Los científicos han encontrado materiales orgánicos, azúcares y algunas otras moléculas consideradas precursoras de aminoácidos tanto en meteoritos como en cometas, pero hasta ahora, no se habían encontrado proteínas dentro de un objeto extraterrestre.

Es al menos lo que sugieren investigadores de Harvard, en colaboración con otros de Plex Corporation y Bruker Scientific LLC. De confirmarse los hallazgos, el descubrimiento agregará otra pieza al rompecabezas que rodea el desarrollo de la vida en la Tierra.

Acfer 086

La proteína encontrada, llamada hemolitina, era pequeña y estaba compuesta principalmente de glicina y aminoácidos y estaba en el interior del meteorito Acfer 086, que se encontró en Argelia en 1990.

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Para que la hemolitina se haya formado naturalmente en la configuración encontrada, se requeriría que la glicina se formara primero, tal vez en la superficie de los granos de polvo espacial. Aunque en el pasado se han descubierto cadenas de aminoácidos, ninguna estaba suficientemente organizada como para ser una proteína completa.

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Las proteínas se consideran elementos esenciales para el desarrollo de los seres vivos, y encontrar una en un meteorito refuerza las teorías que sugieren que la vida, o algo muy cercano a ella, llegó a la Tierra desde otro lugar del espacio.

Una vez más, parece que los elementos químicos y las estructuras necesarias para la vida parecen estar por todas partes del universo.

Un grupo de investigadores de la NASA ha reproducido en el laboratorio cómo los ingredientes para la vida podrían haberse formado en lo profundo del océano hace 4 000 millones de años.

Los resultados del nuevo estudio ofrecen pistas sobre cómo comenzó la vida en la Tierra y en qué otro lugar del universo podemos encontrarla.

Respiraderos hidrotermales en laboratorio

La astrobióloga Laurie Barge y su equipo del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, están trabajando para reconocer la vida en otros planetas estudiando los orígenes de la vida aquí en la Tierra. Su investigación se centra en cómo los bloques de construcción de la vida se forman en las fuentes hidrotermales del fondo del océano.

Para recrear los respiraderos hidrotermales en el laboratorio, el equipo hizo sus propios fondos marinos en miniatura al llenar vasos con mezclas que imitan el océano primordial de la Tierra. Estos océanos de laboratorio actúan como viveros de aminoácidos, compuestos orgánicos que son esenciales para la vida tal como la conocemos. Como los bloques de Lego, los aminoácidos se construyen unos sobre otros para formar proteínas, que forman a todos los seres vivos.

Hallados alrededor de las grietas del fondo marino, los respiraderos hidrotermales son lugares donde se forman chimeneas naturales, liberando el fluido calentado debajo de la corteza terrestre. Cuando estas chimeneas interactúan con el agua de mar que las rodea, crean un entorno en constante cambio, que es necesario para que la vida evolucione y cambie.

Este ambiente oscuro y cálido alimentado por energía química de la Tierra puede ser la clave de cómo podría formarse la vida en los mundos más alejados de nuestro sistema solar, lejos del calor del Sol.

La luna de Júpiter, Europa, y la luna de Saturno, Encelado, por ejemplo, podrían tener respiraderos hidrotermales en los océanos bajo sus cortezas heladas. Comprender cómo podría comenzar la vida en un océano sin luz solar ayudaría a los científicos a diseñar futuras misiones de exploración, así como experimentos que podrían excavar bajo el hielo para buscar evidencia de aminoácidos u otras moléculas biológicas.

Los exoplanetas (mundos más allá de nuestro alcance, pero aún dentro del ámbito de nuestros telescopios) pueden también tener firmas de vida en sus atmósferas que podrían revelarse en el futuro.

Un estudio de más de 15 000 personas mayores de 10 años encontró que aquellos que seguían la dieta mediterránea tenían un menor riesgo de depresión.

Esto sudece porque la dieta mediterránea contiene en abundancia el omega-3, los aminoácidos, las vitaminas B, la vitamina D y minerales como el zinc, el magnesio y el hierro, nutrientes que ayudan a crear una salud mental fuerte.

Desayuno

Un desayuno ideal para las personas que luchan contra la depresión serían los huevos (que incluyen aminoácidos, omega-3, vitamina D y ácidos grasos), con granos germinados, y aguacate.

El aguacate es rico en triptófano, que es un precursor de la serotonina, que es nuestra sustancia neuroquímica para sentirnos bien. El chocolate también tiene triptófano.

La nutricionista Melissa Brunetti, que se centra en la conexión entre la dieta y la salud mental, señala que Nuestro cerebro tiene un 60% de grasa y necesitamos obtener nuestra grasa de una fuente dietética, por eso los huevos son los adecuados para eso, así como el aguacate.

Por su parte, los granos germinados son más fáciles para que el cuerpo descomponga y absorba los granos sin germinar, así se absorbe más zinc, magnesio y hierro.

