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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

El gen no siempre es egoísta

Gen no tan egoísta - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

La cooperación es una fuerza intrínseca al origen de la vida

Durante muchos años, he tenido la oportunidad de ir conociendo las características moleculares de la vida y de profundizar en ellas hasta el punto de que, vencidos ya ciertos miedos, me atreví hace ya un tiempo a elaborar una definición para la misma, algo que, según creo, pocos han tenido la insensatez de intentar. La vida, dice dicha definición, es una simbiosis molecular que genera sistemas complejos estables, capaces de adaptarse al entorno para mantener su estabilidad y de extraer materia y energía del mismo para reproducirse.

La idea fundamental de dicha definición es la de simbiosis molecular. Como sabemos, la simbiosis es una relación duradera entre dos especies diferentes, de la cual ambas extraen beneficios que favorecen su supervivencia. Un ejemplo típico de organismos simbióticos es el liquen, generado por la cooperación entre un alga y un hongo. El hongo proporciona protección y humedad al alga, la cual gracias a su capacidad de fotosíntesis, proporciona a su vez alimento al hongo.

Es difícil visualizar la simbiosis sucediendo también en moléculas. Sin embargo, la cooperación se encuentra en todas las escalas de la vida. Sucede en las sociedades de insectos, las manadas de lobos o leones. Sucede, igualmente, entre las células, que cooperan para formar los diferentes organismos. Finalmente, sí, también sucede entre las moléculas, por ejemplo entre el ADN y las proteínas, que cooperan para formar una célula capaz de reproducirse.

¿COMPETICIÓN O COLABORACIÓN?

El origen de la vida sigue siendo uno de los misterios más importantes de la ciencia. La idea predominante hasta ahora para explicarlo es la de la aparición de moléculas capaces de replicarse, es decir, de reproducirse por sí mismas. Esta capacidad de reproducción en la sopa primordial dio origen a una competición entre dichas moléculas. Aquellas capaces de reproducirse más rápido, y también de reproducirse cometiendo menos errores de copia, predominaron sobre las demás. Esta hipótesis mantiene que el egoísmo competitivo se encuentra, por tanto, en el origen mismo de la vida: el primer gen fue egoísta, y su egoísmo nos ha perseguido hasta hoy. Esta idea ha permeado poco a poco hasta afectar a la idea misma de funcionamiento social y ha servido para justificar, en cierto grado, el egoísmo humano.

Se cree que las primeras moléculas capaces de reproducirse pudieron ser fragmentos de acido ribonucleico, presente hoy en orgánulos celulares tan importantes como los ribosomas, donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas, y que también ejerce un papel fundamental en la regulación del funcionamiento de los genes. Los ácidos ribonucleicos poseen, en efecto, una estructura molecular capaz de permitir su reproducción, y muchos de ellos poseen además propiedades catalíticas que podrían acelerar enormemente las reacciones químicas, una característica igualmente propia de los organismos vivos.

A pesar de que la idea anterior parece razonable, y por tanto creíble, nuevos estudios lanzan serias dudas sobre este supuesto inicio egoísta y competitivo de la vida. En el número del 1 de noviembre de la revista Nature, un equipo de investigadores estadounidenses describe la generación de una red cooperativa de ácidos ribonucleicos que se reparan muy eficazmente ayudándose unos a otros, lo que sugiere que, tal vez, la cooperación y no el egoísmo, pudo ser la fuerza inicial de la vida.

COLABORACIÓN VITAL

Evidentemente, si esto es cierto, es necesario que ácidos ribonucleicos primitivos surgieran de los procesos químicos que tenían lugar en la sopa primordial de la Tierra primitiva. Los estudios realizados hasta la fecha, si bien no lo han demostrado, indican que esto es posible. También se ha demostrado que ácidos ribonucleicos de corta longitud son ya capaces de acelerar reacciones químicas. Sin embargo, los estudios realizados también indican que para conseguir una reproducción molecular rápida y fiable es probablemente necesario el ensamblaje espontáneo de complejos moleculares.

Para intentar probarlo, los investigadores utilizan un ácido ribonucleico con propiedades catalíticas extraído de una primitiva bacteria. Esta molécula posee la propiedad de volverse a ensamblar por sí misma si es fragmentada. Y bien, los investigadores comprueban en su laboratorio que variantes de este ácido nucleico pueden ayudarse unas a otras a ensamblarse en un ciclo molecular en el que la molécula A ayuda a ensamblar a la B, esta ayuda a la C y, por último la C ayuda a ensamblar a la A.

El hallazgo más importante, no obstante, es que la generación de este ciclo cooperativo permite competir mejor a estas moléculas cooperadoras frente a moléculas que se ensamblan solas sin cooperar con otras. Además, la cooperación permite el ensamblaje de fragmentos mayores, lo que ayuda a la generación de moléculas más complejas, propias de la vida tal y como la conocemos.

Estos experimentos suponen un paso más hacia la comprensión de los mecanismos moleculares que dieron origen a la vida. No obstante, numerosos misterios permanecen sin ser elucidados, como, por ejemplo, cómo se pudo pasar del mundo de las moléculas cooperadoras de ácidos ribonucleicos al mundo del ADN y de las proteínas que domina hoy la mecánica molecular de la vida. Sea como fuere, cada vez está más claro que la vida no es posible sin cooperación molecular, sin la simbiosis molecular de la que hablaba arriba. El egoísmo y la competición son parte de la vida, pero no es menos cierto que la colaboración forma también parte fundamental de la misma, y tal vez fuera la fuerza principal que permitió su origen y su evolución.

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