El cerebro de la bestia

La proteína y los azúcares que cayeron desde el cielo

Una vez, hace tiempo , de pequeño, alguien me dijo que que los elementos básicos de la vida estaban desperdigados por todo el universo, y que nuestro planeta no era algo excepcional en ese sentido:  carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), entre otros. Para explicarlo de otra manera, nosotros formamos parte del universo, y no el universo parte de nosotros.

 A través de la plataforma arXiv, de la Universidad de Cornell, se publicó el 22 de febrero del 2020, el documento titulado «Hemolitina: una proteína en meteorito que contiene hierro y litio», por un equipo de investigación de Harvard (12).

Este estudio aún no ha sido sometido a revisión de pares. Por otro lado, parecería un polipéptido que no llega a ser proteína. 

No es el único caso. Empecemos con los azúcares. El 18 de noviembre de 2019 la NASA Publicaba con el titular; «La primera detección de azúcares en meteoritos da pistas sobre el origen de la vida»:

Un equipo internacional ha encontrado azúcares esenciales para la vida en meteoritos. El nuevo descubrimiento se suma a la creciente lista de compuestos biológicamente importantes que se han encontrado en meteoritos, respaldando la hipótesis de que las reacciones químicas en los asteroides, los cuerpos principales de muchos meteoritos, pueden producir algunos de los ingredientes de la vida. Si es correcto, el bombardeo de meteoritos en la antigua Tierra puede haber ayudado al origen de la vida con un suministro de componentes básicos de la vida.

Este es un modelo de la estructura molecular de la ribosa y una imagen del meteorito Murchison. Se encontraron ribosa y otros azúcares en este meteorito. Créditos: Yoshihiro Furukawa
Este es un modelo de la estructura molecular de la ribosa y una imagen del meteorito Murchison. Se encontraron ribosa y otros azúcares en este meteorito. Créditos: Yoshihiro Furukawa

El equipo descubrió ribosa y otros azúcares bio-esenciales, incluyendo arabinosa y xilosa en dos meteoritos diferentes que son ricos en carbono, NWA 801 (tipo CR2) y Murchison (tipo CM2). La ribosa es un componente crucial del ARN (ácido ribonucleico). En gran parte de la vida moderna, el ARN sirve como una molécula mensajera, copiando las instrucciones genéticas de la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico) y entregándolas a las fábricas moleculares dentro de la célula llamadas ribosomas que leen el ARN para construir proteínas específicas necesarias para llevar a cabo procesos vitales.

«Otros componentes básicos importantes de la vida se han encontrado anteriormente en meteoritos, incluidos aminoácidos (componentes de proteínas) y nucleobases (componentes de ADN y ARN), pero los azúcares han sido una pieza faltante entre los principales componentes básicos de la vida», dijo Yoshihiro Furukawa, de la Universidad de Tohoku, Japón, autor principal del estudio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 18 de noviembre. «La investigación proporciona la primera evidencia directa de ribosa en el espacio y la entrega del azúcar a la Tierra. El azúcar extraterrestre podría haber contribuido a la formación de ARN en la Tierra prebiótica que posiblemente condujo al origen de la vida «.

«Es notable que se pueda detectar una molécula tan frágil como la ribosa en un material tan antiguo», dijo Jason Dworkin, coautor del estudio en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. «Estos resultados ayudarán a guiar nuestros análisis de muestras prístinas de los asteroides primitivos Ryugu y Bennu, que serán devueltos por la Hayabusa2 de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón y la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA».

Un misterio perdurable con respecto al origen de la vida es cómo la biología podría haber surgido de procesos químicos no biológicos. El ADN es la plantilla para la vida, y contiene las instrucciones sobre cómo construir y operar un organismo vivo. Sin embargo, el ARN también transporta información, y muchos investigadores piensan que evolucionó primero y luego fue reemplazado por ADN. Esto se debe a que las moléculas de ARN tienen capacidades de las que carece el ADN. El ARN puede hacer copias de sí mismo sin «ayuda» de otras moléculas, y también puede iniciar o acelerar las reacciones químicas como catalizador. El nuevo trabajo proporciona algunas pruebas para respaldar la posibilidad de que el ARN coordinara la maquinaria de la vida antes que el ADN.

«El azúcar en el ADN (2-desoxirribosa) no se detectó en ninguno de los meteoritos analizados en este estudio», dijo Danny Glavin, coautor del estudio en la NASA Goddard. «Esto es importante ya que podría haber habido un sesgo de entrega de ribosa extraterrestre a la Tierra primitiva, lo cual es consistente con la hipótesis de que el ARN evolucionó primero».

