Formación autónoma de células primitivas observadas en superficies de la Tierra antigua y en un espécimen de Marte
Poblaciones de células primitivas que emergen en las fracturas del mineral eclogita. Crédito: Dr Irep GözenUna nueva investigación de la Universidad de Oslo proporciona evidencia experimental de que las poblaciones de células primitivas antiguas podrían haberse ensamblado de forma autónoma en minerales en condiciones de la Tierra primitiva y en la antigua corteza de Marte.
Los modelos de laboratorio actuales de las células antiguas más primitivas, a menudo denominadas "protocélulas" que podrían haber iniciado el desarrollo de la vida hace aproximadamente 4 mil millones de años, generalmente consisten en cápsulas de lípidos esféricos blandos suspendidos libremente en agua. Estos modelos explican bien los pasos iniciales, pero no posteriores, en el desarrollo hacia protocélulas subestructuradas, como la formación de compartimentos internos o el posible intercambio de componentes internos entre diferentes unidades individuales.
En un artículo recientemente aceptado en la revista ChemSystemsChem, un equipo de investigadores de la Universidad de Oslo, la Universidad de Colorado y la Universidad de Copenhague, muestran el desarrollo autónomo de compartimentos prebióticos en secciones delgadas de superficies naturales, uno de ellos obtenido del meteorito marciano NWA 7533 "Belleza negra".
Para sus experimentos, los investigadores trajeron pequeñas gotas de lípidos no ordenadas suspendidas en agua en contacto con superficies naturales, y observaron las interacciones bajo un microscopio de luz de alta resolución. Se cree que los lípidos se encuentran entre las primeras moléculas orgánicas en la Tierra primitiva.
Se formaron "autopistas" tubulares de tamaño nanométrico entre las protocélulas en el mineral olivino. Crédito: Dr Irep Gözen
Observaron la formación espontánea de morfologías protocelulares extraordinarias en las superficies naturales, predominantemente aglomerados densos de células primitivas, incluidas redes de protocélulas interconectadas por "autopistas" tubulares de tamaño nanométrico. Se demostró que las poblaciones de protocélulas crecen principalmente en las fracturas de las superficies naturales investigadas, y permanecen intactas durante varios días.
Los investigadores han descubierto anteriormente que la energía intrínseca de las superficies naturales, que eran abundantes en la Tierra primitiva, podría haber sido utilizada por los reservorios de lípidos para transformarse de forma autónoma en capas de membrana primitivas de espesor molecular. Dado que las moléculas de combustible bioquímico utilizadas por las células modernas hoy en día probablemente no existían en la Tierra primitiva, esta fuente de energía, que es lo suficientemente grande como para causar reordenamientos moleculares simples, podría haber tenido un papel crítico en la formación de comunidades de protocélulas robustas unidas a la superficie. Tales poblaciones de protocélulas individuales interconectadas pueden transferir fácilmente constituyentes internalizados, por lo tanto, comunicarse químicamente y también resistir mejor las duras condiciones ambientales.
Resultados similares observados en una muestra de meteorito marciano, que representa un período muy temprano en el desarrollo del planeta rojo donde el agua probablemente estaba presente, proporciona evidencia de que la autoformación de células primitivas en Marte también es una posibilidad distinta, y tal vez pueda complementar los hallazgos anticipados de las misiones robóticas por Perseverance and Ingenuity.
Observaron la formación espontánea de morfologías protocelulares extraordinarias en las superficies naturales, predominantemente aglomerados densos de células primitivas, incluidas redes de protocélulas interconectadas por "autopistas" tubulares de tamaño nanométrico. Se demostró que las poblaciones de protocélulas crecen principalmente en las fracturas de las superficies naturales investigadas, y permanecen intactas durante varios días.
Los investigadores han descubierto anteriormente que la energía intrínseca de las superficies naturales, que eran abundantes en la Tierra primitiva, podría haber sido utilizada por los reservorios de lípidos para transformarse de forma autónoma en capas de membrana primitivas de espesor molecular. Dado que las moléculas de combustible bioquímico utilizadas por las células modernas hoy en día probablemente no existían en la Tierra primitiva, esta fuente de energía, que es lo suficientemente grande como para causar reordenamientos moleculares simples, podría haber tenido un papel crítico en la formación de comunidades de protocélulas robustas unidas a la superficie. Tales poblaciones de protocélulas individuales interconectadas pueden transferir fácilmente constituyentes internalizados, por lo tanto, comunicarse químicamente y también resistir mejor las duras condiciones ambientales.
Resultados similares observados en una muestra de meteorito marciano, que representa un período muy temprano en el desarrollo del planeta rojo donde el agua probablemente estaba presente, proporciona evidencia de que la autoformación de células primitivas en Marte también es una posibilidad distinta, y tal vez pueda complementar los hallazgos anticipados de las misiones robóticas por Perseverance and Ingenuity.
Los aglomerados de protocélulas se formaron en el meteorito marciano NWA 7533 'Belleza negra'. Crédito: Dr Irep Gözen
Las burbujas prebióticas que se adhieren a los soportes sólidos pueden abrir pequeños poros durante tiempos muy cortos y absorber el ARN polimérico genético a través de los poros. El ARN puede autorreplicarse y se supone que existe la hipótesis de que existe en el origen de la vida antes que el ADN y las proteínas.
Los hallazgos de los investigadores respaldan el "Mundo de los lípidos", una etapa hipotética en la evolución temprana durante la cual los lípidos desempeñaron múltiples funciones clave simultáneamente, incluida la formación de compartimentos, la autorreproducción colectiva y la herencia composicional.
La formación de poblaciones de protocélulas en superficies naturales podría haber sido el punto de partida de una ruta factible hacia la transformación de entidades no vivas a entidades vivas.
Las burbujas prebióticas que se adhieren a los soportes sólidos pueden abrir pequeños poros durante tiempos muy cortos y absorber el ARN polimérico genético a través de los poros. El ARN puede autorreplicarse y se supone que existe la hipótesis de que existe en el origen de la vida antes que el ADN y las proteínas.
Los hallazgos de los investigadores respaldan el "Mundo de los lípidos", una etapa hipotética en la evolución temprana durante la cual los lípidos desempeñaron múltiples funciones clave simultáneamente, incluida la formación de compartimentos, la autorreproducción colectiva y la herencia composicional.
La formación de poblaciones de protocélulas en superficies naturales podría haber sido el punto de partida de una ruta factible hacia la transformación de entidades no vivas a entidades vivas.
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