Hipótesis del mundo de ARN
En 1963 el biólogo molecular Alexander Rich del MIT especuló sobre esta idea en un artículo en el que contribuía a un volumen publicado en honor al fisiólogo y premio Nobel Albert Szent-Györgyi.
Hans Kuhnen 1972 expuso un posible proceso por el cual el sistema genético moderno podría haber surgido de un precursor basado en nucleótidos, y esto llevó a Harold White en 1976 a observar que muchos de los cofactores esenciales para la función enzimática son nucleótidos o podrían haber sido derivados de nucleótidos.
Estos ácidos nucleicos a menudo se producen y polimerizan más fácilmente bajo condiciones prebióticas.
Entre las propiedades enzimáticas importantes para el comienzo de la vida se encuentran:[9] El ARN es una molécula muy parecida al ADN y guarda dos diferencias químicas con éste, la estructura completa del ARN y del ADN son inmensamente similares.
La principal diferencia es la presencia de un grupo hidroxilo en posición 2' del monosacárido ribosa en el ARN.
El uracilo es químicamente similar a la timina, aunque emplea menos energía para producirse.
En términos del apareamiento de bases esto no tiene ningún efecto, ya que la adenina puede unirse al uracilo perfectamente.
[20] Se cree que el ARN ha precedido al ADN debido a su ordenamiento en las vías biosintéticas.
[21][22] Estas limitaciones no hacen que sea imposible la utilización del ARN para almacenar información, sino solamente exigente desde el punto de vista energético (para reparar o reemplazar las moléculas dañadas de ARN) y propensas a la mutación.
Se ha descubierto que los riboswitches actúan como reguladores de la expresión génica, particularmente en bacterias, pero también en plantas y arqueas.
[23][24][25] Los nucleótidos son moléculas fundamentales que se combinan en serie para formar ARN.
La hipótesis del mundo de ARN sostiene que en el caldo primigenio o sopa primitiva existirían ya los nucleótidos en disolución.
[26] Algunos investigadores han propuesto estas cadenas como las primeras formas primitivas de vida.
La pirimidina, como los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), pueden haberse formado en estrellas gigantes rojas o en polvo interestelar y nubes de gas, según los científicos.
[32] En 2018, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia identificaron tres candidatos moleculares para las bases que podrían haber formado una versión más temprana del pre-ARN: ácido barbitúrico, melamina y 2,4,6 triaminopirimidina (TAP).
Así pues cuando están en disolución, al igual que los lípidos, tienden a autoorganizarse en apilamientos, protegiendo sus partes hidrofóbicas en medios acuosos.
Estas nucleobases son igualmente anfifílicas y por ello tienden a alinearse en apilamientos similares.
Esto termina creando un eficaz andamiaje para que se forme un esqueleto de pre-ARN junto con las nucleobases.
Tras haber surgido el ARN, este precedería al ADN a través de la retrotranscripción, argumento que ha sido demostrado experimentalmente.
Más adelante el uracilo se perdería dando lugar al ADN común denominado ADN-T.[39][40] Por otro lado, el ARN no precedió a las proteínas ya que estas provendrían de péptidos, por lo que actualmente se considera que el ARN y las proteínas coevolucionaron hasta unirse y formar los ribosomas, polimerasas y demás proteínas de unión a ácidos nucleicos.
Debido a que puede reproducirse a sí misma, desarrollando las tareas del ADN y de las proteínas (enzimas), se piensa que el ARN fue capaz de tener su propia vida independiente.
[47] Por ejemplo, se sabe que el enlace éster entre la ribosa y el ácido fosfórico en el ARN es propenso a la hidrólisis.
[48] Además, la ribosa tiene que ser toda del mismo enantiómero, porque cualquier nucleótido con una quiralidad diferente actuaría como terminador de la cadena.
La fotoanomerización con luz ultravioleta permite la inversión alrededor del centro anomérico 1 'para dar la estereoquímica beta correcta; un problema con esta química es la fosforilación selectiva de alfa-citidina en la posición 2 '.
[65] Esto sostiene que dichas características pudieron haber estado presentes en las primeras moléculas autorreplicantes de ARN.
[61][63][60] Sobre la base de estos descubrimientos Eugene Koonin (2006, 2014, 2020) y Patrick Forterre (2005, 2006) proponen que los virus, viroides y virus satélite pudieron mediar las transiciones del mundo de ARN junto con los otros replicadores.
Concretamente, y basándose en la implausibilidad logística de la hipótesis del mundo de ARN, Robert Griffith ha establecido un modelo de cooperación entre el ARN, los primitivos péptidos y lípidos cuya secuencia sería como sigue: la materia orgánica generada mediante síntesis abiótica en los océanos primitivos se separaría en fases por densidad y solubilidad.
Estos péptidos enriquecidos en arginina servirían para secuestrar y transferir enlaces de fosfato ricos en energía.
Durante la mayor parte del tiempo que siguió al descubrimiento de la estructura del ADN por Watson y Crick, se consideró que la vida se definía en gran medida en términos de ADN y proteínas.
El ADN y las proteínas parecían ser las macromoléculas dominantes en las células vivas, de modo que el ARN tenía el único propósito de ayudar a crear proteínas a partir del "plano" establecido en el ADN.
