Las arcillas y el Origen de la Vida: Teorías del Origen de la Vida de Ida y Vuelta
Fuente: Colaje imágenes Google
Helen Hansma, en su reciente artículo “DNA and the origins of life in micaceous clay” (pichando el enlace podéis bajarlo gratuitamente) defiende que la Illita, una arcilla micácea, debió ser el lugar donde se sintetizó por primera vez la vida en la Tierra. La Illita resulta ser abundante en sedimentos, suelos, rocas arcillosas sedimentarias, y rocas metamórficas. ¿Novedad? ¡tan solo en parte! Y yo diría que más bien poca: ¿Habrá leído Helen las investigaciones muy anteriores de Alexander? ¡Tras revisar por encina el artículo original parece ser que no! ¡porca miseria!. Eso sí, su amor incondicional por Nadrian Seeman, uno de los padres del tipo de microscopia que utilizo en su estudio, parece infinito. ¿Y Alexander? Alexander Graham Cairns-Smith (1931-2016) en su libro de 1986 “Siete pistas sobre el origen de la vida”, había propuesto que el origen de la vida debió acaecer gracias a las arcillas. No recuerdo muchos detalles, pero se trata de una referencia inexcusable para cualquier experto que desee hablar del origen de la vida, y más aún si lo sitúan en las propias arcillas. Más aun, gran parte de la bibliografía que cita Hellen es muy reciente, demasiado, para un tema tan debatido e importante en la literatura científica. Este desprecio por los antecedentes resulta irritante y grave, siendo reprobable por la filosofía de la ciencia y los cánones más aceptados del metodo científico. Helen señala que debió ser un tipo concreto de arcilla, descartando la montmorillonita, otra estructuralmente muy semejante. Pues bien, en el caso de que Alexander hubiera defendido o propuesto como principal candidato a la montmorillonita (no lo recuerdo), entonces el artículo debiera debido tener un título parecido a “El Origen de la Vida surgió de la Illita, que no de la montmorillonita”. Empero si no hizo referencia a un tipo concreto, cabrá encabezar el manuscrito con una frase de la siguiente guisa: “Nuevas evidencias de que el origen de la vida “pudo” haber surgido en el seno de una arcilla micácea”. Pero tal como se redactó, parece que ella propone una teoría nueva, sin que nadie antes hubiera tenido idea alguna sobre el tema. Muy típico todo de los tecnocientíficos, a los que las lecturas que debieran no ser olvidadas les son abducidas dela mente, por razones no científicas que hoy prefiero soslayar.
La cuestión aquí es que tanto la Illita como la montmorillonita, son minerales arcillosos muy frecuentes en la génesis de suelos, es decir en los procesos que dan lugar en el medio edáfico a partir la meteorización o intemperización de los materiales parentales o rocas madres. Existen razones argumentativas como para pensar que en el seno de los protosuelos primigenios pudieron acaecer los orígenes de la vida. Empero parafraseando otro refrán “hechos son amores que no las buenas razones”. Y de este modo se han propuesto diversas conjeturas acerca del origen de la vida que recorren, no solo los diferentes recursos naturales, sino también los cosmológicos. En consecuencia, nada ha cambiado desde que escribí el post: Sobre los Posibles Orígenes de la Vida (Entre Jaimito y Mafalda).
Cuatro aspectos colaterales, pero importantes, debemos recordar aquí. (i) las referencias bibliográficas correctas y concretas respecto al tema abordado son inexcusables en la redacción de un artículo científico; (ii) Se deben detallar las hipótesis, conjeturas o teorías alternativas (iii) No deben atribuirse méritos ajenos ya que se incurre en la mala praxis científica. Hellen ¡te has lucido! Y (iv) Existen conjeturas que son propuestas recurrentemente: pasan de moda y son reemplazadas por otras, pero vuelven a surgir de nuevo como propuestas audaces decenios después (por ejemplo, la extinción de los dinosaurios: ¿meteoritos, o gran emisión de magma) Empero la tecnociencia, actúa a ritmo de intereses, muchos de los cuales no tienen nada que ver con la ciencia. Abajo os dejo unos pocos posts relacionados con el tema en los que hablo, como no, Alexander Graham Cairns-Smith, etc. Si, Jaimito tenía razón.
