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Desde el experimento de Miller de 1953, que mostró que las reacciones químicas pueden dar origen a la vida en la Tierra, una parte de la investigación se centra en descubrir posibles vías de síntesis en las condiciones del entorno primitivo de nuestro planeta. Otros científicos se interesan más bien en entender qué es lo viviente.
Robert Pascal, director de investigación emérito del laboratorio de Física de las interacciones iónicas y moleculares (CNRS/Univ. Aix-Marseille), ha propuesto un nuevo modelo teórico minimalista de procesos vivientes. En este sistema, basado en ciclos autocatalíticos simples, un aporte de energía permite compensar la inestabilidad termodinámica y alcanzar una estabilidad cinética gracias a la multiplicación de la molécula activada original.
Este esquema se basa en una molécula termodinámicamente activada que, siempre que se le aporte energía, se transforma en un segundo compuesto, que eventualmente puede transformarse en un tercer compuesto. Después de un ciclo completo, el proceso concluye con dos ejemplares de la molécula inicial, lo cual permite que se continúe el ciclo.
El sistema es entonces capaz de crecer y reproducirse. En ausencia de energía, la degradación de las especies activadas lleva a subproductos que no permiten restablecer el ciclo: el sistema "muere" definitivamente y no puede reiniciarse.
La molécula base, R, se activa en R* gracias al aporte de energía. R* da lugar a un primer intermediario activado, I1*, que genera un segundo intermediario: I2*. La descomposición de I2* produce al menos dos ejemplares de R*, lo que permite que el ciclo crezca y se reinicie. Las moléculas se renuevan continuamente, pero el sistema es estable.
© Robert Pascal
Este esquema teórico también considera otros parámetros de lo viviente, como la selección natural. En efecto, varios sistemas diferentes pueden competir por una misma fuente de energía, permitiendo que el más eficiente prevalezca y dejando que los demás desaparezcan. Si bien no se encuentra la capacidad de adaptación y variación de un código genético, un sistema de este tipo podría haber surgido antes de este principio.
El esquema reproduce así el comportamiento de los seres vivos, capaces de emerger, crecer, competir con semejantes y morir. Este modelo también tiene la ventaja de poder activarse a partir de un solo ejemplar de una especie química muy rara y muy inestable, dentro de un entorno molecular caótico. El siguiente paso de esta investigación consistirá en encontrar compuestos químicos compatibles con el entorno primitivo y capaces de reproducir este esquema teórico.
Redactor: MK
Referencias:
R. Pascal. Evolutionary Abilities of Minimalistic Physicochemical Models of Life Processes.
Chem. Eur. J. 2024, 30, e20241780.
https://doi.org/10.1002/chem.202401780
https://exobiologie.fr/emergence-de-la-vie-vers-des-modeles-chimiques-minimaux/