Atlas de histología vegetal y animal
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La célula. Ampliaciones

MUNDO ARN

La teoría de que las primeras células surgen a partir de procesos físico-químicos, hoy plenamente aceptada, surgió casi necesariamente. C. Darwin propuso en el Origen de las especies que los organismos proceden de otros organismos y que las diferencias entre ellos, que potencialmente pueden dar lugar a especies nuevas, se consiguen con la selección natural actuando sobre la variabilidad fenotípica de tales organismos. La teoría celular dice en uno de sus postulados que toda célula proviene de otra célula, pero L. Pasteur eliminó la posibilidad de que hubiera generación espontánea, incluso para los organismos más simples. Todo ello conduce a que la primera célula surgió de sustancias inanimadas, una especie de generación espontánea, pero no la que refutó L. Pasteur sino una generación progresiva y compleja a partir de moléculas simples que irían ganando complejidad en sus estructuras, en su composición y sobre todo en las interacciones de unas con otras.

En la sucesión de etapas que llevaron desde las moléculas más simples hasta las primeras células hubo un momento en el que aparecieron moléculas o conjuntos de moléculas que tuvieron la capacidad de autoreplicarse y de sufrir selección natural. Una vez esto, el resto se podría explicar por selección darviniana !a nivel molecular!

Los candidatos para ser los primeros protagonistas de la evolución podrían ser dos de las principales moléculas que componen hoy en día las células: ADN y proteínas. Pero se les ha dejado de lado por las dificultades que presentan. El ADN es un buen soporte para almacenar información, es muy estable y permite variabilidad, pero prácticamente es inerte y no tiene capacidad de autoreplicarse. Las proteínas tienen una alta capacidad catalítica, es decir, "hacen cosas", pero autoreplicar su secuencia de aminoácidos parece hoy en día inabordable. Entonces, ¿quién podría ser el candidato?

A finales de los años 60 del siglo pasado, F. Crick (propuso el modelo de la doble hélice para el ADN, junto con J. Watson), R. Woese y L.E. Orgel proponen que esa molécula insólita debió ser el ARN. ¿Por qué? La biología molecular ha ido colocando al ARN en un posición protagonista en el funcionamiento de la célula. Los siguientes datos lo avalan:

1.- Tiene capacidad catalítica. Las ribonucleoproteínas son capaces de procesar los transcritos primarios en el núcleo y el ARN ribosómico participa de manera crítica en la síntesis de proteínas en los ribosomas.

2.- Transporta información. El ARN mensajero recoge la información del ADN y lo lleva hasta los ribosomas donde es leído para la síntesis de las proteínas.

3.- Rionucleótidos como el ATP (adenosín tri-fosfato) son la molécula energética por excelencia de los seres vivos. Cofactores como el NAD+ o el FAD son cruciales en muchas reacciones bioquímicas.

4.- Moléculas de RNA sometidas a condiciones controladas son capaces de evolucionar.

5.- Los ARN de transferencia son los encargados de reconocer a los aminoácidos y colocarlos en una secuencia determinada cuando leen una cadena de ARNm

6.- La replicación del ADN requiere la presencia de pequeños segmendos de ARN denominados cebadores.

7.- La mayor parte del ADN que codifica para ARN no lo hace para ARNm sino para ARN que no se traducirá a proteínas y que realiza numerosas funciones celulares. Parece que la proporción de ADN que se transcribe a ARN mensajero es mínima comparada con la que se transcribe en ARN no codificante. Estos ARN pueden regular la expresión génica, la compactación del ADN, la metilación del ADN, la diferenciación celular, etcétera.

Todas estas observaciones hacen que el ARN pueda ser esa molécula versátil necesaria en el origen de la vida, pero no concluyen que lo haya sido. Algunos autores ven en la gran cantidad de funciones que desempeñan los distintos tipos de ARN en la célula como una consecuencia del papel preponderante del ARN en la química prebiótica.

Hay sin embargo puntos débiles en esta propuesta y argumentos alternativos. Es difícil reconstruir todos los pasos simulando condiciones primigenias. Los ribonucleótidos son difíciles de sintetizar y sus componentes se degradan con facilidad, aunque se ha demostrado que en presencia de minerales con boro y bajo ciertas condiciones posibles en la Tierra de aquella época se pueden formar ribonucleótidos y con cierta estabilidad, pero se producirían en muy pocas cantidades y las condiciones serían muy improbables. Pero aún quedaría el enorme problema de ensamblarlos de manera útil. Aparte del enorme obstáculo de la polimerización, nos quedaría otro mayor: la probabilidad de que por azar se forme un polímero con capacidad de autoreplicación es tan baja que algunos científicos desechan esta posibilidad. Algunos cintíficos no aceptan estas teorías por lo alta improbabilidad de que se den todos estos pasos de forma consecutiva. Por ello se ha retomado la propuesta de Oparin de los coacervados o complejos metabólicos. La base de esta teoría radica en que las primeras entidades que fueron capaces de replicarse o dividirse fueron unos conjuntos de moléculas que sufrían una serie de reacciones de manera que se establecía un ciclo de reacciones químicas. Probablemente el mejor lugar fueron las fumarolas, pero las fumarolas blancas, menos extremas que las fumarolas negras. De esta manera los compuestos se regeneraban y aumentaban en número con la toma de sustratos y energía externa. Un importante punto de esta idea es la necesidad del aislamiento respecto al medio externo, que podría darse por películas químicas o por aislamiento en oquedades de las rocas (ver figura =>). En la serie de puntos que hemos colocado en la página principal habría que cambiar algunas cosas de sito, la envuelta antes que la autorreplicación. Estos agregados irían ganando en complejidad hasta producir el ARN, que en el fondo no se discute que fuese antes que el ADN y las proteínas. Esto implica que antes de la aparición del mundo ARN habría un mundo pre-ARN.

Bibliografía específica

Michalak R. RNA world - the dark matter of evolutionary genomics. J Evol Biol. 2006. 19(6):1768-1774.
Müller UF. Recreating an RNA world. Cell Mol Life Sci. 2006. 63:1278-1293.

Actualizado: 2008-05-18