Así pudieron formarse las primeras células de la Tierra

Todo el mundo quiere saber cómo empezó la vida en la Tierra, pero pocas personas se centran tanto en esta cuestión como Ramanarayanan Krishnamurthy.

Como químico del centro californiano Scripps Research, Krishnamurthy ha investigado el surgimiento del ARN, el puente entre la química prebiótica y la protobiología, y la compleja aparición de las protocélulas, una especie de ancestros de las células que forman todos los seres vivos. Krishnamurthy incluso codirige una iniciativa de Astrobiología de la NASA que investiga los orígenes de la vida en la Tierra.

Ahora, Krishnamurthy y su equipo han descubierto otra pieza que faltaba en el rompecabezas biológico de la Tierra: el método de formación de las primeras células. En un nuevo artículo publicado en la revista Chem, los científicos descubren que un proceso llamado «fosforilación» -cuando se une un grupo fosfato a una molécula- podría haberse producido mucho antes en la historia de la Tierra y creado una vía para la creación de protocélulas a partir de ácidos grasos.

«Ahora hemos descubierto una forma plausible de que los fosfatos pudieran haberse incorporado a estructuras similares a las células antes de lo que se pensaba, lo que sienta las bases de la vida», declaró Krishnamurthy en un comunicado de prensa. «Este hallazgo nos ayuda a comprender mejor los entornos químicos de la Tierra primitiva para poder descubrir los orígenes de la vida y cómo puede evolucionar la vida en la Tierra primitiva».

La gran pregunta para Krishnamurthy y su equipo, según los investigadores, era tratar de averiguar cómo estas protocélulas hicieron la transición a una doble cadena de fosfatos, una estructura que es más estable y puede crear reacciones químicas. Para entenderlo, el equipo recreó en el laboratorio las condiciones de la Tierra primitiva utilizando sustancias químicas como ácidos grasos y glicerol. Estas soluciones mezcladas se enfriaron, calentaron y agitaron para estimular las reacciones químicas. También se probaron con diferentes proporciones, temperaturas y niveles de pH para investigar cómo se forman estas estructuras. Al incluir también colorantes, los investigadores pudieron ser testigos de la formación de vesículas, que son similares a las protocélulas.

Resultó que los ácidos grasos eran capaces de pasar a un «entorno fosfolipídico», lo que sugiere que la fosforilación podría haber tenido lugar mucho antes de lo que se creía. La teoría de que este proceso se produjera tan pronto está respaldada por el hecho de que los fosfatos están presentes «en casi todas las reacciones químicas del organismo», según el comunicado de prensa. Por ello, la probabilidad de que desempeñaran un papel fundamental en el desarrollo de la vida en la Tierra era bastante alta.

«Hemos descubierto una vía plausible para explicar cómo pudieron surgir los fosfolípidos durante este proceso químico evolutivo», afirma Ashok Deniz, biofísico investigador de Scripps, en un comunicado de prensa. Los fosfolípidos son una membrana vesicular que ha evolucionado. «Es emocionante descubrir cómo las primeras sustancias químicas pueden haber hecho la transición que permitió la vida en la Tierra. Nuestros hallazgos también apuntan a una riqueza de física intrigante que puede haber desempeñado papeles funcionales clave en el camino hacia las células modernas.»

Aunque se trata de un paso importante en la comprensión de la compleja química que acabó dando lugar a la asombrosa biodiversidad de la Tierra, a los científicos aún les queda un largo camino por recorrer antes de desvelar con seguridad toda la historia. Para Krishnamurthy y el resto de su equipo, el trabajo continúa.