El número de 11 de julio de Nature [2002] contiene una recopilación de análisis sobre el ARN, con siete artículos acerca de esta versátil molécula, hasta hace poco considerada como el sirviente del más importante ADN. El ARN es una estrella en ascensión en los círculos de la astrobiología, porque se ha demostrado que posee una cierta actividad enzimática y tiene parte en la regulación y expresión génicas, y en muchos más papeles más allá de la mera traducción del ARN. ¿Hubiera podido comenzar la vida desde una plataforma de ARN antes que el ADN y las proteínas salieran en escena? Uno de los principales arquitectos de la hipótesis del Mundo del ARN, Gerald Joyce del Instituto Scripps, examina el pensamiento actual con un cierto detalle, y, aunque optimista, observa algunas graves dificultades (énfasis añadido):
- Parece probable que el ARN tenga la capacidad de soportar una vida basada en genomas de ARN que se copian y mantienen mediante la función catalítica del ARN. Sin embargo, hay vacíos sustanciales en el conocimiento científico acerca de cómo surgió el mundo del ARN, en el grado de complejidad metabólica que consiguió, y la manera en que llevó a los genomas de ADN y a las enzimas proteínicas.
- Dependiendo de la naturaleza del medio prebiótico, los bloques de construcción disponibles pueden haber incluido aminoácidos, hidroxiácidos, azúcares, purinas, pirimidinas y ácidos grasos. Estos se hubieran podido combinar para formar polímeros de secuencia mayormente aleatoria y estereoquímica mezclada (orientación en el espacio). Algunos de los polímeros pueden haber tenido propiedades especiales, como la adherencia a una superficie de un mineral determinado, una resistencia particular la degradación, o la propensión a formar agregados supramoleculares. Con el tiempo cada polímero, por estable que fuese, hubiera sucumbido a la degradación.
- Cuando se altera el medio, las propiedades especiales asociadas con un polímero en particular puede que ya no sean de aplicación y que se pierda la capacidad para la autorreplicación. La persistencia en un ambiente cambiante demanda un mecanismo más general de autorreplicación que permita que la secuencia polimérica cambie algo a lo largo del tiempo, pero que mantenga su herencia en la mayor parte de la secuencia que queda sin cambios.
- Si los bloques componentes del ARN estuvieron disponibles en el ambiente prebiótico, si los mismos se combinaron para formar polinucleótidos, y si algunos de los polinucleótidos comenzaron a autorreplicarse, entonces el mundo del ARN puede haber emergido como la primera forma de vida en la tierra. Pero en base de nuestro actual conocimiento de la química prebiótica, es improbable que fuese así. La ribosa, el fosfato, las purinas y las pirimidinas pudieran haber estado disponibles, aunque el caso de las pirimidinas es menos convincente.
- Es difícil visualizar un mecanismo de autorreplicación que o bien sea imparcial ante estas diferencias de composición, o que las tratase como información secuencial en un sentido más amplio y que las mantuviese como rasgos heredables.
- El principal obstáculo para la comprensión del origen de la vida de base ARN es la identificación de unmecanismo verosímil para sobreponerse a la mezcolanza que hubiera sido el resultado de la química prebiótica.
- Otro planteamiento es hipotetizar que la vida no comenzó con el ARN; algún otro sistema genético precedió al ARN, así como precedió al ADN y a las proteínas. Este planteamiento ha experimentado un progreso sustancial en años recientes, a pesar de la falta de guía mediante rutas metabólicas conocidas en biología respecto de la naturaleza de un precursor del ARN.
- También es posible que la vida de base ARN fuese precedida por un polímero replicante y en evolución que no se pareciese a los ácidos nucleicos. La autorreplicación sin evolución darwinista ha sido demostrada para ciertos péptidos e incluso pequeños compuestos orgánicos. ¿Por qué no echar la red indiscriminadamente y considerar cualquier polímero que sea capaz de autorreplicación? En tan caso, deviene una cuestión crítica si tenemos una suficiente diversidad de secuencias de polímeros que se puedan replicara fielmente para proporcionar la base para la evolución darwinista.
