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Peptide based self-replicating coacervate protocells

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Nueva información sobre los orígenes de la vida

Unos investigadores están desarrollando protocélulas para comprender mejor cómo las células vivas fueron capaces de emerger a partir de una sopa de moléculas.

Investigación fundamental

Sabemos que las células vivas, el tipo de células capaz de replicarse y evolucionar para dar lugar a otros organismos, surgieron de una sopa de moléculas simples. Sin embargo, la manera en que fueron capaces de lograrlo sigue siendo uno de los mayores misterios de la ciencia. «Una pregunta fundamental que atormenta a las disciplinas de la química y la biología es cómo una protocélula autorreplicante podría estar formada por una mezcla de moléculas», explica Evan Spruijt, profesor adjunto de Química Orgánica Física en la Universidad de Radboud. Gracias al apoyo del proyecto financiado con fondos europeos PEPREP, Spruijt, junto con Manzar Abbas, beneficiario de una beca Marie Skłodowska-Curie, trabajan a fin de descifrar este misterio. Para lograrlo, están desarrollando protocélulas, compartimentos celulares que pueden fabricarse a partir de moléculas simples y capaces de imitar una o más de las propiedades clave de las células vivas. «Al desarrollar estas protocélulas, esperamos comprender mejor lo que es necesario para crear una célula viva a partir de una sopa de moléculas», explica Abbas.

Un nuevo descubrimiento interesante

Otros investigadores han intentado desarrollar protocélulas con moléculas relativamente grandes y complejas, cuya presencia en los orígenes de la vida resulta poco probable. En lugar de ello, los investigadores de este proyecto decidieron utilizar péptidos, una cadena corta de aminoácidos. «Escogimos los péptidos porque son simples y porque constituyen uno de los principales componentes básicos de las células modernas», apunta Spruijt. «Al ajustar la información molecular de dichos péptidos, esperábamos lograr que se replicaran ellos mismos a través de una reacción química, lo que en última instancia daría lugar a una protocélula que se reproduce». A pesar de que los investigadores no consiguieron que los péptidos se autorreplicaran, sus esfuerzos sí llevaron a un nuevo descubrimiento interesante. «Se sabe que las gotas de coacervados, es decir, las gotas líquidas que forman las moléculas a base de péptidos, pueden absorber y concentrar una gama amplia de moléculas importantes», explica Abbas. «Descubrimos que esta captura, combinada con el entorno químico único del interior de las gotas, puede dar lugar a mejores reacciones químicas». Según Spruijt, es la primera vez que se demuestra este efecto catalizador. «Si este tipo de compartimento celular puede formarse de manera espontánea y catalizar reacciones químicas relevantes, podría aportar una ventaja evolutiva al compartimento y al péptido que lo forman: tal vez una que podría explicar cómo se formaron las protocélulas autorreplicantes», añade el investigador.

Un paso más cerca...

Pese a que Spruijt y Abbas no fueron capaces de lograr que los péptidos se autorreplicaran, sí consiguieron crear protocélulas a partir de un nuevo tipo de molécula a base de péptidos. «Nuestro diseño es una de las moléculas más simples capaces de transformarse en pequeñas gotas, las cuales actúan como compartimentos celulares, a través de la separación de fases líquido-líquido», destaca Abbas. «Así, este diseño nos permite comprender un poco más la aparición de células en el origen de la vida». Los resultados del proyecto se han publicado en varias revistas científicas importantes, incluida «Nature Chemistry».

Palabras clave

PEPREP, protocélulas, células, moléculas, organismos

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