Publicado en un estudio innovador en Química naturalInvestigadores de la Universidad de California, San Diego, comprenden cómo la vida en la Tierra podría haber creado membranas celulares sintetizando con éxito que muestran actividad metabólica. Este trabajo innovador está destinado a arrojar luz sobre los procesos fundamentales que distinguen los sistemas vivos de la materia no viva, una pregunta que ha sorprendido a los científicos.
A través de la historia, se han identificado tres elementos centrales como características comunes de la vida: compartimentación, metabolismo y selección. Aunque mucha investigación está dirigida al concepto de compartimentación, el papel del metabolismo a menudo se ha pasado por alto. El metabolismo, el proceso de construcción y ruptura de moléculas, es esencial para que las células se adapten, replicen y evolucionen en respuesta a los cambios en el medio ambiente.
Los investigadores han diseñado un sistema abiótico que hace posible crear membranas celulares que puedan convertirse en actividad metabólica. Este sistema representa un progreso importante, porque solo utiliza componentes no vivos, circunstancias que están presentes en la tierra prebiótica antes de que surgiera la vida. Neal Devaraj, el investigador principal y una figura prominente en el estudio, enfatizó que las células no pueden crecer, renovar o compartir sin una red metabólica. Esta plataforma experimental tiene como objetivo determinar si el metabolismo podría existir en sistemas químicos excepcionalmente simples, de modo que haya información sobre las primeras etapas de la evolución biológica.
El núcleo del enfoque de los investigadores son los lípidos, que son conexiones de grasa que son esenciales para muchas funciones celulares. En los organismos vivos, las membranas lipídicas crean barreras que definen los límites celulares, lo que hace posible la interacción dinámica con el entorno externo. El laboratorio Devaraj ha sintetizado un sistema en el que los lípidos no solo se combinan para formar membranas, sino que también pueden desglosarse por procesos metabólicos.
El método del equipo incluye activar los ácidos grasos con un combustible químico, que luego se une a los lisofosfolípidos para producir fosfolípidos. Estos fosfolípidos se reúnen espontáneamente en membranas. Es interesante que cuando el combustible esté ausente, estas membranas pueden descomponerse en sus componentes originales, un ciclo continuo que facilita tanto la formación como la degradación de las membranas.
A medida que los investigadores mejoran, quieren imponer complejidades adicionales a sus membranas celulares artificiales, de modo que se mejoren gradualmente con las propiedades que se adaptan mejor a las células vivas. Alessandro Fracassi, un erudito de posgrado y el primer autor del artículo, señaló sobre el desafío de comprender cómo se pueden organizar los innumerables componentes de las células vivas en un sistema de funcionamiento. El objetivo final es hacer una célula primitiva pero funcional nuevamente.
Además de aumentar nuestra comprensión del origen de la vida, las implicaciones de esta investigación pueden conducir al progreso práctico en diversas áreas, incluida la liberación de medicamentos, la fabricación de biomanería, la remediación del medio ambiente y los sensores biomiméticos. Aunque los desarrollos importantes en estas aplicaciones pueden durar una década o más, Devaraj enfatizó la importancia de sentar las bases ahora, porque los investigadores se esfuerzan por aprender más sobre los principios fundamentales de la vida.
Los resultados de este estudio forman un paso prometedor en la dirección de desentrañar el misterio del ascenso de la vida en la Tierra y ofrecen formas de futura investigación científica e innovación tecnológica.
