Científicos de Estados Unidos y Sudáfrica han demostrado que las cadenas de nucleótidos de ARN cortas pueden combinarse espontáneamente entre sí para formar moléculas grandes. Esta capacidad es necesaria para la aparición en el caldo primario de compuestos con actividad enzimática que almacenan información genética. El artículo de los investigadores se publicó en la revista Royal Society Open Science.
Según la hipótesis del mundo del ARN, los precursores de las células vivas fueron moléculas enzimáticas (ribozimas) capaces de copiarse a sí mismas (replicarse). Se sabe que tales compuestos son grandes y complejos. Se suponía que se formaban a partir de moléculas más pequeñas mediante un proceso llamado ligadura, en el que dos cadenas de nucleótidos se unen en sus extremos. Sin embargo, tal reacción la lleva a cabo un grupo separado de enzimas (ligasas), por lo que el mundo del ARN sería imposible sin la presencia de ribozimas que proporcionan su propia ligadura.
Los investigadores utilizaron un complejo ribozima ARN polimerasa R18 como objeto de investigación. Esta gran molécula tiene dos sitios activos. Uno de ellos realiza actividad polimerasa, es decir, sintetiza una molécula de ARN a partir de nucleótidos, el otro es un núcleo de ligasa. Los especialistas extrajeron varios fragmentos de la ribozima, obteniendo una serie de pequeñas cadenas, todas ellas con centro de ligadura. Este último, así como la polimerasa R18 completa, se colocaron en un entorno que contenía otras pequeñas moléculas de ARN (sustratos).
Los científicos han evaluado la capacidad de las moléculas para autoligarse. R18 mostró una actividad muy baja, pero la hebra más pequeña (R18-T4) unió una amplia variedad de moléculas de ARN a sí misma. Con un aumento en la longitud de la cadena, la actividad de la ligasa disminuyó y la molécula solo pudo unirse a ciertos sustratos. Según los expertos, así es como las ribozimas adquieren la especificidad característica de las enzimas en las células vivas.
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Los resultados del estudio mostraron que en las primeras etapas del mundo del ARN, aparecieron grandes moléculas a través de la fusión de ligasas con varias pequeñas cadenas ribonucleicas. Inicialmente, dichos compuestos no podían realizar de manera efectiva funciones enzimáticas, como la autocopia, pero ya tenían especificidad para ciertos sustratos. En el curso de la evolución molecular, ha aumentado su capacidad de replicarse.
