El matraz de lluvia de Houston ayudó a responder una pregunta de larga data sobre el origen de la vida celular.
Una solución ha sido propuesta por los científicos de la Universidad de Houston, Aman Agarwal, ex estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Química William A. Brookshire (UH ChBE) (ahora investigador postdoctoral en la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago) y UH Dow. Silla Alamgir Karim. y profesor de Ingeniería Química y Biomolecular de la Fundación Welch, y director del Centro Internacional de Polímeros y Materia Blanda y del Programa de Ingeniería de Materiales de la UH. A ellos se unieron el decano emérito de la PME de UChicago, Matthew Tirrell, y el biólogo ganador del Premio Nobel, Jack Szostak, en un artículo publicado la semana pasada en Scientific Advances.
Durante dos décadas, científicos como Szostak han planteado la hipótesis de que los fragmentos de ARN fueron los primeros componentes de la vida que se formaron en los mares originales de la Tierra hace 3,8 millones de años. Aunque el ADN es un componente esencial de la vida celular, no puede plegar proteínas, por lo que es poco probable que fuera el punto de partida inicial. Debido a que el ARN puede plegar proteínas, puede ser un catalizador para el crecimiento y desarrollo celular.
El problema es que las moléculas de agua de mar permiten que el ARN se una y cambie rápidamente, a menudo en cuestión de minutos. La difusión rápida significa que no hay segregación de materia y, por tanto, no hay evolución. El propio Szostak demostró en 2014 que el agua de mar ordinaria no permite que los fragmentos de ARN formen las membranas necesarias para la vida celular.
Luego viene Agrawal. No vio la fuente de la vida. Era un ingeniero que estudiaba las propiedades de los fluidos complejos para su doctorado. Karim fue su asesor de tesis y le presentó a Agrawal a Thirrell, quien sacó a relucir el problema del ARN durante el almuerzo y algunas teorías sobre cómo podría resolverse si se destilara agua. ¿De dónde se obtiene el agua destilada de hace 3.800 millones de años?
«De repente dije ‘agua de lluvia'», dice Karim. «Se le iluminaron los ojos y la sugerencia le emocionó», dijo Karim. «Entonces, ¡se podría decir que es la combustión espontánea de ideas o imaginación!»
Utilizando muestras de ARN de Szostak, el agua destilada aumentó las diferencias en el tipo de cambio entre las muestras de minutos a días, tiempo suficiente para que el ARN iniciara la mutación.
El agua destilada de laboratorio no es como la lluvia prehistórica. Afortunadamente, durante la investigación se produjo una tormenta típica de Houston. Agrawal y una compañera estudiante de posgrado de la UH, Anusha Wonteddu, salieron corriendo con vasos de precipitados para recoger algunos. Las muestras volvieron a formar paredes de malla, separaron el ARN y mostraron cómo comenzó la vida a partir de estos fragmentos hace miles de millones de años.
«Las moléculas que utilizamos para construir estas protocélulas son sólo prototipos hasta que se encuentren moléculas de reemplazo más adecuadas», dijo Agrawal. «Aunque la química es ligeramente diferente, la física es la misma».
