Els primers reproductors

peptideNA.jpg L’origen de la vida és un dels problemes més apassionants que té plantejada la biologia. Quan la Terra era jove, en algun moment van començar a sorgir els primers reproductors,  molècules que tenien la capacitat de fer còpies de si mateixes. Això no és cap cosa especial i és el mecanisme que fa que els cristalls creixin com ho fan. Pel que fa a la vida, calen molècules que facin copies de si mateixes per tal de mantenir la informació genètica a mida que les cèl·lules es divideixen.

Actualment, el DNA és la molècula per excel·lència encarregada d’aquesta funció, però hi ha un cert acord en que inicialment deuria haver una altra molècula fent aquesta feina. El problema amb el DNA és que és una molècula molt especialitzada i que requereix un grapat de proteïnes per aconseguir fer copies de si mateixa. Per això es va dirigir la mirada al RNA, un altre àcid nucleic que també tenim i que resulta molt més flexible  en les seves funcions. A més, s’ha vist que l’RNA pot tenir activitats enzimàtiques, que pot catalitzar reaccions químiques com si fos un enzim, de manera que potser només amb RNA en tindríem prou per començar a guardar informació genètica.

Aquests raonaments van fer sorgir la hipòtesi del món de RNA. Segons aquesta idea, inicialment les molècules encarregades de fer còpies de si mateixes i de preservar la informació genètica eren fetes de RNA, i només quan les cèl·lules van evolucionar prou, el DNA va aparèixer en escena i va prendre el relleu.

Però el RNA també té problemes. Especialment el fet que és relativament poc estable, sobretot en les condicions que suposem que hi havia a la Terra primitiva. Però potser no va ser el RNA el primer esglaó en l’escala evolutiva. Potser abans i tot del RNA van sorgir altres molècules capacitades per preservar la informació i passar còpies a les generacions següents. De fet, s’han fet diferents hipòtesis especulant sobre quines molècules podrien haver-se format que tinguessin les característiques necessàries. Hi ha hipòtesis sobre cristalls d’argila, sobre hidrocarburs policíclics aromàtics o sobre àcids peptonucleics.

Aquests últims, els àcids peptonucleics inicialment es van fabricar químicament a laboratoris i es feien servir per bloquejar o per detectar diferents seqüències genètiques. Són molècules que tenen les peces bàsiques del DNA, però unides amb uns enllaços diferents. Com que tenen adenina, citosina, timina i guanina, poden acoblar-se al DNA o al RNA de manera específica i complementària, però la manera com s’uneixen entre si és a base d’enllaços peptídics ja que l’esquelet de tot plegat és una molècula anomenada  N-(2-aminoetil)-glicina (o AEG), que permet aquesta mena d’unions.

Com que aquests àcids peptonucleics poden guardar informació ja que estan fetes per una seqüència particular de bases nitrogenades, i com que són força més estables que el fràgil RNA, eren uns candidats a ser la peca inicial de tota la història. El problema era que no s’havia trobat mai aquests àcids, ni les seves péces bàsiques, l’AEG, en éssers vius. Podria ser que després de ser substituïts per el RNA i després de nou per el DNA, el pobres àcids peptonucleics s’haguéssin esvaït, com si fossin dinosaures moleculars. El problema és que, sense més proves, la idea d’un origen de la vida basat en polímers d’AEG queda molt coixa.

Però un descobriment pot canviar les coses. Dos grups de recerca han identificat la presència d’AEG en cianobacteris, uns dels organismes més primitius que coneixem. Es pensa que els cianobacteris van ser dels primers organismes que van colonitzar el planeta i actualment ocupen tota mena d’ambients, dels més normals fins als més extrems. Detectar la presència del AEG en aquests organismes fa que una hipòtesi molt teòrica, sobtadament agafi molta volada.

La noticia hauria de fer saltar algunes alarmes semblants a les que vam experimentar quan fa poc es va anunciar que s’havia detectat vida basada en arsènic en uns bacteris molt particulars. Posteriorment estudis d’altres grups van demostrar que el treball inicial no era prou correcte i tot va acabar en un desencís. La diferèncian aquest cas és que la detecció de l’AEG l’han fet dos grups de manera independent. Uns suecs i uns americans. Pel que sembla, quan van adonar-se que estaven fent el mateix i que obtenien els mateixos resultats malgrat treballar amb mostres diferents de bacteris, es van posar d’acord per fer un treball conjunt.

