Investigadores de la Universidad de Tokio han logrado por primera vez crear una molécula de ARN que se replica, diversifica y desarrolla complejidad de acuerdo con la evolución darwiniana. Esto proporcionó la primera evidencia empírica de que las moléculas biológicas simples pueden conducir a la aparición de sistemas complejos similares a la vida.

Investigadores de la Universidad de Tokio han logrado por primera vez crear una molécula de ARN que se replica, diversifica y desarrolla complejidad de acuerdo con la evolución darwiniana. Esto proporcionó la primera evidencia empírica de que las moléculas biológicas simples pueden conducir a la aparición de sistemas complejos similares a la vida.

La vida tiene muchas preguntas importantes, entre ellas, ¿de dónde venimos? Es posible que hayas visto las camisetas con imágenes que van desde el simio hasta el humano (hasta el oficinista cansado). Pero, ¿qué hay de una molécula simple a una célula compleja a un mono? Durante varias décadas, se ha planteado la hipótesis de que existían moléculas de ARN (esenciales para la función celular) en la Tierra primitiva, posiblemente junto con proteínas y otras moléculas biológicas. Luego, hace unos 4 mil millones de años, comenzaron a autorreplicarse, evolucionando de una sola molécula simple a varias moléculas complejas. Este cambio incremental finalmente condujo al surgimiento de la vida tal como la conocemos: una hermosa diversidad de animales, plantas y todo lo demás.

Aunque ha habido mucho debate sobre esta teoría, ha sido difícil producir físicamente tales sistemas de replicación de ARN. En un estudio publicado en comunicación de la naturalezaEl profesor asistente del proyecto Ryo Mizuuchi y el profesor Norikazu Ichihashi de la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias de la Universidad de Tokio y su equipo explican cómo realizaron un experimento de replicación de ARN a largo plazo, presenciando la transición de un sistema químico a una complejidad biológica.

Al equipo le encantó lo que vio. «Descubrimos que la especie única de ARN se convirtió en un sistema de replicación complejo: una red de replicadores que involucra cinco tipos de ARN con diferentes interacciones, lo que respalda la plausibilidad de un escenario de transición evolutiva previsto desde hace mucho tiempo», dijo Mizuuchi.

En comparación con estudios empíricos anteriores, este nuevo resultado es novedoso porque el equipo utilizó un sistema de replicación de ARN único que puede sufrir una evolución darwiniana, es decir, y aquellos adaptados al medio ambiente para sobrevivir.

«Para ser honesto, inicialmente dudamos de que ARN tan dispares pudieran evolucionar y coexistir», comentó Mizuuchi. “En biología evolutiva, el ‘principio de exclusión competitiva’ establece que no puede coexistir más de una especie si compiten por los mismos recursos. Esto significa que las moléculas deben encontrar la manera de utilizar diferentes recursos de forma secuencial para una diversificación sostenible. Son solo moléculas, por lo que nos preguntamos si no sería posible que las especies químicas vivas desarrollaran espontáneamente tales innovaciones”.

Entonces, ¿qué sigue? Según Mizuuchi, “En comparación con los organismos biológicos, la simplicidad de nuestro sistema de replicación molecular nos permite estudiar los fenómenos evolutivos con una resolución sin precedentes. La evolución de la complejidad observada en nuestro experimento es solo el comienzo. Muchos más eventos iban a ocurrir hacia la formación de sistemas vivos.”

Por supuesto, todavía hay muchas preguntas por responder, pero esta investigación ha proporcionado una mayor comprensión empírica de un posible camino evolutivo que un replicador de ARN temprano podría haber tomado en la Tierra primitiva. Como dijo Mizuuchi: «Los resultados podrían ser una pista para resolver la última pregunta que los humanos se han estado haciendo durante miles de años: ¿cuáles son los orígenes de la vida?».

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Artículo de revista

Ryo Mizuuchi, Taro Furubayashi, Norikazu Ichihashi. «Transición evolutiva de un único replicador de ARN a una red de múltiples replicadores»comunicación de la naturaleza Número DOI: 10.1038/s41467-022-29113-x

financiación

Esta investigación está financiada principalmente por Grants-in-Aid for Scientific Research (Números de asignación: JP19K23763, JP21H05867, JP15KT0080, JP18H04820, JP20H04859), JST PRESTO (Núm. de asignación: JPMJPR19KA), Investigación del Proyecto del Centro de Astrobiología (Núm. de asignación AB021005) .

contacto de investigación

Profesor Asistente de Proyecto Ryo Mizuuchi

Instituto de Ciencias de Komaba,

Escuela de Graduados en Artes y Ciencias, Universidad de Tokio,

3-8-1 Komaba, Meguro, Tokio 153-8902, JAPÓN

Teléfono: 03-5452-6152

Correo electrónico: [email protected]

Profesor Norikazu Ichihashi

Instituto de Ciencias de Komaba,

Escuela de Graduados en Artes y Ciencias, Universidad de Tokio,

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Departamento de Relaciones Públicas Estratégicas, Universidad de Tokio

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Sobre la Universidad de Tokio

La Universidad de Tokio es la principal universidad de Japón y una de las principales universidades de investigación del mundo. La enorme producción de investigación de alrededor de 6.000 investigadores se publica en las principales revistas de arte y ciencia del mundo. Nuestro cuerpo estudiantil vibrante de alrededor de 15,000 estudiantes universitarios y 15,000 estudiantes de posgrado incluye más de 4,000 estudiantes internacionales. Obtenga más información en www.u-tokyo.ac.jp/en/ o síganos en Twitter en @UTokyo_News_en.


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