Os dejo pues con la nota de prensa y el resumen (algo más) del artículo científico original.
Juan José Ibáñez
Continúa……….
Algunos posts relacionados con el tema
Suelos, Carbono, Silicio y el Origen de la Vida
Los Suelos y el Origen de la Vida
Las huellas digitales de la vida en el suelo y el origen del polvo atmosférico
Sobre los Posibles Orígenes de la Vida (Entre Jaimito y Mafalda)
La Creatividad de los Científicos y el Origen de Sus Teorías
Prostituyendo la Historia de la Ciencia (Ciencia Amnésica e Imperio Anglosajón)
¿Tuvo la vida su comienzo en la arcilla micácea?
Publicado: 21 Septiembre 2022
Los procesos metabólicos podrían haber sido confinados entre capas de mica
En las mitologías e historias de origen de todo el mundo, varias culturas y religiones señalan a la arcilla como el recipiente de la vida, el material primordial que los dioses creadores imbuyeron de una existencia autosuficiente. Hoy en día tenemos la biología para explicar cómo surge la vida, pero ¿Podrían estas antiguas leyendas dar más en el blanco de lo que pensamos?
En un artículo escrito para conmemorar el trabajo de Ned Seeman, inventor del campo de la nanotecnología del ADN, la biofísica emérita de la Universidad de California en Santa Bárbara, Helen Hansma, describe su idea de larga data de que esa vida primitiva, en arreglos precelulares que evolucionaron en nuestras células basadas en lípidos y proteínas, puede haber tenido su comienzo en la arcilla micácea, también conocida como illita.
Originalmente propuesta hace casi 16 años, la hipótesis de Hansma se une a muchas otras especulaciones sobre cómo surgió la vida en la Tierra. Entre ellas se encuentran el conocido «Mundo del ARN«, en el que las moléculas de ARN autorreplicantes evolucionaron hasta convertirse en ADN y proteínas, y el concepto «Primero el metabolismo», que dice que la vida evolucionó a partir de reacciones químicas espontáneas.
También hay una hipótesis de «pizza» que afirma que la vida podría haber venido de biomoléculas orgánicas terrestres. Y hay otras hipótesis de arcilla que dicen que la vida puede haberse originado en arcilla de montmorillonita o arcillas ricas en hierro.
Hansma no se propuso averiguar cómo evolucionó la vida en la Tierra cuando se le ocurrió la idea por primera vez. Más bien, como biofísica investigadora y directora de programa en la Fundación Nacional de Ciencias, alrededor de 2007 se entretenía con sus juguetes favoritos: un microscopio de disección y piezas de mica que estaba dividiendo en láminas.
«Mientras miraba los trozos de algas verdes y la suciedad marrón en los bordes de las láminas de mica, pensé: ‘este sería un buen lugar para que se originara la vida'», dijo en un artículo escrito para NSF sobre su trabajo.
Su idea incorpora elementos de otros conceptos de abiogénesis (cómo surgió la vida a partir de material no vivo), afirmando que los precursores de las biomoléculas y los procesos metabólicos podrían haber sido acorralados entre capas de mica. Es un entorno que ofrecía cierta protección del mundo exterior, pero que permitía el libre intercambio de agua y otras sustancias que serían esenciales para las células.
«Mi imagen es que las superficies de las láminas de mica eran un gran lugar para que crecieran las moléculas y se desarrollaran los procesos, y eventualmente todo lo necesario para la vida estaba en la mica«, dijo. Esencialmente, la mica actuó como andamiaje y «cámaras de reacción», donde los procesos metabólicos podrían ocurrir y evolucionar.