Después del desayuno, también es recomendable dar un paseo para que el sol incida en nuestra piel y así podamos sintetizar vitamina D, que es bien conocida por influir contra los síntomas de la depresión.

Según la OMS la depresión afecta a 300 millones de personas en todo el mundo y alerta que entre 2005 y 2015 el número de casos se ha incrementado en más de un 18%.

Las plantas usan energía solar para crecer a través de un proceso conocido como fotosíntesis. Sin embargo, en condiciones de escasez de luz solar, entonces pueden poner en marcha un mecanismo de alimentación de sí mismas, de las partes menos útiles.

A este mecanismo se le llama autofagia.

Autofagia

La autofagia es esencial cuando la célula "tiene hambre" o necesita energía. Los lisosomas se comen componentes extras de las células, que no son vitales para su funcionamiento, y proveen energía a lo que queda de ellas. Durante la autofagia, los lisosomas también se comen componentes dañados o tóxicos presentes en las células, como proteínas "viejas" y otros orgánulos. Por la descripción de este proceso, Yoshinori Ohsumi ganó el Nobel de Medicina 2016.

Investigadores de la Universidad de Tohoku, Japón, han descubierto también casos de autofagia en plantas. Ya habían demostrado anteriormente que los cloroplastos vegetales se digieren activamente a través de un proceso de autofagia en condiciones de poca luz, pero querían conocer mejor el proceso para poder aprender de él y aprovecharlo para mejorar el rendimiento de los cultivos agrícolas.

Según el estudio, cuando Arabidopsis thaliana está expuesto a la oscuridad total, continúa creciendo durante unos días. La digestión autofágica de las proteínas del cloroplasto se activa rápidamente y los niveles de aminoácidos aumentan. Esta respuesta durante la etapa temprana de estrés energético se suprime en las plantas mutantes que carecen de maquinaria de autofagia.

El reciclaje de aminoácidos es importante en la productividad de los cultivos, ya que los aminoácidos derivados de la descomposición de las proteínas se movilizan y se almacenan en las semillas de los cultivos de cereales antes de la cosecha.

Arabidopsis thaliana, la planta más estudiada del mundo a nivel genético y fisiológico, se encuentra distribuida por todos los continentes, adaptada al hábitat en el que vive, lo que implica una interesante variabilidad genética de sus poblaciones silvestres. En el año 2000 se obtuvo la secuencia de su genoma, siendo el primer genoma de planta secuenciado. Pese a que está emparentada con numerosas plantas comestibles como la col, el nabo o la planta de la mostaza, esta especie no tiene interés comercial.

Gracias a una nueva proteína, parece que estamos a un paso más cerca de esos replicantes que aparecen en Blade Runner, es decir, a la creación de organismos artificiales.

De momento, solo es un microbio, pero su material genético incluye algunas instrucciones hechas en laboratorio para que sea capaz de vivir, reproducirse y... sintetizar proteínas.

Síntesis de proteínas

El hito, cuyos detalles acaban de ser publicados en Nature, es un paso hacia un mundo en el que los científicos podrán diseñar organismos capaces de producir proteínas altamente especializadas.

Estas proteínas se usarían para mejorar medicamentos, construir nuevos materiales y quizás, incluso, cambiar las funciones de las células.

Los segmentos del ADN están construidos a partir de cuatro unidades básicas: la adenina, que se une con la timina, y la citosina, que se combina con la guanina. Estas cuatro "letras" (A, T, C y G) definen la forma y la función de cada organismo en la Tierra.

Cuando esas instrucciones genéticas son transcritas y traducidas por maquinaria celular, permiten la producción de proteínas, los caballos de batalla de la vida, que catalizan las reacciones, transmiten señales y forman tejidos como el cartílago. Los componentes básicos de las proteínas, llamados aminoácidos, son solo un poco más variados que los del ADN; solo 20 aminoácidos se usan para sintetizar las proteínas necesarias para todas las funciones de la vida.

A diferencia de otros experimentos anteriores, en éste se utilizó un alfabeto genético expandido para instruir a las células para que sintetizaran proteínas a partir de aminoácidos "no canónicos": cientos de moléculas que pueden encontrarse en la naturaleza o en el laboratorio pero que los organismos no usan de forma natural. Las células semisintéticas pudieron producir proteínas artificiales casi tan eficientemente como sus semejantes no modificados.

Hasta ahora, varios científicos habían desarrollado pares de bases artificiales y proteínas no naturales sintetizadas, pero estos resultados demuestran que todas las partes pueden unirse, desde codificación y almacenamiento de la información hasta transcripción y traduccción. En definitiva, constituye un paso más hacia el desarrollo, por ejemplo, de organismos que tengan nuevas propiedades, como la capacidad de extraer derrames de petróleo o comer células cancerosas.

Recurriendo a la electroforesis capilar para descomponer una mezcla de moléculas orgánicas, se quiere concebir un método químico simple que podría mejorar decisivamente cómo se busca vida sobre el terreno en otros planetas.

