado destructiva para que se haya formado vida en ella, y que es más probable que la vida se haya creado en estanques que se secaban periódicamente. Los aminonitrilos, moléculas ricas en energía estrechamente relacionadas químicamente con los aminoácidos, impulsaron las reacciones que produjeron panteteína.

"Debido a que la panteteína parece tan inusual y compleja, siempre se ha pensado que su creación debe haber ocurrido después del advenimiento de la vida compleja, pero nuestro trabajo sugiere que esta molécula siempre ha estado ahí y, de ser así, ciertamente habría contribuido al comienzo de vida en este planeta”, dice el Dr. Saidul Islam de UCL Chemistry y King's College de Londres. "Este artículo demuestra que sólo porque la estructura de una molécula parezca compleja, no significa que la química que la generó también deba serlo".

Los mismos investigadores utilizaron una química similar impulsada por aminonitrilos para mostrar cómo se pueden haber creado otros ingredientes biológicos clave en el origen de la vida, incluidos péptidos y nucleótidos.

"Este nuevo estudio es una prueba más de que las estructuras básicas de la biología, las moléculas primarias a partir de las que se construye la biología, están predispuestas a formarse mediante la química de los nitrilos", explica el profesor Matthew Powner, que dirigió el estudio. "La facilidad con la que se pueden fabricar diferentes clases de moléculas biológicas utilizando nitrilos me ha convencido de que, en lugar de que la vida fuera precedida por una molécula como el ARN, y de que hubiera un 'mundo de ARN' antes de que comenzara la vida, las moléculas básicas de la biología surgieron unas junto a otras: una red de ARN, proteínas, enzimas y cofactores que condujeron a los primeros organismos vivos."

Química del nitrilo

El químico estadounidense Stanley Miller intentó sintetizar panteteína en 1995; sin embargo, los rendimientos fueron muy bajos y requirieron concentraciones extremadamente altas de productos químicos que se habían secado y sellado en un tubo hermético antes de calentarlos a 100 °C.

“La principal diferencia entre el estudio de Miller y el nuestro es que, mientras Miller intentó utilizar la química ácida, nosotros utilizamos nitrilos. Son los nitrilos los que aportan energía y selectividad”, explica el Dr. Jasper Fairchild, quien realizó el trabajo como parte de su doctorado. "Nuestras reacciones simplemente se realizan en agua y producen altos rendimientos de panteteína con concentraciones relativamente bajas de sustancias químicas necesarias".

Se suponía que estas moléculas debían estar hechas de ácidos porque el uso de ácidos parece ser biológico, dice Powner: "Se nos enseña que los péptidos están hechos de aminoácidos... nuestro trabajo sugiere que esta visión convencional ha ignorado un ingrediente esencial, la energía necesaria para forjar nuevos enlaces. Las reacciones se ven un poco diferentes con los nitrilos, pero los productos finales (las unidades básicas de la biología) son indistinguibles si se forman mediante la química del ácido o del nitrilo”.

Los investigadores dicen que las reacciones que demostraron podrían haber tenido lugar en piscinas o lagos en la Tierra primitiva, pero eran poco probables en los océanos, ya que las concentraciones de las sustancias químicas probablemente estarían demasiado diluidas. El trabajo futuro se centrará en cómo se unieron estas moléculas y cómo la química de la panteteína se comunica con la química del ARN, los péptidos y los lípidos para producir una química que las clases individuales de moléculas no podrían producir de forma aislada.