domingo, 26 de abril de 2009

La probabilidad del origen de la vida

Ribozima, molécula de ARN con capacidad catalíticaRibozima, molécula de ARN con capacidad catalítica.

Es cierto, una gran parte de las personas consideran una burla e incluso una ofensa considerar que la vida haya sido un evento aleatorio. Contrario a ello, creen que la vida tienen un significado además de propósito manifestado por un creador y que se manifiesta incluso a nivel molecular.

Los defensores del diseño inteligente consideran que los componentes de la vida tienen que ser tan complejos que no es posible producirlos mediante el la evolución sino son resultado de la intervención de un Diseñador. Para poder tener argumentos, calculan la posibilidad que tiene una proteína específica para poder ensamblarse por azar en un entorno previo al surgimiento de la vida. Un evento así resulta tan improbable manifestando así que la vida tuvo que ser resultado de un diseño.

Para ello el diseño inteligente emplea la estadística o cálculo de probabilidades para legar a esta conclusión, sin embargo es posible usar otras áreas de la ciencia para proponer hipótesis y poder probarlas. En las células, la mayor parte de las reacciones de catálisis son producidas por enzimas proteínas compuestas de aminoácidos, no obstante en la década de 1980 se descubrió otro tipo de catalizador. Las moléculas de ARN compuestas por nucleótidos actualmente conocidas como ribozimas también pueden actuar como catalizador además de ser un portador de información genética en su secuencia de nucleótidos, lo que ha propuesto que en el origen de la vida debió haber una fase en que no se requerían de proteínas ni de ADN para tal proceso.

Siguiendo la línea del argumento, es posible calcular la probabilidad de que una ribozima específica se ensamble por azar. Suponiendo que la ribozima posee 300 nucleótidos de largo, y en cada posición podría estar cubierta por cualquiera de los cuatro nucleótidos presentes, las posibilidades de que se ensamble son de 4300, un número demasiado grande para que un evento así pudiera suceder.

Sin embargo la vida apareció, entonces ¿dónde esta el error de cálculo? El cálculo asume que una ribozima en específico tiene que sintetizar para poder surgir la vida, algo que en la práctica no funciona así. En su lugar, es posible que existe un número enorme de polímeros aleatorios que están constantemente sintetizando, sujetos a los mecanismos de selección y evolución.

Para poder comprobarlo es posible remitirnos a un experimento diseñado por David Bartel y Jack Szostack, que apareció en la revista Science en 1993 [PDF]. El objetivo del experimento era conocer si en un sistema completamente aleatorio de moléculas podía ocurrir una selección de tal modo que surgieran moléculas con propiedades específicas. Al inicio se sintetizó miles de millones de moléculas distintas de ARN con 300 nucleótidos de largo, todos obtenidos en secuencias aleatorias. Dado que los nucleótidos son monómeros de ácidos nucleicos ADN y ARN, así como los aminoácidos son monómeros de proteínas, es posible realizar secuencias aleatorias empleando métodos de la biología molecular moderna.

Al obtener los resultados, concluyeron que entre los miles de millones de secuencias debía haber moléculas catalíticas que deberían realizar reacciones de unión, en la que una hebra de ARN se vincula a otra. Las hebras de ADN a ligarse quedaron fijas en pequeñas cuentas en una columna, luego fueron expuestas a las secuencias y fueron liberadas de sus columnas. Con esto se podría obtener cualquier molécula de ARN que tuviera la mínima capacidad para catalizar una reacción. Luego amplificaron esas moléculas, en una segunda fase, repitiendo el proceso durante diez fases. El proceso de selección emplea la misma lógica que la usada por los criadores para por ejemplo seleccionar el color de los ojos de un perro.

Los resultados fueron más que sorprendentes: tras solo cuatro rondas de selección y amplificación se comenzó a ver un incremento en la actividad catalítica y tras unas diez rondas, el índice era de 7 millones de veces más rápido que el índice no catalizado. Inclusive fue posible observar la evolución en el ARN, los ácidos nucleicos pueden separarse y visualizarse mediante la técnica llamada electroforesis de gel, la mezcla se coloca sobre un gel entre dos placas de vidrio para después aplicar un voltaje. Dado que las moléculas viajan más rápido a través del gel y las más grandes se mueven lentamente, quedan separadas. Volviendo al experimento, las moléculas de ARN con una longitud específica pueden apreciarse, al inicio de las reacciones no podía verse nada, dado que las moléculas eran diferentes. Pero en cada nuevo ciclo aparecían nuevas bandas. En algunas controlaban la reacción mientras en otras se extinguían.

Los resultados de Bartel y Szostac han sido repetidos y extendidos por otros científicos, demostrando un principio fundamental en la evolución a nivel molecular. Al inicio del experimento, cada molécula de ARN era distinta al resto puesto que fue producto del azar. No existían especies, sólo una mezcla de moléculas distintas, sin embargo mediante el uso de un obstáculo selectivo, la reacción de ligado permitía que sobrevivieran ciertas moléculas y se reprodujeran mediante enzimas.

En pocas generaciones empezó a surgir un grupo de moléculas que tenían una función catalítica cada vez superior, siendo así que las moléculas obtenidas mediante una mezcla aleatoria en un proceso evolutivo refleja lo que Charles Darwin había sostenido para poblaciones de seres vivos superiores. Tales moléculas de ARN definidas por la secuencias de bases en su estructura, había causado que sus conformaciones específicas tuvieran propiedades catalíticas. Las secuencias, fueron análogas a los genes, ya que la información que contenían se heredaba entre generaciones durante el proceso de amplificación.

El experimento diseñado por Bartel y Szostak refuto el argumento de la probabilidad para originar la vida por procesos naturales. Se sabe en conclusión que la vida surgió mediante una mezcla de polímeros aleatorios, en poblaciones que contengan un gran número de moléculas polímericas en secuencias de monómeros variables y exista una selección y amplificación de una propiedad específica.

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