Una de las grandes transiciones en la historia de la vida se concretó cuando el material genético desnudo se vistió y nacieron las protoceldas. Pero trate de recrear este momento y rápidamente se topará con un obstáculo. Una protocelda recubierta de lípidos no tiene la maquinaria para dividirse fácilmente en dos cuando el material genético se replica.
Ahora Kunihiko Kaneko y Atsushi Kamimura, ambos de la Universidad de Tokio, Japón, han ideado un modelo que puede resolver el problema. Se inspiraron en los seres vivos, en los que el ADN y el ARN codifican proteínas, y las proteínas catalizan la replicación del material genético. Sugieren un sistema de autoperpetuación similar en el que un grupo de dos tipos de moléculas catalizan la replicación entre sí y demuestran una forma rudimentaria de división celular.
Kaneko y Kamimura argumentan que la selección natural actúa en el grupo, mejorando la fidelidad de la copia y aumentando la complejidad de la protocelda. “Esto puede resolver el origen de la herencia y el origen de la compartimentación simultáneamente”, dice Kaneko.
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En su modelo, al igual que con el ADN, el material genético, o el portador de herencia como lo llaman, se replica mucho más lentamente que las otras moléculas del grupo y también tarda más en degradarse, por lo que permite que se acumule un séquito de la otra molécula. Después de que el portador de herencia se replica, las copias se alejan unas de otras, y las moléculas entre ellas se descomponen, creando automáticamente dos entidades separadas. En efecto, cuando el portador de herencia se replica y se separa, todo el clúster se divide.
El modelo de conglomerados de Kaneko y Kamimura tampoco está plagado de “moléculas parásitas”. Estas son entidades egoístas que pueden ser catalizadas por una de las moléculas, pero que a su vez no ayudan a que se replique. Por ejemplo, una molécula de parásito que solo imitaba un portador de herencia no tendría un equipo de catalizadores, por lo que no se replicaría tan bien como el verdadero portador de herencia y, por lo tanto, moriría (arxiv.org/abs/1005.1142v1) .
“Este es un modelo interesante, aunque hay un par de desafíos para una aplicación realista”, dice la bióloga Irene Chen de la Universidad de Harvard. En la vida real, los lípidos de membrana alrededor de una molécula de ARN generalmente no catalizan la replicación del ARN, pero ella especula que reemplazar los lípidos con péptidos hidrófobos podría funcionar de la manera en que Kaneko y Kamimura lo proponen. Sin embargo, hay otro desafío que superar: se necesita acceso a una alta concentración de componentes químicos para generar el grupo lleno de gente alrededor del portador de herencia, dice Chen.
Ella sugiere que la humectación y el secado periódicos, como puede encontrar en las regiones de mareas o en los estanques de arcilla, podrían aumentar estas concentraciones. Por supuesto, necesitaría experimentos para demostrar que los productos químicos reales asociados con la vida pueden dividirse como sugiere el equipo, ya que Kaneko y Kamimura no nombran moléculas específicas para su portador de herencia o especie de racimo.
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