El equipo descubrió los azúcares mediante el análisis de muestras en polvo de los meteoritos utilizando la espectrometría de masas por cromatografía de gases, que clasifica e identifica las moléculas por su masa y carga eléctrica. Descubrieron que la abundancia de ribosa y otros azúcares oscilaba entre 2,3 y 11 partes por mil millones en NWA 801 y entre 6,7 y 180 partes por mil millones en Murchison.

Como la Tierra está inundada de vida, el equipo tuvo que considerar la posibilidad de que los azúcares en los meteoritos simplemente vinieran de la contaminación por vida terrestre. Múltiples líneas de evidencia indican que la contaminación es poco probable, incluido el análisis de isótopos. Los isótopos son versiones de un elemento con diferente masa debido a la cantidad de neutrones en el núcleo atómico. Por ejemplo, la vida en la Tierra prefiere usar la variedad más ligera de carbono (12C) sobre la versión más pesada (13C). Sin embargo, el carbono en los azúcares del meteorito se enriqueció significativamente en el pesado 13C, más allá de la cantidad observada en la biología terrestre, lo que respalda la conclusión de que proviene del espacio.

El equipo planea analizar más meteoritos para tener una mejor idea de la abundancia de azúcares extraterrestres. También planean ver si las moléculas de azúcar extraterrestres tienen un sesgo zurdo o derecho. Algunas moléculas vienen en dos variedades que son imágenes especulares entre sí, como sus manos. En la Tierra, la vida usa aminoácidos zurdos y azúcares diestros. Dado que es posible que lo contrario funcione bien (aminoácidos diestros y azúcares zurdos), los científicos quieren saber de dónde proviene esta preferencia. Si algún proceso en los asteroides favorece la producción de una variedad sobre la otra, entonces tal vez el suministro desde el espacio a través de impactos de meteoritos hizo que esa variedad sea más abundante en la antigua Tierra, lo que hizo más probable que la vida terminara usándola.

La investigación fue financiada por una Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia KAKENHI (beca científica), el Centro de Astrobiología de los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales, Japón, el Instituto de Ciencia de Baja Temperatura, la Universidad de Hokkaido, la Fundación Simons y el Instituto de Astrobiología de la NASA, Centro Goddard de Astrobiología. Jason Dworkin y Danny Glavin son miembros del equipo del Centro Goddard para Astrobiología.

 Proteína: Publicado en arXiv – Universidad de Cornell, Harvard (12)

Figura 7 Modelo de la molécula de hemolitina 2320 después de la minimización de energía MMFF. Arriba: en modo de relleno de espacio; Centro: bola y palo; Abajo: vista ampliada de hierro, terminación de oxígeno y litio. Blanco = H; naranja = Li; gris = C; azul = N; rojo = O y verde = Fe. Los enlaces de hidrógeno se muestran mediante líneas punteadas. Crédito Harvard
Figura 7 Modelo de la molécula de hemolitina 2320 después de la minimización de energía MMFF. Arriba: en modo de relleno de espacio; Centro: bola y palo; Abajo: vista ampliada de hierro, terminación de oxígeno y litio. Blanco = H; naranja = Li; gris = C; azul = N; rojo = O y verde = Fe. Los enlaces de hidrógeno se muestran mediante líneas punteadas. Crédito Harvard

Publicación:

Este artículo caracteriza la primera proteína descubierta en un meteorito. Los polímeros de aminoácidos previamente observados en los meteoritos Acfer 086 y Allende [1,2] se han caracterizado aún más en Acfer 086 mediante espectrometría de masas MALDI de alta precisión para revelar una estructura unificada principal de 2320 Daltons de peso molecular que involucra cadenas de residuos de glicina e hidroxiglicina. terminado por átomos de hierro, con oxígeno adicional y átomos de litio. Las relaciones señal / ruido de hasta 135 han permitido la cuantificación de hierro y litio en los diversos fragmentos MALDI a través de los satélites isotópicos debido a sus respectivas masas isotópicas minoritarias 54Fe y 6Li. El análisis del espectro completo de isótopos asociados con cada fragmento molecular muestra mejoras de 2H por encima del promedio terrestre de 25,700 partes por mil (sigma = 3,500, n = 15), lo que confirma el origen extraterrestre y, por lo tanto, la existencia de esta molécula dentro del cuerpo parental de asteroides de la clase de meteoritos CV3. La molécula está inclinada por una agrupación de hierro-oxígeno-hierro que en otros contextos terrestres se ha propuesto que es capaz de absorber fotones y dividir el agua en restos hidroxilo e hidrógeno.

Abstracto (Harvard)

Abstracto (arXiv-Cornell)

PDF Completo sin revisión de pares

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