La ventaja que tienen las arcillas de mica sobre la montmorillonita, agregó Hansma, es que las micas, con iones de potasio que mantienen unidas las láminas de mica, no se hinchan y, por lo tanto, proporcionan un entorno más estable. Las láminas de montmorillonita, por el contrario, se mantienen unidas por iones de sodio más pequeños, lo que provoca que se encojan y se hinchen durante los ciclos húmedo-seco y un entorno menos estable.
La presencia de iones de potasio en la arcilla micácea es otro factor a favor de la hipótesis de la arcilla de mica: las células de los seres vivos tienen altas concentraciones intracelulares de potasio, lo que hace que la mica sea «un hábitat más probable para el origen de la vida que la montmorillonita«.
¿Y de dónde obtendría este ensamblaje prebiótico la energía para interactuar y sostenerse en ausencia de la energía bioquímica que ahora alimenta nuestros cuerpos? En ese momento, la luz del sol habría sido un candidato, sugiere Hansma, al igual que la energía mecánica, a través de la apertura y el cierre de las láminas de mica a medida que el agua entraba y salía.
Imagen derecha: Un mundo de mica: diagramas del posible origen de la vida entre láminas de mica. Las protocélulas, las grandes estructuras grises, tienen un protocitoplasma que es distinto del ambiente acuoso. Recuadro: en una etapa temprana en el mundo de la mica, se ven macromoléculas y vesículas lipídicas. Las vesículas están llenas de agua y algunas macromoléculas. Ten en cuenta el cambio de escala entre las etapas tempranas y posteriores. Las hojas de mica son verdes. Las líneas verdes en el recuadro son láminas de mica individuales; los espacios en blanco entre las líneas verdes contienen K+ formando puentes con láminas de mica adyacentes. El azul es el ambiente acuoso. Adaptado de Hansma (2010)
«Parece ser que estos movimientos de abrir y cerrar eran formas de aplastar moléculas, antes de que existiera la energía química«, dijo. Esta proximidad forzada podría haber promovido interacciones entre las moléculas, similares a las acciones de las enzimas en la actualidad. Las diferentes moléculas que interactúan se combinarían para formar ARN, ADN y proteínas. Los lípidos en la mezcla eventualmente envolverían los grupos de moléculas grandes y se convertirían en la membrana celular.
Estos son solo algunos de los argumentos de la hipótesis de Hansma que se prestan a que la vida haya comenzado en la arcilla micácea; se puede encontrar otro apoyo en la vejez de la mica y en la afinidad del mineral por las biomoléculas y otros factores que se cree que han promovido el desarrollo de la vida a partir de moléculas no vivas.
Si bien no es probable que alguna vez sepamos con certeza qué sucedió hace casi 4 mil millones de años, está claro que, como dice Hansma, «la vida imita a la mica de muchas maneras«.
El artículo de Helen Hansma aparece en el Biophysical Journal: DNA and the origins of life in micaceous clay
Etiquetas: Origen de la vida • Arcilla • Mica
Resumen del artículo de investigación original (traducción automática)
RESUMEN
La obtención de imágenes reproducibles del ADN por microscopía de fuerza atómica fue un útil predecesor de la nanotecnología de ADN de Ned Seeman. Muchos de los productos de la nanotecnología del ADN se obtuvieron imágenes en el microscopio de fuerza atómica. El sustrato de mica utilizado en esta investigación de microscopía de fuerza atómica sirvió de inspiración para la hipótesis de que la arcilla micácea era un hábitat probable para los orígenes de la vida. La arcilla de montmorillonita ha sido un sustrato exitoso para la polimerización de aminoácidos y nucleótidos en péptidos y oligómeros de ADN en la investigación sobre los orígenes de la vida. La mica y la montmorillonita tienen la misma red aniónica, con un espaciado hexagonal de 0,5 nm. Las micas son arcillas que no se hinchan, con iones de potasio (K+) que mantienen unidas las láminas de cristal, proporcionando un entorno estable para los procesos y complejos moleculares necesarios para la aparición de células vivas. Las láminas de cristal de montmorillonita se mantienen unidas por iones de sodio más pequeños (Na+), lo que provoca que se hinchen y se encojan durante los ciclos húmedo-seco, lo que genera un entorno menos estable. Además, las células en todos los tipos de sistemas vivos tienen altas concentraciones intracelulares de K+, lo que hace que la mica sea un hábitat más probable para los orígenes de la vida que la montmorillonita. Finalmente, las láminas de mica en movimiento proporcionan mecánica energía en los bordes divididos de las hojas en los «libros» de mica. Esta energía mecánica de las hojas de mica, que se abre y se cierra, en respuesta al flujo de fluidos, puede haber precedido a la energía química en los orígenes de la vida, impulsando procesos prebióticos tempranos, como la formación de enlaces covalentes, las interacciones de complejos moleculares y la germinación de protocélulas antes del mecanismo molecular de la división celular había desarrollado.
