La vida de nuestro planeta ha sido moldeada en un período enorme. Hace unos 4 mil millones de años, la Tierra comenzó a mostrar los signos de las primeras células y finalmente permitió que el organismo mantuviera el planeta y la población.
Muchos investigadores han tratado de averiguar cómo se unieron las primeras estructuras químicas para crear bloques de construcción de la vida. Algunos sugieren que los pequeños conjuntos esféricos de grasa, conocidos como protocolos, enrolle la pelota.
Estos protocolos pueden haber creado una cascada de cambios que convirtieron los bloques de construcción originales en materiales más complejos. Después de una miríada de generaciones, esos objetos condujeron por completo a células dinámicas.
Hay preguntas sobre cómo estos primeros protocolos recogieron las piezas necesarias para diversificar una manera tan dramática.
Ahora, el doctorado Ramanarayan Krishnamurthy, profesor de química en la investigación de investigación, ha revelado los nuevos consejos, con un equipo de científicos, que eventualmente dan respuestas a este antiguo misterio.
Química y protoselos de la Tierra temprana
Los primeros estudios sugirieron que existen ácidos grasos y otras moléculas simples en la sopa Primewall del planeta.
Los investigadores han trabajado duro para descubrir cómo pueden crecer estas moléculas y dividirse.
Durante esta investigación reciente, los equipos prestaron especial atención a los fosfatos. Los grupos de estos átomos son esenciales para muchas funciones en las células modernas, pero su presencia en estructuras antiguas fue confusa.
Los científicos han informado que la fosforilación, el proceso de agregar grupos de fosfato, se cree que es más de uno en la etapa anterior. Esa etapa condujo a protoceles de doble cadena de doble compleja.
«En algún momento, todos nos preguntamos de dónde venimos. Ahora hemos encontrado un camino aparente hacia los fosfatos en estructuras similares a las células antes de que pensaban anteriormente», dice Krishnamurthy.
«Este descubrimiento nos ayuda a comprender mejor el entorno químico de la Tierra temprana para que podamos revelar cómo podemos evolucionar sobre el origen de la vida y la tierra temprana».
Las primeras células se movieron a cadenas dobles
Los investigadores prescriben fosfolípidos, moléculas con dos ácidos grasos, para ser cruciales en las membranas celulares modernas.
Los protocolos tempranos probablemente pueden tener una cadena de ácidos grasos, que son menos estables que las membranas de las células contemporáneas.
El nuevo estudio establece que una mezcla de grasas simples y fosfolípidos tempranos puede haber proporcionado un cambio en la estructura de doble cadena.
Este sistema de dos cola mejoró esos protocolos para tratar los desafíos ambientales. Los experimentos de laboratorio utilizaron una variedad de mezclas químicas, incluidos glicerol y ácidos grasos de cadena corta.
Bajo ciertas condiciones, las vesículas obtuvieron estabilidad, lo que indica que el clima antiguo podría dar la configuración adecuada para atrapar estos cambios.
¿Por qué es esto?
Una parte del entusiasmo en torno a este trabajo proviene de la posibilidad de crear células sintéticas.
Las células hechas en laboratorio que actúan como vidas como seres vivos permiten a los científicos hacer algún día materiales importantes o diseñar nuevos métodos para encontrar fuentes de energía sostenibles.
Los investigadores han examinado cómo la resistencia de la temperatura, los iones metálicos y las fluctuaciones pueden afectar la resistencia de los protocolos de pH.
Sus observaciones son los protocolos que sugieren varias formas de dividir, fusionar o combinar los componentes.
«El ambiente fosfolípido pudo convertirse del entorno de ácidos grasos durante nuestros experimentos, lo que indica que un entorno químico similar podría existir hace 4 mil millones de años», dice Sunil Puletetti, el primer autor del laboratorio del laboratorio de Krishnamurthy.
Esta nueva perspectiva agrega peso a la idea de que estructuras como una célula que evoluciona pueden estar sujetas a una alineación de paso por paso que se puede extraer del material que ocurre naturalmente.
De las primeras células a la vida compleja
El físico biológico de PhD Soft Matter Ashok Deniz, profesor de biología estructural y computacional integral, se unió al grupo de Krishnamurthy en la investigación de Scripts.
Al combinar experiencia química con métodos físicos biológicos, los equipos forman secciones resistentes, identificando las condiciones de las moléculas fosforiladas que emergen e interactúan con los ácidos grasos.
Publicado en la revista QuímicaEstos hallazgos destacan cómo adoptar los protocolos hacia un mayor comportamiento de vida.
«Es emocionante revelar cómo la química temprana puede haberse transformado para permitir la vida en la Tierra. Nuestros inventos insinúan sobre la riqueza de la física interesante que puede haber desempeñado roles funcionales importantes en el camino de las células modernas».
Cada una de las ideas ganadas es un paso corto que explica cómo las vesículas simples pueden conducir a los aspectos más funcionales de la biología.
¿Qué pasa después?
Cuando estas observaciones están disponibles, el equipo planea investigar por qué algunos protocolos se fusionan y que otros se dividen o se desarrollan bajo ciertas tensiones químicas.
Dichas investigaciones pueden dejar en claro cómo la flexibilidad en las estructuras de membrana ha llevado a una rápida transformación en diferentes entornos.
Comprender estas características puede abrir las puertas a los sistemas de ingeniería que utilizan reacciones químicas antiguas a las aplicaciones modernas.
Aunque muchas piezas de rompecabezas están dispersas, cada estudio nos acerca a nosotros para responder preguntas más profundas sobre nuestro comienzo.
Los investigadores piensan que una colaboración avanzada entre los químicos, biólogos e ingenieros identifica los mecanismos que condujeron a células funcionales.
El estudio completo ha sido publicado en la revista Química.
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Eric Rolls y Earth.com nos revisan en la aplicación gratuita que le trajo.
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