Los biólogos discuten sobre qué fue primero, el metabolismo o la replicación, o en otras palabras, las enzimas o el ADN. Otros biólogos intentan cuadrar el círculo diciendo: «Podemos tener ambos al mismo tiempo con ARN». Pero hay algo que falta en los tres escenarios, sin los cuales no llegarán lejos. Tanto el metabolismo como la replicación requieren un medio para almacenar y transferir energía.
Las células modernas usan una molécula llamada ATP para este proceso: el trifosfato de adenosina. Está relacionado estructuralmente con uno de los componentes básicos del ADN: la adenina. Compara sus estructuras. La adenina es una base (estructura de doble anillo en naranja). Agregue un azúcar y se convierte en adenosina. Agregue un fosfato a eso y tendrá un nucleótido. Agregue dos fosfatos más y tendrá ATP. Trifosfato de adenosina.
» ¡bah!», dices
¿Qué tiene de interesante eso?
Piénsalo de esta manera. Tiene un sistema informático que almacena su información en códigos de cuatro en lugar de dos. No 0 y 1, sino A, C, T y G (Las iniciales de los aminoácidos que componen el código genético). La Adenina es la A. Una parte del código. Ahora imagine que toma el hardware de su computadora que codifica A, sea lo que sea, le añades una batería recargable, y de repente puede encender fogatas y absorber la potencia de las bombillas.
Este es un ejemplo exageradamente absurdo, pero sigue siendo fascinante cómo la célula puede reutilizar el mismo elemento estructural básico, adenina, de varias maneras. Es por esa estructura de doble anillo y todos los nitrógenos. Son realmente buenos para mover electrones. Y cuando se combina con grupos de fosfato sobrealimentados y la adenina en el ATP, existe la posibilidad de que se acumule una gran cantidad de energía almacenada.
Hijos de adenina
Ahora echemos un vistazo a los otros hijos de la adenina, todos cofactores importantes (moléculas auxiliares que desempeñan funciones clave en múltiples reacciones en la célula).
Una historia evolutiva es que todas estas moléculas evolucionaron a partir de un conjunto común de compuestos, utilizando lo que estaba a mano. Si desea manejar electrones de alto octanaje o desplazar la energía de los grupos de carbono, necesitará ayuda de las moléculas que pueden manejar el flujo. Incluso si solo pudieran ayudar en parte, sería mejor que nada, y experimentarían su camino hacia las moléculas robustas y casi milagrosas que tenemos hoy. Así sigue la historia.
Interesante teoría. Excepto que ninguna de estas moléculas se puede formar a partir de moléculas más simples. Todos necesitan ser iniciados en una alga de vida libre que de otra manera hace todo por sí mismo.
ATP necesita ATP. DNA (Nicotinamida adenina dinucleótido) necesita DNA más ATP. THF (tetrahidrofurano) necesita ATP, NAD y THF. Y CoA (Coenzima A) necesita los cuatro. ¿Por qué? ¡Hablamos de autosuficiencia!
El ATP está al final de una larga ruta biosintética para producir adenina. No se puede producir adenina sin todas estas enzimas y cofactores y ATP. Múltiples pasos (seis de ribosa-5′-fosfato a IMP) en el camino requieren ATP para que la biosíntesis continúe, y el IMP aún no es adenina. Esto, me parece, es un show-stopper.
Suponiendo nucleótidos
Muchas historias sobre el origen de la vida comienzan asumiendo nucleótidos. Pero mira lo que se necesita para conseguirlos. A menos que haya un sistema genético alternativo que no requiera nucleótidos o fosfato o ATP (para la transferencia de energía) al principio, no hay forma de avanzar. El ARN no funcionará, porque el ARN también está hecho de nucleótidos.
Un gran sonido de succión
El problema energético lo eclipsa todo. Hay un gran sonido de succión de ATP desapareciendo por la gran grieta del Atlántico. De ninguna manera. Si necesita seis ATP para hacer un ATP, no es de extrañar que necesite la bomba cebada. Más como una manguera contra incendios. Tiene que haber otra solución. La célula todavía necesita ATP para la transferencia de energía. (Alerta de spoiler: hay otra solución).
¡Rayos! ¿Cómo sucedió esto y por qué? ¿Es universal entre los autótrofos (organismos que producen sus propios alimentos) que el ATP se necesite para fabricarse? ¿Puede haber un metabolismo con una transferencia de energía alternativa? La respuesta a algunas de estas preguntas ya puede ser conocida. Con todo, es una gran pregunta de investigación. No puede haber sido dando vueltas; de lo contrario, ¿cómo produjo algo como esto?
Artículo publicado originalmente en inglés por Ann Gauger Ph.D.
