Los biólogos han descubierto que otras seis moléculas podrían almacenar información genética y transmitirla. En los laboratorios se han creado muchas alternativas de ácidos nucleicos en los últimos años, pero ninguna funcionaba como el ADN. Hasta ahora, todo el mundo pensaba que estaba limitado al ARN y el ADN. Esta es la primera vez que las moléculas artificiales han podido transmitir sus genes a sus descendientes. Este hallazgo prueba que el principio de la vida no tiene por qué estar basado en el ADN y ARN.

La capacidad de copiar información de una molécula a otra es fundamental para toda la vida. Los organismos transmiten sus genes a sus descendientes, a menudo con pequeños cambios, y como resultado la vida puede evolucionar con nuevas generaciones. Salvo algunas excepciones, todos los organismos conocidos usan el ADN como portador de información. «Esta capacidad única del ADN y el ARN para codificar la información puede ser implementada en otros cadenas principales», señala Philipp Holliger, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC en Cambridge, Reino Unido.

El equipo de Holliger se ha centrado en seis XNA (ácidos nucléicos análogos). El ADN y el ARN están hechos de un azúcar, un fosfato y una base. Los XNA tenían diferentes azúcares, y en algunos de ellos los azúcares eran sustituidos con moléculas completamente distintas. El XNA sintético, con su cadena principal de azúcar diferente al ADN natural, puede imitar muchas de las propiedades de éste.

Holliger y su equipo, diseñaron enzimas que ayudaban a ensamblar seis tipos de XNA y reproducir mensajes genéticos. Las enzimas transcriben el ADN en los diversos XNA, y a continuación, crean nuevas cadenas en el ADN, con un 95% de precisión o más.

El reto más importante para el equipo fue crear enzimas que pudieran copiar un gen de una molécula de ADN a una molécula de XNA, y otras enzimas que pudiesen copiar de nuevo en el ADN. Una vez creadas estas enzimas, capaces de almacenar información en cada XNA, lo copiaban en el ADN, y volvían a copiarlo en un nuevo XNA. En efecto, el primer XNA transmitió su información al nuevo, aunque de manera indirecta. «Este ciclo viene a ser como el de un retrovirus, los cuales anternan entre el ARN y el ADN», compara Holliger. Dado que los XNA puede hacer esto, son capaces de evolucionar.

La transmisión genética de ciclos sucesivos de ADN a XNA, permitió a los investigadores seleccionar sólo aquellos XNA que se unían a ciertas proteínas diana desde un grupo de muestras al azar, es un proceso similar a la evolución a lo largo de múltiples generaciones.

«Por primera vez, esto confirma que la replicación, la herencia y la evolución son posibles en estas cadenas troncales alternativas», dice Holliger. «Esto es sumamente interesante respecto al origen de la vida», señala Jack Szostak, de la Universidad de Harvard en Boston, Massachusetts . Muchos biólogos sospechan que las primeras formas de vida utilizaron el ARN, y que el ADN fue adoptado más adelante. Pero no sabemos por qué se eligieron estas dos moléculas: ¿son los mejores medios posibles de almacenamiento o, simplemente, eran los únicos disponibles?

Holliger sospecha que el ARN fue una decisión oportunista. «Está claro que no existe un abrumador imperativo funcional para usar el ADN o el ARN», observa. En cambio, la vida pudo haber comenzado con el ARN, por la simple razón de que existía en grandes cantidades en la Tierra primitiva.

La mayoría de los biólogos piensan que la vida en la Tierra comenzó con el ARN, ya que ambos pueden almacenar información y catalizar reacciones útiles. En su último experimento, Holliger ha demostrado que uno de sus XNA (el ácido nucleico anhydrohexitol-1,5, o HNA), se puede plegar de forma tridimensional y unir las moléculas diana específicas. Este es el primer paso en convertirse en una enzima. Lo mismo había hecho anteriormente para el ácido nucleico treosa (TNA).

Esto sugiere que los XNA podrían constituir la base de la vida en otros planetas, en diferentes ambientes regidos por la química diferente. «Me sorprendería que encontráramos vida verdaderamente extraterrestre basada en el ADN y el ARN», aduce Holliger. «Lo más probable en un planeta diferente sería un mundo XNA.»

– Referencia: DailyGalaxy.com, 28 de abril 2012
– Via New Scientist, Science (DOI: 10.1126/science.1217622), y
Nature (doi:10.1038/nature.2012.10487)
– Imagen: Wikipedia. ARN a la izquierda y el ADN a la derecha.

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