¿Un cálido comienzo de la vida?

Una nueva investigación muestra que la temperatura tuvo un efecto mayor sobre la velocidad de algunas reacciones químicas de lo que previamente se pensaba. El estudio indica que ciertas reacciones necesarias para la vida podrían haber ocurrido más rápido en una Tierra cálida, reduciendo el tiempo necesario para que ocurriera la evolución.

Existe controversia sobre si la vida se originó en un ambiente cálido o frío, y sobre si ha transcurrido el tiempo suficiente para que la vida se haya desarrollado hasta su complejidad actual.

Pero una nueva investigación en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, que estudió el efecto de la temperatura sobre reacciones químicas extremadamente lentas, sugiere que el tiempo necesario para la evolución en una Tierra cálida es más corto que lo esperado.

Los resultados fueron publicados el 1 de diciembre en la edición on-line de Proceedings of the National Academy of Sciences.

Las enzimas, proteínas que catalizan -o aceleran- reacciones químicas, son esenciales para la vida dentro de las células del cuerpo humano y en toda la naturaleza. Estas moléculas han ido evolucionando, volviéndose cada vez más sofisticadas y específicas, dijo el investigador Richard Wolfenden, profesor de bioquímica y biofísica en la Escuela de Medicina UNC.

Para apreciar cuán poderosas son las enzimas modernas, y el proceso de la forma en que ellas evolucionaron, los científicos necesitan saber qué tan rápido ocurren las reacciones en su ausencia.

La evolución puede haber ocurrido más rápido de lo
que se pensaba en la tierra primitiva. Crédito: USGS

El grupo de Wolfenden midió la velocidad de las reacciones químicas, estimando que algunas de ellas toman más de 2 mil millones de años sin una enzima.

En el proceso de medición de la velocidad de reacciones más lentas, "poco a poco nos dimos cuenta que las reacciones más lentas son también las que más dependen de la temperatura", dijo Wolfenden.

En general, la cantidad de influencia que la temperatura tiene sobre sobre las velocidad de las reacciones varía drásticamente, encontró el grupo. En una reacción lenta, por ejemplo, aumentar la temperatura de 25 a 100 grados Celsius incrementa la velocidad 10 millones de veces. "Esto es una sorpresa", dijo Wolfenden. "Esto es lo que va a sorprender a la mayoría de la gente, como lo hizo conmigo".

Ésto es sorprendente, dijo Wolfenden, debido a una regla química -de más de un siglo- que hace que la influencia de la temperatura sea moderada. En particular, una duplicación en la velocidad de reacción ocurre cuando la temperatura aumenta en 10 grados Celsius, de acuerdo a experimentos realizados en 1866.

Las altas temperaturas probablemente fueron una influencia crucial en la velocidad de las reacciones cuando la vida comenzó a formarse en aguas termales y fuentes submarinas, dijo Wolfenden. Más tarde, el enfriamiento de la Tierra proporcionó una presión selectiva para que las enzimas primitivas evolucionaran y se volvieran más sofisticadas, plantea el grupo de Wolfenden.

Las enzimas son esenciales para la vida, debido a que catalizan
muchas de las reacciones que ocurren en las células. Sin
ellas, las reacciones ocurrirían demasiado lento como para
sostenernos. Crédito: Des Marais/NASA

Utilizando dos catalizadores de reacción diferentes -que no son enzimas protéicas, sino que pueden parecerse a los precursores de las enzimas- el grupo puso su hipótesis a prueba. Las reacciones catalizadas son, de hecho, mucho menos sensibles a la temperatura, en comparación con reacciones que son aceleradas por catalizadores. Los resultados son consistentes con nuestra hipótesis, dijo Wolfenden.

El grupo de Wolfenden piensa probar la hipótesis utilizando otros catalizadores. Mientras tanto, estos hallazgos probablemente influirán en cómo los científicos piensan sobre la primera forma de vida primitiva en la Tierra, y puede afectar a la forma en que los investigadores diseñan y mejoran la capacidad de los catalizadores artificiales, añadió.

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