Veurem en que queda tot plegat, però de moment sembla que tornem a tenir una idea interessant per especular sobre com van anar les reaccions químiques que van donar lloc a molècules que feien copies de si mateixes i que poc a poc van anar guanyant complexitat, van envoltar-se d’estructures i van acabar per donar lloc, després de molt milions d’anys d’evolució a tots nosaltres i a tot els éssers vius del planeta.

8 comentaris

  • Sinera

    15/11/2012 18:08

    Efectivament Daniel. El Dawkins, en el capítol que menciones, també parla (sense afirmar categòricament) que els éssers vius potser només som mers portadors dels gens. Només portadors!. També a mi, Roger, aquesta idea em va deixar una mica tocat. De fet ells són els que disenyen el cos on viuran! Per això ens fan tan macos!

  • Daniel Closa

    15/11/2012 17:50

    Joan. Ai! Si sabés la resposta el meu nom passaria a guanyar-se un lloc als llibres de text de la biologia! però en realitat no és qüestió de necessitat. igual que un cristall no te cap necessitat de crèixer, però la seva estructura química afavoreix que ho faci.
    I quan comences a fer còpies de tu mateix, començen a aparèixer errors que fan que unes còpies siguin més eficients, o més estables o més fiables i per tant comença a entrar en joc la selecció i la evolució. Hi ha un capítol genial al llibre “el gen egoista” de Riochard Dawkins que ho explica amb molta gràcia.

    Sinera. He he. Jo també espero que s’esbrini d’una vegada, però no és fàcil. Podem imaginar motles possibilitats, però altra cosa és esbrinar quina va passar realment (o quines).

    Roger. Diria que tu si que has llegit “el gen egoista” Som màquines de reproducció per els veritables protagonistes de la história: els gens.
    Ben mirat, tampoc es tan greu.

  • Roger Verdaguer

    15/11/2012 13:07

    És fascinant! I fa preguntar-se com devia ser la substitució de PNA per DNA. Una “equivocació” de la “maquinària” existent a l’època, segurament, però carai!

    Jo diria que les pedres no tenen necessitat de tenir memòria, com els éssers vius no tenen necessitat de tenir intel·ligència. Senzillament donades les propietats d’una sèreie de components combinats d’una determinada manera dóna lloc a unes propietats emergents. En aquest cas, autoreplicants o de conservació del procés. Quan vaig pensar així per primer cop em va sobtar el punt de vista sota el qual tots els éssers vius no som res més que una conseqüència, una eina del material genètic per mantenir en marxa cicles de perpetuació. Terrible! :-D

  • Sinera

    15/11/2012 11:37

    Diràs que es resisteix molt descobrir l’origen de la vida! Des de fora sembla que amb el poder de les grans computadores hauria de resultar més senzilla la descoberta d’aquesta mol·lècula a base de combinacions. Però no sembla que sigui així!

    Espero que s’hagi descobert “el meu origen” abans no mori! Només em falta aquest “detall” per donar per acabat el meu arbre geneològic!

    Ja tardeu, Daniel! Que el vull emmarcar una vegada estigui complet!

  • Joan

    15/11/2012 11:01

    Molt interessant, com sempre. Però em continua quedant la gran pregunta: d’on va sorgir l’espurna de la vida? Entre uns cristalls i una bactèria hi ha un abisme. Potser és que jo no sóc científic, però una pedra és atzar pur, en canvi una bactèria ja té una determinació, un objectiu (sobreviure, reproduir-se…). I que consti que no vaig cap al tema religiós (sóc un ateu convençut). Però no veig quina necessitat va sentir mai cap pedra per tenir memòria i haver de tenir descendents, i per tant haver de sorgir l’AEG, l’RNA o el que sigui.

  • Carquinyol

    15/11/2012 10:26

    Ah… no ho eren?

  • Daniel Closa

    15/11/2012 9:43

    Pots comptar. I vigila perquè al ritme que portem de disbarats aviat l’Esperanza Aguirre dirà que aquells àcids peptinucleics ja eren españols.

  • Carquinyol

    15/11/2012 9:36

    Un apasionant relat d’arqueobiologia !! Ara bé, m’agradaria saber que n’opina l’Alfonso Ussia de gastar-se diners en aquestes investigacions ;)