El método sería 10.000 veces más sensible que los métodos actuales empleados por misiones espaciales como el explorador de la NASA Mars Curiosity, según un estudio publicado en Analytical Chemistry que ha sido realizado por investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).

electroforesis capilar

Aunque la electroforesis capilar ha existido desde principios de los ochenta, esta es la primera vez que se ha adaptado específicamente para detectar la vida extraterrestre con océanos, como Europa. Consiste en combinar una muestra líquida con un reactivo líquido, bajo condiciones determinadas por el equipo. Pasando un láser a través de la mezcla (un proceso conocido como detección de fluorescencia inducida por láser) se pueden observar moléculas específicas moviéndose a velocidades diferentes. Se separan en función de la rapidez con que responden a los campos eléctricos.

Según autora principal, Jessica Creamer, una becaria postdoctoral en JPL:

Nuestro método mejora los intentos previos al aumentar el número de aminoácidos que se pueden detectar en una sola ejecución. Además, nos permite detectar estos aminoácidos a concentraciones muy bajas, incluso en muestras altamente saladas, con un proceso muy simple de "mezcla y análisis".

Usando este método, los autores aseguran que serán capaces de distinguir entre los aminoácidos que provienen de fuentes no vivas como los meteoritos de los aminoácidos que provienen de organismos vivos

Cada uno de nuestros genes es una hebra de 2.000 a 3.000 pares de bases (letras genéticas). Entre los pares de bases que componen los genes activos, cada triplete (conjunto de tres) se traduce en un aminoácido.

Hasta aquí, todo parece sencillo. Pero la cosa se complica cuando los productos moleculares finales de los genes, tal como son traducidos hacia el exterior de la célula por decenas de reacciones químicas, son secuencias de aminoácidos plegados en moléculas gigantes de proteínas.

Existen alrededor de 100.000 tipos de proteínas en un animal vertebrado. Suponen la mitad del peso seco del animal.

Las proteínas dan forma al cuerpo, lo mantienen unido mediante tendones de colágeno, lo hacen moverse mediante músculos, catalizan todas las reacciones químicas que lo animan, transportan oxígeno a todas sus partes, arman el sistema inmune y transportan las señales mediante las cuales el cerebro examina el ambiente y media el comportamiento.

Esto es todo lo que hace una molécula de proteína. Su papel no sólo está determinado por su estructura, su secuencia de aminoácidos en su interior, sino también por su forma. Edward O. Wilson lo describe así:

La hebra de aminoácidos de cada tipo se pliega sobre sí misma de una manera precisa, arrollada como bramante y arrugada como un pedazo de papel apretado. La molécula total se parece a formas tan variables como las nubes en el cielo. Al mirar tales formas imaginamos fácilmente esferas grumosas, rosquillas, pesas, cabezas de carnero, ángeles con alas extendidas y sacacorchos.

Así de extraña y fabulosa es la vida, como en un juego de Tetris en el que los contornos superficiales encajan para someterse a catálisis. Tan pronto como una se acopla en las alineaciones correctas, su lugar activo cambia ligeramente de forma. Las dos moléculas se enlazan más estrechamente, como manos que se encajan para saludarse. En un instante, la molécula de sustrato cambia químicamente y es liberada.

Por ejemplo, en el abrazo de la enzima sucrasa, la sucrosa se escinde en fructosa y glucosa.

Todo esto, por supuesto, ocurre a una velocidad inimaginable. Una sola molécula enzimática puede procesas mil moléculas de sustrato por segundo.

Por eso, doblar moléculas mediante simulaciones de ordenador se ha convertido en uno de los grandes retos de la biología. Una tarea titánica que hasta se ha propuesto hacer colaborativamente entre ordenadores personales conectados a través de Internet, empleando la memoria que los usuarios no usan, como se hizo para procesar las señales extraterrestres en el proyecto SETI.

¿Cómo colocar en una imagen coherente todos estos componentes nanométricos y reacciones de milisegundos? Los biólogos están determinados a hacerlo desde la base hacia arriba, molécula a molécula y ruta metabólica a ruta metabólica. Han empezado a ensamblar los datos y las herramientas matemáticas necesarias para modelar una célula completa. Cuando lo consigan, habrán llegado asimismo al nivel de los organismos completos sencillos, las bacterias, los arqueos y los protisas, todos ellos unicelulares.

Existen muchos otros proyectos en los que podéis participar con vuestro sencillo ordenador y una conexión a Internet como: búsqueda de curas para algunas enfermedades, simulación climática y muchos otros. Pero si lo que queréis es doblar proteínas, pinchad aquí. Os bajáis un paquete de datos, la secuencia de aminoácidos de una proteína, y un programa que analiza poco a poco las configuraciones posibles y busca la óptima. Cuando terminéis, enviáis los resultados al proyecto u os bajáis otra (o la misma, para repetir los cálculos y así obtener redundancia).

Vía | Consilience de Edward O. Wilson