07 febrero, 2011

¿Las primeras protocélulas pudieron haber sido hechas a partir de vesículas de arcilla?

Hace tiempo que no hablamos sobre las claves del origen de la vida. En entradas pasadas vimos teorías que trataban de explicar cómo se pudieron originar las biomoléculas complejas, tal vez estas llegaron del espacio tal como lo menciona la controvertida teoría de la necropanspermia. También vimos quien fue primero… el huevo o la gallina (el material genético o las proteínas), o cómo se pudo haber originado el código genético. Pero, algo que no hemos mencionado es cómo se originaron las primeras protocélulas, las cuales fueron capaces de atrapar y encapsular las biomoléculas que estaban empezándose a formar en la Tierra primitiva.

Algunas teorías creen que cuando se formaron los fosfolípidos, o los primeros ácidos grasos, estos se juntaron y formaron estructuras micelares como las que forman las moléculas de jabón en el agua. Estas estructuras micelares forman esferas donde la parte polar apunta hacia el agua y la parte apolar o hidrófoba apunta hacia el centro, lejos del agua, para así formar una especie de célula primitiva (Figura izquierda).

Sin embargo, el tamaño de estas micelas no es lo suficientemente grande como para albergar estructuras sub-celulares más complejas y de gran tamaño, que permitieran el desarrollo de una vida tal como hoy la conocemos.

Un equipo de físicos estadounidenses de las universidades de Harvard, Princeton y Brandeis, han demostrado que se pueden formar vesículas semipermeables a partir de moléculas inorgánicas de arcilla, demostrando que estas vesículas pueden ser unos contenedores ideales para capturar y compartamentalizar complejas moléculas orgánicas. Los resultados fueron publicados hoy en la revista Soft Matter.

Este estudio me pareció muy interesante porque las probabilidades de que esto pudiera haber ocurrido en la Tierra primitiva, hace más de mil millones de años, son bastante altas. La arcilla siempre ha sido un compuesto muy común en nuestro planeta, por esta razón, este descubrimiento abre la posibilidad a que las protocélulas pudieron haberse desarrollado dentro de estas esferas de arcilla inorgánica, específicamente del tipo montmorillonita.

Lo que hicieron los investigadores fue recubrir con nanoplacas de arcilla pequeñas burbujas de aire formadas en una suspensión acuosa. Luego, estas burbujas de aire encapsuladas en arcilla fueron transferidas a otras soluciones orgánicas a base de etanol o metanol, y otros agentes surfactantes, de esta manera la tensión superficial del agua se reducía considerablemente y las burbujas de aire terminaban por reventaran, quedando sólo la vesícula de arcilla (Figura abajo).

La vesícula de arcilla formada fue mecánicamente robusta (Video 1) y resistente (Video 2). Por otro lado, fue muy estable en otras soluciones líquidas y en hasta en el agua de mar. La arcilla formó una barrera entre el agua fuera de la vesícula y el agua dentro de la vesícula, pero esta barrera fue semipermeable gracias a los poros presentes en la arcilla. Estos poros fueron lo suficientemente grandes como para permitir el ingreso de los principales bloques de construcción; pero fueron lo suficientemente pequeños como para impedir la salida de estructuras más complejas formadas a partir de los bloques de construcción dentro de la ‘protocélula’.

clay_vesicles

Cuando observaron la dinámica de liposomas dentro de estas protocélulas (Video 3), los investigadores concluyeron que los pequeños ácidos grasos que logren ingresar a las vesículas de arcilla se autoensamblarían para formar liposomas (Video 4) y luego expandirse para formar membranas celulares primitivas, justo bajo la capa protectora de arcilla. Tal vez cambios de pH dentro de la protocélula u otras condiciones del entorno pudieron disgregar la arcilla y quedar como una células más parecida a las que actualmente conocemos.

clay_vesicles1

Sin dudas parece ser una teoría bastante plausible ya que logra explicar correctamente como pudo haberse dado la micro-compartamentalización. Sin embargo, esta vesícula fue desarrollada por un mecanismo algo complejo, tal vez de esta manera no pudo ocurrir en la naturaleza, pero la posibilidad de que una vesícula de arcilla sea capaz de crear un espacio para que moléculas orgánicas sencillas puedan ensamblarse en unas más complejas es un gran avances hacia el entendimiento del origen de la vida.

Referencia:

ResearchBlogging.orgSubramaniam, A., Wan, J., Gopinath, A., & Stone, H. (2011). Semi-permeable vesicles composed of natural clay Soft Matter DOI: 10.1039/C0SM01354D

2 comentarios:

  1. Entonces el Señor Dios modeló al hombre con arcilla del suelo y sopló en su nariz un aliento de vida. Así el hombre se convirtió en un ser viviente.
    Genesis 2, 7.

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  2. Bueno, se respeta las creencias de cada persona a pesar que estén fuera de lugar.

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