¿De dónde proceden los primeros azúcares?
Los químicos proponen que el glioxilato podría haber sido la fuente original de azúcares en la Tierra "prebiótica"
Dos destacados químicos especializados en el origen de la vida han publicado una nueva hipótesis sobre cómo surgieron los primeros azúcares necesarios para la evolución de la vida en la Tierra primitiva.
Una nueva hipótesis afirma que los primeros azúcares surgieron a partir del glioxilato (representado como la molécula central). Según esta hipótesis, el glioxilato reacciona primero consigo mismo y luego con los subproductos de estas reacciones, formando finalmente azúcares simples y otros productos (representados como moléculas circundantes).
Scripps Research and Unsplash
En un artículo publicado el 13 de abril de 2023 en la revista Chem, los químicos del Scripps Research y del Georgia Institute of Technology proponen que los azúcares clave necesarios para la formación de las primeras formas de vida podrían haber surgido de reacciones en las que intervino el glioxilato (C2HO3-), una sustancia química relativamente simple que probablemente ya existía en la Tierra antes de que evolucionara la vida.
"Demostramos que nuestra nueva hipótesis tiene ventajas clave sobre la opinión más tradicional de que los primeros azúcares surgieron a partir del formaldehído químico", afirma el doctor Ramanarayanan Krishnamurthy, profesor del Departamento de Química del Scripps Research.
El coautor de Krishnamurthy es Charles Liotta, doctor y catedrático emérito de la Facultad de Química y Bioquímica del Instituto de Tecnología de Georgia.
Los químicos que estudian el origen de la vida intentan explicar cómo pudieron surgir los componentes moleculares básicos y las reacciones necesarias para la vida a partir de sustancias químicas simples que probablemente estaban presentes en la Tierra "prebiótica". El objetivo general de este campo es responder a la pregunta fundamental de cómo surgió nuestro planeta. Pero sus descubrimientos también pueden informar -y han informado- a muchos otros campos, desde la ciencia atmosférica y la geología hasta la biología sintética y la búsqueda de vida en otros planetas.
Las tres clases principales de moléculas biológicas cuya disponibilidad debe explicar la química del origen de la vida son: los aminoácidos que forman las proteínas, las nucleobases que componen las "letras" del ADN y el ARN, y los azúcares (también llamados hidratos de carbono) que se encuentran en toda la biología, incluso en la estructura troncal retorcida del ADN y el ARN. Según las teorías predominantes, los aminoácidos surgieron probablemente del amoníaco (NH3), mientras que las nucleobases lo hicieron del cianuro de hidrógeno (HCN).
El origen de los azúcares no está tan claro. Muchos científicos creen que los primeros azúcares surgieron de reacciones con formaldehído (CH2O), pero esta teoría tiene algunos inconvenientes.
"Las reacciones con formaldehído propuestas por esta teoría son bastante complicadas: presentan reacciones secundarias incontroladas y otros inconvenientes debidos a la alta reactividad del formaldehído en las condiciones imaginadas para la Tierra primitiva", explica Liotta.
La alternativa propuesta por los químicos es una "reacción de glioxilosa" en la que el glioxilato reacciona primero consigo mismo, formando un primo cercano del formaldehído conocido como glicolaldehído. Los investigadores sugieren que el glioxilato, el glicolaldehído, sus subproductos y otros compuestos simples podrían haber seguido reaccionando entre sí, dando lugar finalmente a azúcares simples y otros productos, sin los inconvenientes de las reacciones basadas en el formaldehído.
El glioxilato ya ocupa un lugar destacado en las teorías sobre el origen de la vida. El químico suizo Albert Eschenmoser propuso en 2007 que una forma del mismo podría haber sido la fuente de múltiples biomoléculas originales. Krishnamurthy y el químico de la Universidad de Furman Greg Springsteen, PhD, también sugirieron en un artículopublicado en Nature Chemistryen 2020 que el glioxilato podría haber ayudado a iniciar una versión primordial del ciclo TCA moderno (ácido tricarboxílico), un proceso metabólico básico que se encuentra en la mayoría de las formas de vida de la Tierra.
Krishnamurthy y su equipo trabajan actualmente para demostrar en el laboratorio que el escenario de la reacción de la glioxilosa podría haber dado lugar efectivamente a los primeros azúcares.
"Tal demostración ampliaría el papel del glioxilato como molécula versátil en la química prebiótica y estimularía aún más la búsqueda de su propio origen en la Tierra prebiótica", afirma Krishnamurthy.
Los químicos también están estudiando las posibles aplicaciones comerciales de las reacciones que producen glioxilato, ya que éstas consumenCO2 de forma efectiva y, por tanto, pueden utilizarse para reducir los niveles deCO2, ya sea localmente en entornos industriales o globalmente para combatir el calentamiento global.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
The Potential of Glyoxylate as a Prebiotic Source Molecule and a Reactant in Protometabolic Pathways – The Glyoxylose Reaction; Chem 2023
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