INTRODUCCIÓN
¡Ned Seeman era demasiado joven para morir (o, Nadrian Seeman, como se le nombra en el 99% de sus publicaciones en Google Scholar)! Él y yo nacimos con días de diferencia. Recuerdo la emoción en el laboratorio cuando nos enteramos de su artículo de Nature de 1991 sobre la síntesis de un cubo de ADN (1), que inició el campo de la nanotecnología de ADN (2).
Conocí a Ned Seeman en SUNY Albany en la 21.ª conversación de Ramaswamy Sarma en junio de 1999. Jeff Gelles y yo dimos charlas en la sesión sobre «Imágenes a nivel molecular», Gelles sobre «Mecanismos de transcripción y regulación de la transcripción en Moléculas individuales de ARN polimerasa”, y yo sobre “Nuevos conocimientos de la fuerza atómica Microscopía de ADN’’ (3,4). Más tarde esa tarde, Laura Landweber, Erik Winfree y Ned Seeman dieron charlas en la sesión sobre «Computación de ADN y ARN», Landweber sobre «Computación con ARN», Winfree sobre «Autoensamblaje algorítmico de ADN», ‘ y Seeman en ‘Dos dimensiones y Two States in DNA Nanotechnology’’ (3,5,6). de Seeman La publicación sobre esta charla comienza con una cita de un poeta inglés: ‘‘. rebaño de profetas locos, que con mirar un cristal pueden llenarlo de más fantasías que arenques hay en el mar. Alfred Noyes’’ (6).
Gran parte del trabajo sobre nanotecnología de ADN y ARN utilizó imágenes de microscopía de fuerza atómica (AFM), que se benefició de «Imágenes reproducibles y disección de ADN plásmido bajo líquido con el microscopio de fuerza atómica» (Fig. 1) (7). Dos proyectos que utilizaron imágenes AFM fueron «Diseño y autoensamblaje de cristales de ADN bidimensionales» en 1998 (8) y “Construcción de rompecabezas programables con ARN” en 2004 (9) (Fig. 2).
El artículo más memorable, para mí, fue el de Rothemund «Folding DNA to create nanoscale patterns and patterns».
IMPORTANCIA La microscopía de fuerza atómica es una técnica valiosa para obtener imágenes de ADN y otras moléculas biológicas al escanear una punta de un lado a otro de una muestra para generar un «mapa» tridimensional de la superficie y las moléculas en ella. La microscopía de fuerza atómica ha sido útil para obtener imágenes de nuevas estructuras de ADN y ARN en la superficie de la mica, que es atómicamente plana. Mica es también un posible lugar donde podrían haber tenido lugar los orígenes de la vida. Una de las ventajas de la mica es que sus láminas minerales se mantienen unidas por iones de potasio, y los iones de potasio también están presentes en grandes cantidades en las células de los organismos vivos de todo tipo. El origen de la vida es un gran rompecabezas científico……