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Ciencia

Moléculas inusuales: ¿el origen de las células?


Estas moléculas inusuales se unen espontáneamente y forman estructuras que recuerdan a las células modernas al secarse, como puede haber sucedido en antiguas playas o charcos.

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Compuestos químicos simples conocidos como hidroxiácidos, que probablemente eran comunes en la Tierra primitiva, pudieron contribuir a desarrollar la vida celular.

Estas moléculas inusuales se unen espontáneamente y forman estructuras que recuerdan a las células modernas al secarse, como puede haber sucedido en antiguas playas o charcos.

Las estructuras resultantes pueden haber ayudado a reforzar el surgimiento de la celularidad biológica y ofrecen a los científicos una nueva vía para estudiar la evolución protobiológica temprana y los orígenes de la vida misma, según investigadores de la Universidad Tecnológica de Tokio.

Las células modernas son conjuntos muy complejos, organizados con precisión, de millones de moléculas orientadas de manera precisa que ayudan a transportar materiales dentro y fuera de las células de una manera altamente coordinada.

Como analogía, una ciudad no es solo una colección aleatoria de edificios, calles y semáforos; más bien, en una ciudad optimizada, las calles están dispuestas para permitir un fácil acceso a los edificios y el flujo de tráfico se controla para que todo el sistema funcione de manera eficiente. Por mucho que las ciudades sean el resultado de un proceso histórico y evolutivo en el que bandas de humanos itinerantes primitivos se establecieron para trabajar juntas en grupos más grandes, las células probablemente sean el resultado de procesos similares mediante los cuales moléculas simples comenzaron a cooperar para formar sistemas moleculares sincronizados.

La forma en que surgió la celularización es un problema científico de larga data, y los científicos están tratando de comprender cómo moléculas simples pueden formar las estructuras fronterizas que podrían haber definido los límites de las células primitivas. Los límites de las células modernas se componen típicamente de lípidos, que a su vez están compuestos por moléculas que tienen la propiedad molecularmente inusual de formar espontáneamente estructuras limitadas en el agua conocidas como vesículas.

Las vesículas se forman a partir de moléculas simples conocidas como “anfífilos”, una palabra derivada del griego que significa “amar a ambos” para reflejar que tales moléculas tienen propensión a autoorganizarse con el agua y con ellas mismas. Esta danza molecular hace que estas moléculas se orienten de tal manera que una parte de estas moléculas se alinea preferentemente con el agua en la que están disueltas y otra porción de estas moléculas tienden a alinearse entre sí.

Este tipo de fenómeno de autoorganización se observa cuando grupos de personas entran a los ascensores: en lugar de que todos estén mirando en direcciones aleatorias, por diversas razones, las personas en los ascensores tienden a alinearse para mirar hacia la puerta del ascensor.

En los experimentos investigados por Tony Z. Jia y sus colegas, las moléculas de hidroxiácido de bajo peso molecular, al unirse entre sí, se convierten en un nuevo tipo de polímero (que podría ser de naturaleza similar a los anfífilos), forman gotas, en lugar de las estructuras en forma de bolsa que hacen los lípidos biológicos.

Los límites de las células modernas, o membranas, como se les llama, se componen principalmente de algunos tipos de moléculas anfifílicas, pero los científicos sospechan que la propiedad de formar una membrana es una propiedad más general de muchos tipos de moléculas.

Así como las ciudades modernas probablemente adaptaron las carreteras, los edificios y los controles de tráfico para hacer frente a los problemas posteriores de manejar el tráfico peatonal, el tráfico de caballos y el tráfico de automóviles, las células primitivas también pueden haber cambiado lentamente su composición y función para adaptarse a los cambios en la forma en que otras funciones biológicas evolucionaron.

Este nuevo trabajo ofrece información sobre los problemas a los que los sistemas biológicos emergentes primitivos pueden haber tenido que adaptarse.

Los tipos de moléculas que ayudan a las células modernas a formar sus límites son solo un pequeño subconjunto de los tipos que podrían permitir este tipo de comportamiento de autoensamblaje espontáneo.

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