- El potencial catalítico del ATN, APN y otros propuestos precursores del ARN todavía no se ha explorado, perocualquier hipótesis convincente respecto de la vida anterior al ARN ha de considerar si aquel previo sistema genético pudo haber facilitado la aparición del ARN.
- No se conoce ningún ribozima en biología que catalice la polimerización dirigida por plantilla de los NTPs [nucleósido 5'-trifosfatos, un supuesto bloque componente para el ARN], pero estas moléculas se han obtenido usando evolución en tubo de ensayo. Lo mismo que la evolución de los organismos en la naturaleza, la evolución del ARN en el laboratorio involucra repetidos turnos de amplificación selectiva, vinculando la supervivencia de una especie de ARN a su aptitud. En el laboratorio, aptitud es un parámetro definido por el experimentador, que por ejemplo se basa en la capacidad del ARN de catalizar una reacción química determinada.
- Quizá se pudiese conseguir un fondo material con una copia de cada uno de todos los posibles 40meros [cadenas de ARN de 40 nucleótidos] con una masa de 26 kg, pero no está claro si 40 nucleótidos son suficientes para conseguir una robusta actividad de ARN polimerasa. ... Como regla general, la tasa de error de replicación por nucleótido no ha de ser superior que la inversa de la longitud del genoma, lo que se corresponde con un 99% de fidelidad para la replicación de un 100mero y con una fidelidad del 97,5% para la replicación de un 40mero. Puede que haya ribozimas polimerasas que cumplan estos requisitos, aunque estas moléculas todavía no se han demostrado.
- Las anteriores consideraciones dejan de lado otros obstáculos para la replicación del ARN catalizada por ARN, como el mantenimiento de una alimentación de mononucleótidos activados, la comprobación de que el ribozimareconocerá su correspondiente ARN genómico a la vez que ignorará otros ARNs en el medio, la superación de la estable autoestructura dentro de la hebra de la plantilla, la separación de las hebras de la plantilla y del producto, y la operación de forma similar sobre la hebra producto para generar nuevas copias de la plantilla. Se podría necesitar información genética adicional para superar estos obstáculos, pero un genoma más largo necesitaría una fidelidad de replicación todavía mayor.
- Aunque el proceso central del mundo del ARN fue la replicación de los genomas de ARN, alguna forma de metabolismo tuvo que haber dado soporte al proceso. Ajustándose a la segunda ley de la termodinámica,el aumento en orden que se da en un sistema genético se consigue con el gasto de materiales de partida de alta energía que se convierten a productos con menor energía.
- Hay diversas importantes reacciones en la síntesis de los nucleótidos que todavía no han sido llevadas a cabo con un ribozima. ... La posibilidad de un metabolismo más complejo de base ARN es puramente conjetural.
- Otras funciones de base ARN para las que no hay evidencia en biología, como la síntesis de los nucleótidos y la polimerización del ARN, se supone que existieron en el mundo del ARN en base de primeros principios, pero es importante reconocer que este supuesto no tiene el respaldo de la evidencia histórica disponible.
- Se dice con frecuencia, de nuevo en base de primeros principios y no por evidencia histórica, que la vida de base ARN debe haber acarreado alguna forma de compartimentación celular.
- Aunque el ARN es bien adecuada como molécula genética y puede evolucionar para realizar una amplia gama de tareas catalíticas, tiene una funcionalidad química limitada y con ello puede que no esté equipada para afrontar ciertos retos y oportunidades que surjan en el medio. Una importante innovación de la vida en la Tierra fue el desarrollo de una macromolécula separada que tuviese la responsabilidad de la mayor parte de las funciones catalíticas, aunque dicha molécula contuviese subunidades poco apropiadas para la replicación. Lainvención de la síntesis proteínica, instruida y catalizada por el ARN, fue el logro supremo del mundo del ARN, pero también inició su desaparición.
- No se sabe si la invención de la síntesis proteínica precedió o siguió a la invención de los genomas de ADN. La principal ventaja del ADN sobre el ARN como material genético es la mayor estabilidad química del ADN, lo que permite unos genomas mucho más extensos basados en ADN. Es posible que la síntesis de proteínas pueda exigir más información genética que la que puede mantener el ARN.
