El frío, el hielo y el misterio del ARN: cuáles son los experimentos que buscan conocer el origen de la vida

En el debate sobre el origen de la vida, el ácido ribonucleico (ARN) ocupa un lugar central gracias a sus cualidades excepcionales. Aunque en la biología actual el ADN es el protagonista, muchos investigadores sostienen que el ARN desempeñó un rol decisivo en los primeros pasos evolutivos.

Posee la capacidad de almacenar información genética y de actuar como catalizador en reacciones químicas, lo que dio origen a la hipótesis del “mundo de ARN”: moléculas capaces de codificar su propia composición y de impulsar su reproducción, sentando así las bases de los procesos evolutivos que llevaron a organismos cada vez más complejos, afirma Science.

Durante los años noventa, equipos liderados por Jack Szostak (hoy en la Universidad de Chicago) y David Bartel (hoy en el Instituto Tecnológico de Massachusetts) analizaron trillones de secuencias de ARN, identificando algunas capaces de realizar funciones necesarias para la autorreplicación.

No obstante, estas moléculas presentaban una limitación clave: tenían entre 150 y 200 bases, lo que implica que eran demasiado grandes, y ese tamaño las hacía poco plausibles como productos espontáneos de la química de la Tierra primitiva. Además, probablemente se degradarían antes de poder ser completamente sintetizadas.

En este contexto, los bioquímicos Edoardo Gianni y Philipp Holliger de la Universidad de Cambridge, junto con su equipo, se propusieron superar ese obstáculo y acercar la experimentación a condiciones más similares a las de la Tierra en su origen.

Su trabajo, publicado en la revista Science, logró que ciertas moléculas de ARN generen copias complementarias de sí mismas y, a partir de esas copias, restauren la secuencia original. Este avance acerca la hipótesis del “mundo de ARN” a la realidad experimental y refuerza la idea de que el ARN pudo ser el primer motor de la evolución biológica.

En principio, la clave de este logro fue la reducción significativa del tamaño de las moléculas de ARN utilizadas, que pasaron a ser de 45 bases. Gerald Joyce destacó que “eso es una innovación significativa”, ya que moléculas tan pequeñas tienen una mayor probabilidad de surgir espontáneamente, a partir de los componentes básicos que abundaban en los inicios del planeta. Esto abre nuevas posibilidades para comprender los orígenes químicos de la vida.

Los experimentos se realizaron bajo condiciones de bajas temperaturas. Trabajar con frío ralentizó las reacciones que degradan el ARN y permitió aprovechar un fenómeno físico donde, al congelarse el agua, los nucleótidos y otros componentes quedan excluidos de los cristales de hielo, concentrándose en canales microscópicos llenos de solución. Estos microambientes no solo favorecen la síntesis de nuevas cadenas de ARN, sino que también protegen a las moléculas de su rápida degradación.

El diseño incluyó la utilización de tripletes de nucleótidos, fragmentos formados por tres bases fusionadas, que permitieron que algunas cadenas de ARN permanecieran desplegadas y disponibles como moldes para la copia, mientras que otras conservaron la estructura plegada necesaria para actuar como catalizadores. Tras examinar alrededor de un billón de secuencias aleatorias bajo estas condiciones, el equipo identificó tres ARN capaces de completar este proceso de copia complementaria y restauración.

A pesar de este avance, el experimento presenta limitaciones; ninguna de las moléculas aisladas logró realizar el ciclo completo de autorreplicación por sí sola, y la síntesis de las nuevas cadenas de ARN tomó hasta 72 días en condiciones de frío extremo. Sin embargo, estos resultados son compatibles con la hipótesis de que la vida pudo originarse en ambientes sometidos a ciclos de congelamiento y deshielo, donde los componentes químicos se concentraban y protegían por los propios procesos físicos del entorno.

Jack Szostak considera que el reto siguiente será “lograr que este sistema, o uno similar, sea suficientemente eficiente como para observar ciclos repetidos de replicación”. Si se alcanza ese objetivo, el ARN podría consolidarse como el vínculo más probable entre la química prebiótica y la biología.

El hallazgo del equipo de Cambridge fortalece la hipótesis del “mundo de ARN” y abre nuevas rutas para investigar los orígenes de la vida. Al demostrar que moléculas relativamente pequeñas pueden acercarse notablemente al proceso de replicación, los investigadores ofrecen una base concreta para comprender cómo la evolución pudo comenzar a partir de sistemas moleculares sencillos, incluso en las condiciones más desfavorables del planeta primitivo.