Los investigadores han sintetizado panteteína, un compuesto clave en condiciones similares a las de la Tierra primitiva, proporcionando nuevos conocimientos sobre el origen de la vida. Este avance desafía ideas previas sobre el origen de la vida en el agua, sugiere la aparición simultánea de biomoléculas esenciales y allana el camino para futuras exploraciones sobre la química fundamental de la vida.
Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la UCL ha sintetizado con éxito un compuesto químico en el laboratorio, lo que sugiere su posible participación en el surgimiento de la vida, en condiciones que pudieron haber existido en la Tierra primitiva.
Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la UCL ha sintetizado un compuesto químico fundamental para todas las formas de vida en condiciones de laboratorio que imitan las de la Tierra primitiva, lo que sugiere su importancia en el surgimiento de la vida.
El compuesto, panteteína, es el fragmento activo de la coenzima A. Es importante para el metabolismo, los procesos químicos que sustentan la vida. Estudios anteriores no lograron sintetizar la panteteína de manera eficiente, lo que llevó a sugerir que no estaba presente en el origen de la vida.
En un nuevo estudio publicado en la revista cienciaEl equipo de investigación creó el compuesto en agua a temperatura ambiente utilizando moléculas formadas a partir de cianuro de hidrógeno, que abundaba en la Tierra primitiva.
Una vez formada, dijeron los investigadores, es sencillo imaginar cómo la panteteína podría ayudar a las proteínas y a las reacciones químicas precursoras simples.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>ARN Moléculas hasta los primeros organismos vivos: se cree que esto ocurrió hace 4 mil millones de años.
El estudio cuestiona la opinión de algunos investigadores en el campo de que el agua es demasiado destructiva para que surja vida, y que la vida surgió principalmente en estanques que se secan periódicamente.
Papel de los aminonitrilos
Las reacciones que producen panteteína son impulsadas por moléculas ricas en energía llamadas aminonitrilos, que están estrechamente relacionadas químicamente.
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>AminoácidosLas proteínas y los componentes básicos de la vida.
Los miembros del mismo equipo, dirigido por el profesor Matthew Powner (Química de la UCL), ya han utilizado una química similar impulsada por aminonitrilos para demostrar cómo pueden formar otras sustancias biológicas importantes en el origen de la vida, incluidos los péptidos (cadenas de aminoácidos formadoras de proteínas). ). ) y nucleótidos (los componentes básicos del ARN y
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>ADN)
El profesor Pawner, autor principal del artículo, dijo: «Este nuevo estudio es una prueba más de que las estructuras básicas de la biología, las moléculas elementales sobre las que se construye la biología, están formadas por la química del nitrilo.
«El hecho de que se puedan crear fácilmente diferentes clases de biomoléculas utilizando nitrilos me ha convencido de que, en lugar de que la vida fuera precedida por una sola molécula como el ARN, y que había un ‘mundo de ARN’ antes de que comenzara la vida, las moléculas básicas de la biología surgieron en conjunción entre sí: una red de ARN, proteínas, enzimas y cofactores que dieron lugar a los primeros organismos vivos.
«Nuestro trabajo futuro analizará cómo se unieron estas moléculas, cómo la química de la pantetina puede comunicarse con la química del ARN, los péptidos y los lípidos para producir una química que las clases individuales de moléculas no pueden producir individualmente».
Direcciones futuras y contexto histórico
Un notable intento anterior de sintetizar panteteína fue realizado en 1995 por el fallecido químico estadounidense Stanley Miller, quien comenzó el campo de experimentos sobre el origen de la vida tres décadas antes, creando aminoácidos a partir de cuatro sustancias químicas simples en tubos de vidrio.
Sin embargo, en un experimento posterior en 1995, el rendimiento de pantetina fue muy bajo y requirió una mayor concentración del producto químico, que se secó y se selló en un tubo hermético antes de calentarlo a 100 grados centígrados.
Dr. Jasper Fairchild (Química de la UCL), autor principal del estudio, que llevó a cabo el trabajo como parte de su doctorado, dijo: «La principal diferencia entre el estudio de Miller y el nuestro es que Miller intentó utilizar
» data-gt-translate-attributes=»({«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»})» tabindex=»0″ role=»link»>Ácido En química utilizamos nitrilos. Son los nitrilos los que aportan potencia y selectividad. Nuestras reacciones se realizan sólo en agua y producen altos rendimientos de pantetina con concentraciones relativamente bajas de químicos.
El profesor Pawner añadió: «Se supone que estas moléculas deben fabricarse a partir de ácidos, porque biológicamente se considera que utilizan ácidos, y eso es lo que nos enseñan en la escuela y la universidad. Nos enseñan que los péptidos están hechos de aminoácidos.
«Nuestro trabajo sugiere que esta visión convencional ha descuidado el ingrediente esencial de la energía necesaria para formar nuevos enlaces. Las reacciones con nitrilos se ven ligeramente diferentes pero son indistinguibles si los productos finales (las unidades básicas de la biología) se forman mediante la química del ácido o del nitrilo.
Si bien el artículo se centra únicamente en la química, el equipo de investigación dijo que las reacciones que demostraron podrían haber tenido lugar en los primeros estanques o lagos de agua de la Tierra (pero la concentración de sustancias químicas en los océanos puede haber estado demasiado diluida).
Cita: Jasper Fairchild, Saidul Islam, Jyoti Singh, Dejan-Cresimir Bukar y Matthew W. “Probablemente síntesis quimioselectiva de panteteína en agua” por Pawner, 22 de febrero de 2024 ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adk4432
El nuevo estudio fue apoyado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas, la Fundación Simons y la Fundación Volkswagen.