- Una cuestión mayormente sin resolver es la relativa al origen del código genético. La aminoacilación del ARN debe haber proporcionado inicialmente alguna ventaja selectiva no relacionada con el eventual desarrollo de una maquinaria de traducción.
- El siguiente paso hacia el origen del código genético fue la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos prendidos al ARN. Los productos de esta reacción deben haber conferido alguna ventaja selectiva, aunque probablemente los péptidos hubieran sido demasiado pequeños y demasiado heterogéneos en secuencia para funcionar como catalizadores. ... Sin embargo, no está claro cómo se elaboraron las detalladas asignaciones del código genético.
- La percepción que se tiene del origen y de la operación del mundo del ARN es deductiva en gran medida, y se basa en las propiedades químicas y bioquímicas conocidas del ARN. En la mejor de las circunstancias dichas inferencias son respaldadas mediante el examen del papel del ARN en la biología contemporánea. Sin este respaldo se debe tener cuidado en no extraer conclusiones detalladas relativas a estos acontecimientos históricos.
En otro artículo de esta serie sobre el ARN, Moore y Steitz consideran con detalle los últimos descubrimientos acerca del funcionamiento del ribosoma, y cómo el ARN mensajero y los ARNs de transferencia se reúnen de manera localizada para sintetizar proteínas con gran fidelidad. Debido a que el funcionamiento interno de los ribosomas pertenece casi exclusivamente al ARN, también ellos conjeturan que el ribosoma tuvo su inicio en un Mundo de ARN: «Es casi seguramente cierto que la abundancia global de ARN en el ribosoma moderno refleja una historia evolutiva que comenzó con una partícula exclusivamente constituida por ARN». La mayor parte del artículo se compone de descripciones detalladas del proceso paso a paso, con diagramas, de todas las piezas funcionales y de los «cambios de conformación» que experimentan (esto es, de las piezas en movimiento). Sin embargo, se toman un párrafo para especular acerca de cómo evolucionó esta elaborada maquinaria, comenzando con estas palabras: «A menudo se ha enfatizado que ningún enzima tan complejo como el moderno ribosoma pudo de ninguna manera haber surgido de golpe de la sopa primitiva».
El «proto-ribosoma» pudo haber sido una subunidad que catalizaba la formación de los enlaces péptidos de una manera no codificada y no procesional, y así ensamblaba pequeños oligopéptidos de secuencia aleatoria que no eran proteínas en un sentido moderno, y que pueden haber tenido algún otro propósito. Probablemente fue adquiriendo su función decodificadora, y la pequeña subunidad con la que funcionan quedó asociada, posteriormente, en paralelo con la evolución del genoma y del ARNt.
Así, el grueso del artículo trata acerca de los mecanismos observables de este sistema sumamente integrado, pero la especulación evolucionista, lo mismo que en el artículo de Joyce, carece casi enteramente de respaldo experimental.
¿Cuántos aguafiestas se necesitan para arruinar una fiesta? Cada uno de los problemas que enumera Joyce (y hay otros) tiene peso suficiente para impedir cualquier avance hacia la vida. Este es un cuento que solo podría gustar a un ateo, y aquí lo tenemos, presentado de forma destacada en Nature. Obsérvese que no estamos recurriendo a hombres de paja, sino a los mejores campeones que el Partido Darwinista puede ofrecer. Gerald Joyce, el mismísmo Mr. Mundo del ARN, expone el último cuento de mayor alcance en la más prestigiosa revista científica del mundo. ¿Impresionado?
Se dice que a los que les gustan las salchichas y respetan la ley no deberían ver cómo se hacen las primeras ni la segunda. Para cuando el cuento del Mundo del ARN quede saneado y vaciado de los detalles críticos y empaquetado con un lacito para dárselo a unos estudiantes que no comprenden lo que es el ADN, parecerá pulcro y delicioso. Bien, hemos hecho una visita a la fábrica de salchichas y hemos contemplado de qué chicha están hechas, de modo que el lector puede ahora decidir si les da un bocado o las rechaza con disgusto.
