¿Fue el ARN la primera molecula autorreproductora?

Una de las características fundamentales de los seres vivos es su capacidad para reproducirse. Esta capacidad depende de la facultad especial que la molécula de DNA tiene de replicarse. En las células modernas, el DNA codifica la información que las células necesitan para sintetizar las proteínas encargadas de llevar a cabo la mayor parte de las funciones celulares. La autorreplicación del DNA asegura que esta información se transfiera a las subsiguientes generaciones de células. Pero, ¿cómo surgió este sistema de autocopiado? Está muy lejos de ser obvio cómo pudo cualquiera de los componentes del caldo primigenio llegar a adquirir la facultad de hacer copias de sí mismo.

En los años ochenta, Thomas Cech de la Universidad de Colorado y Sidney Altman de la Universidad de Yale propusieron una solución fascinante a esta cuestión. Estos investigadores descubrieron que ciertas moléculas pequeñas de RNA, llamadas ribozimas, actúan como enzimas que catalizan reacciones celulares, entre ellas la síntesis de más moléculas de RNA. Parece inevitable que, a lo largo de cientos de millones de años de síntesis química prebiótica, los nucleótidos de RNA se hayan enlazado ocasionalmente unos con otros para formar cadenas cortas de RNA. Supongamos que, por puro azar, una de estas cadenas de RNA era una ribozima capaz de catalizar la síntesis de copias de sí misma a partir de los ribonucleótidos libres de las aguas circundantes.

Es probable que esta primera ribozima no haya sido muy buena para desempeñar su tarea y haya cometido muchos errores, los cuales constituyeron las primeras mutaciones. Al igual que las mutaciones modernas, la mayor parte de aquéllas arruinaron sin duda las facultades catalíticas de las “moléculas hijas”, pero unas pocas pudieron haber representado mejoras.

Funcion de las ribozimas

La evolución molecular como lo vimos en nuestro estudio sobre el Origen de la Vida pudo comenzar entonces, conforme ribozimas con mayor rapidez y exactitud de replicación se reproducían más aprisa y hacían un número cada vez mayor de copias de sí mismas. Aun después del surgimiento de pequeñas moléculas autorreproductoras, la transición al moderno mecanismo de “DNA E RNA E proteína” debió haber requerido una serie compleja de etapas intermedias. Un problema particularmente difícil es que, si bien las cadenas pequeñas de nucleótidos catalizan su propia replicación, las cadenas grandes de nucleótidos no pueden replicarse sin la ayuda de enzimas proteínicas específicas que están codificadas en las mismas cadenas largas de nucleótidos. Así pues, ¿cómo pudieron las primeras moléculas de ARN llegar a ser lo suficientemente largas para codificar las proteínas necesarias, si esas proteínas no podían existir en tanto las moléculas de RNA no tuviesen la longitud suficiente?

Afortunadamente, las leyes de la física y la química permiten resolver este espinoso problema, al igual que el problema igualmente peliagudo de cómo se retrajo gradualmente el RNA a su papel actual de intermediario entre el DNA y las enzimas proteínicas. Los detalles son fascinantes pero demasiado intrincados para describirlos aquí. A los lectores interesados en explorar esta etapa de la evolución química en todo su esplendor se les recomienda leer el libro de Manfred Eigen Steps Towards Life.