El misteri de la vida II

El misteri de la vida II    

Un dels principis de l’ecologia és que competidors directes no poden coexistir. Ja Darwin va observar els  ocells fringíl·lids a les Galàpagos i com havien diferenciat els seus becs per a no competir directament en la cerca d’aliments.  Bé,  doncs,  Gerald Joyce va fer un experiment amb dues molècules diferents de RNA, anomenem-les RNA 1 i RNA 2.  Posades en un determinat substrat per a que es repliquessin i evolucionessin, RNA 1 va resultar més eficient i va portar el RNA 2 a l’extinció, però, al canviar el substrat va passar a l’inrevés.   Ara bé,  un resultat molt més interessant i remarcable va ser quan es van mesclar cinc tipus de substrats diferents.    Aleshores els dos RNA van coexistir,  però, encara que a l’inici els dos RNA van usar els cinc substrats, al cap d’un temps un es va nodrir d’un substrat i el segon d’un altre.   Es a dir, els RNA es van comportar com els ocells de les Galàpagos!

La història de la vida és la història d’una creixent complexificació des de els bacteris més humils fins a l’home passant pels eucariotes i els organismes multicel·lulars. Però,  com es pot comprendre aquesta complexificació en el nivell químic ?   El mateix Gerald Joyce va aconseguir que una molècula de RNA es repliqués sense assistència enzimàtica.   En el seu experiment una molècula de RNA, anomenem-la T,  es composa de dos segments A i B. T, actuant com a motllo,  induïa la replicació de dos fragments solts A i B, que flotaven lliurament i finalment s’unien formant T . La reacció de replicació, encara que possible, era molt lenta, tardava 17 hores en doblar la seva quantitat i endemés les molècules només es podien replicar dues vegades, encara que es proveís amb tot el material necessari.  Ara bé, quan Joyce va substituir la molècula original per un sistema de dues molècules prèviament seleccionades curosament, la replicació es va fer molt eficient i la quantitat de molècules es doblava en una hora i podia procedir indefinidament.  Com era això possible?  Es va veure que una molècula catalitzava la formació de l’altra i viceversa en una reacció creuada de catàlisi.  Per tant, el sistema més complex s’autoreplicava , però d’una manera més complexa.   És una observació interessant perquè la replicació holística és la norma en biologia .  Les cèl·lules es reprodueixen com un tot, no replicant individualment cada molècula.  En resumides comptes: el que un sistema senzill feia de forma ineficient, un de més complex ho feia de forma més eficient.   Dit d’una altra manera, un procés de complexificació  ha conduit a una capacitat replicativa més alta.  L’ evolució en biologia està normalment associada a un procés seqüencial que consisteix en: replicació, mutació, selecció, evolució.  La seqüència hauria de ser: replicació, mutació, complexificació, selecció, evolució.   

En els anys 70, l’eminent químic alemany i premi Nobel  Manfred Eigen i un també distingit col·lega austríac, Peter Schuster, van desenvolupar el concepte de quasiespècie.  En el món dels RNA mutants , els que s’autorepliquen més ràpidament extingeixen el més lents.  El que Eigen i Schuster van descobrir és que el resultat de la competició no és una sola classe de RNA sinó una població de RNAs que es centren al voltant de la seqüència més exitosa.  No és la seqüència que més s’adapta la que guanya sinó la “quasiespècie”   més adaptable.  Aquí es veu la importància de la heterogeneïtat de la població. La mutació que pot portar a un RNA encara més exitós que l’actual pot provenir  d’un RNA que es replica més lentament que el més ràpid.  La heterogeneitat genera  més possibilitats per a que l’evolució porti a terme la seva màgia.  L’evolució és un procés que porten a terme les poblacions, no els individus.

Una simulació teòrica recent realitzada per Emmanuel Tannebaum, Nathaniel Wagner i Addy Pross ha demostrat que si una molècula replicativa adquireix, per una mutació, la capacitat de capturar energia del medi ambient, per exemple l’energia de la llum en una mena de fotosíntesi primitiva, seria capaç de competir eficaçment amb les molècules que no tinguessin aquesta capacitat i les portaria a l’extinció.  I això seria veritat, fins i tot, si la molècula amb capacitat de capturar energia fos més lenta al replicar-se.   L’explicació és que el procés de replicació necessita que els blocs constructius dels que es nodreix estiguin activats químicament per a que puguin enllaçar-se. Ara bé, els blocs activats (d’alta energia) tendeixen a ser escassos i per tant, la molècula que amb la captura d’energia pugui activar els de baixa energia tindrà més possibilitats de replicar-se.

La conclusió és que podríem dir que el moment en el que un replicador no metabòlic va adquirir la capacitat de capturar energia es podria pensar com el moment en que la vida va néixer.

Aquest és el millor resum que he pogut fer en poques línies de l’excel·lent llibret que m’ha mantingut intel·lectualment entretingut les dues darreres setmanes. Recomano la seva lectura als que vulguin aprofundir en aquest camí fascinant per entendre el que és la vida.