¿Por qué hemos dedicado tanto espacio a este cuento? Porque, de una forma muy real, este cuento es el fundamento de todos los cuentos evolucionistas que vienen después: todos los fósiles de hombres-simios, todos los picos de pinzones y polillas del abedul y árboles filogenéticos acerca de los que los evolucionistas se sienten más cómodos. Aquí, en la raíz misma de la cuestión, la situación es desesperada. Es el pececillo que trata de saltar las Cataratas del Niágara aguas arriba. Todo está en contra de ellos, pero mantienen la esperanza contra toda la realidad, e imaginan lo imposible. Como suele suceder, podemos encontrar aquí lafalacia de la personificación y la del razonamiento circular impregnando sus hipotéticas Tierras Míticas. Joyce menciona 16 veces la información, pero nunca explica de dónde procede; sencillamente, se la saca de la chistera mágica. Reconoce que el ADN y el ARN pueden almacenarla, y que las cadenas de polipéptidos sin ella sin inútiles, pero pasa de puntillas esta dificultad tan grave. Con una imaginación que pondría verde de envidia a Lewis Carroll [el autor de Alicia en el País de las Maravillas], imagina al ARN cediendo al ADN la información genética que consiguió por azar o magia, y que luego asume el papel de traductora para transferirla a las proteínas. Le resta importancia al problema de la homoquiralidad, meramente imaginando que unas superficies de arcillas o el esqueleto del ARN pueden de alguna manera superarlo. Los vacíos los llena en parte con evolución en el tubo de ensayo (lo que es meramente un oxímoron). Si tiene alguna relevancia en absoluto, ¡la evolución en tubo de ensayo es diseño inteligente! Es la interferencia del investigador en la naturaleza, por la que impone condiciones no realistas y aísla productos para forzar un resultado que nunca se daría espontáneamente. Joyce admite que es imprescindible conseguir una replicación exacta de un 97% o más. Admite que las cadenas cortas son inútiles, pero silencia que cuanto más larga sea la cadena, tanto menor la probabilidad de que vaya a ser útil o con la estructura isomérica correcta (sólo L-aminoácidos), hasta el punto de que sea demasiado improbable para que aparezca en ningún lugar del universo. A cada paso es como un hombre en un helicóptero sobrevolando las Cataratas del Niágara tirando del pececillo en una jaulilla de alambre torrente arriba, cuando la naturaleza nunca haría las cosas que él necesita sin una gran dosis de ayuda inteligente.
¿Por qué los evolucionistas se salen con la suya con estas cosas? Se debe a un compromiso previo con el naturalismo que cuentos evolucionistas como la Hipótesis del Mundo del ARN sobreviven a pesar de problemas abrumadores. Para ellos, sólo las causas naturales son permisibles en ciencia, de modo que si pueden inventar lo que creen que es un cuento marginalmente verosímil mediante lo que pudiese haber sucedido, resulta aceptable (esto se conoce como la falacia del mejor en el campo). Al excluir el diseño inteligente de la definición misma de la ciencia, han descartado la clave para comprender la naturaleza y han convertido a su imaginación en un ídolo. Esto ha sido reconocido de manera muy franca por Richard Lewontin en una cita clásica que citamos a continuación:
«... tenemos un compromiso previo, un compromiso con el materialismo. No se trata de que los métodos y las instituciones de la ciencia nos obliguen de alguna manera a aceptar una explicación material del mundo fenomenológico, sino al contrario, que estamos obligados por nuestra adhesión previa a las causas materiales a crear un aparato de investigación y un conjunto de conceptos que produzcan explicaciones materiales, no importa cuán contrarias sean a la intuición, no importa lo extrañas que sean para los no iniciados. Además, este materialismo es absoluto, porque no podemos permitir un Pie Divino en la puerta.»
Richard Lewontin,
New York Review of Books
(9 de enero de 1997, p. 31).
New York Review of Books
(9 de enero de 1997, p. 31).
Para un respiro fuera de la tierra mitológica del artículo de Joyce, recomendamos la lectura de la descripción que Moore y Steitz hacen del ribosoma en toda su gloria. El ajuste intrincado y la precisión pasmosa de esta máquina molecular inducen a un asombro reverencial. Esto es evidencia empírica que proclama diseño inteligente. El que tenga oídos para oír, que oiga.
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