Hispanopedia WikiLos proteinoides , o proteínas térmicas , son moléculas similares a proteínas , a menudo reticuladas, formadas abióticamente a partir de aminoácidos . [1] Sidney W. Fox propuso inicialmente que pueden haber sido precursores de las primeras células vivas ( protocélulas ). [1] El término también se utilizó en la década de 1960 para describir péptidos que son más cortos que veinte aminoácidos que se encuentran en la proteína hidrolizada, [2] pero este término ya no se usa comúnmente. [1]
Historia
En un intento por descubrir las etapas intermedias de la abiogénesis , el científico Sidney W. Fox estudió en los años 1950 y 1960 la formación espontánea de estructuras peptídicas en condiciones que podrían haber existido en los comienzos de la historia de la Tierra. Demostró que los aminoácidos podían formar espontáneamente pequeñas cadenas llamadas péptidos. En uno de sus experimentos, dejó que los aminoácidos se secaran como si estuvieran encharcados en un lugar cálido y seco en condiciones prebióticas. Descubrió que, al secarse, los aminoácidos formaban glóbulos polipeptídicos microscópicos largos, a menudo entrecruzados y similares a filamentos , a los que llamó "microesferas proteinoides". [3]
Polimerización
Se pensaba que la polimerización abiótica de aminoácidos en proteínas mediante la formación de enlaces peptídicos solo se producía a temperaturas superiores a 140 °C. Sin embargo, el bioquímico Sidney Walter Fox y sus colaboradores descubrieron que el ácido fosfórico actuaba como catalizador de esta reacción. [ cita requerida ] Fueron capaces de formar cadenas similares a proteínas a partir de una mezcla de 18 aminoácidos comunes a 70 °C en presencia de ácido fosfórico, y denominaron a estas cadenas similares a proteínas proteinoides. Más tarde, Fox encontró proteinoides naturales similares a los que había creado en su laboratorio en lava y cenizas de los respiraderos volcánicos hawaianos y determinó que los aminoácidos presentes se polimerizaban debido al calor de los gases y la lava que escapaban. [ cita requerida ] Desde entonces se han encontrado otros catalizadores; uno de ellos, la carbodiimida de amidinio, se forma en experimentos primitivos en la Tierra y es eficaz en soluciones acuosas diluidas .
Cuando están presentes en determinadas concentraciones en soluciones acuosas, los proteinoides forman pequeñas microesferas. Esto se debe a que algunos de los aminoácidos incorporados a las cadenas de proteinoides son más hidrófobos que otros, por lo que los proteinoides se agrupan como gotas de aceite en el agua. Estas estructuras presentan algunas características de las células vivas:
- Un muro exterior.
- Hinchamiento y contracción osmótica.
- En ciernes.
- Fisión binaria (división en dos microesferas hijas). [4]
- Movimiento continuo de partículas internas. [ cita requerida ]
Fox pensó que las microesferas podrían haber proporcionado un compartimento celular dentro del cual las moléculas orgánicas podrían haberse concentrado y protegido del ambiente exterior durante el proceso de evolución química . [1]
En la actualidad se está considerando el uso de microesferas proteinoides en productos farmacéuticos, proporcionando cápsulas biodegradables microscópicas en las que envasar y administrar medicamentos orales. [5]
En otro experimento que utilizó un método similar para establecer las condiciones adecuadas para que se formara la vida, Fox recogió material volcánico de un cono de ceniza en Hawái . Descubrió que la temperatura era superior a 100 °C (212 °F) a solo 4 pulgadas (100 mm) por debajo de la superficie del cono de ceniza, y sugirió que este podría haber sido el entorno en el que se creó la vida: las moléculas podrían haberse formado y luego haber sido arrastradas a través de la ceniza volcánica suelta hasta el mar. [ cita requerida ] Colocó trozos de lava sobre aminoácidos derivados del metano, amoníaco y agua, esterilizó todos los materiales y horneó la lava sobre los aminoácidos durante unas horas en un horno de vidrio. Se formó una sustancia marrón y pegajosa sobre la superficie y cuando la lava se empapó en agua esterilizada se filtró un líquido espeso y marrón. Resultó que los aminoácidos se habían combinado para formar proteinoides, y los proteinoides se habían combinado para formar pequeñas esferas. Fox las llamó "microesferas". Sus protobiontes no eran células, aunque formaban grumos y cadenas que recordaban a las bacterias. Basándose en estos experimentos, Colin Pittendrigh afirmó en diciembre de 1967 que "en diez años los laboratorios crearán una célula viva", una observación que reflejaba los típicos niveles contemporáneos de ignorancia sobre la complejidad de las estructuras celulares. [6]
Legado
Fox comparó los glóbulos de aminoácidos con las células y propuso que servían de puente entre la transición de las macromoléculas a las células. Sin embargo, su hipótesis fue posteriormente descartada, ya que los proteinoides no son proteínas , sino que presentan principalmente enlaces no peptídicos y enlaces cruzados de aminoácidos que no están presentes en los organismos vivos. Además, no tienen compartimentación y no hay contenido de información en las moléculas.
Aunque su papel como precursor evolutivo ha sido superado, la hipótesis fue un catalizador para investigar más a fondo otros mecanismos que podrían haber provocado la abiogénesis , como el mundo del ARN , el mundo de los HAP , el mundo de hierro-azufre y las hipótesis de las protocélulas . [ cita requerida ]
Véase también
Referencias
- ^ abcd Fox SW , Klaus D (1977). Evolución molecular y el origen de la vida . WH Freeman & Co Ltd. ISBN 978-0-7167-0163-7.
- ^ Hayakawa T, Windsor CR, Fox SW (febrero de 1967). "Copolimerización de los anhídridos de Leuchs de los dieciocho aminoácidos comunes a las proteínas". Archivos de bioquímica y biofísica . 118 (2): 265–272. doi :10.1016/0003-9861(67)90347-5. hdl : 2060/19660025877 . PMID: 6033704.
- ^ Walsh B (13 de enero de 2008). «Orígenes de la vida». Universidad de Arizona. Parte 4: Estudios experimentales sobre los orígenes de la vida. Archivado desde el original el 13 de enero de 2008. Consultado el 7 de abril de 2019 .
- ^ Fox SW, Klaus D (1977). Fox JL (ed.). Evolución molecular y el origen de la vida (edición revisada). Nueva York: Marcel Dekker. ISBN 978-0-8247-6619-1.
- ^ Patente estadounidense vencida 5601846, Milstein SJ, Kantor ML, "Microesferas proteinoides y métodos para su preparación y uso", expedida el 11 de febrero de 1997, asignada a Emisphere Technologies Inc.
- ^ Nuestro asombroso mundo de la naturaleza: sus maravillas y misterios. Reader's Digest Association. 1969. pág. 287. ISBN 978-0-340-13000-1.OCLC 7993251 .
Lectura adicional
- Fox SW, Harada K (noviembre de 1958). "Copolimerización térmica de aminoácidos para formar un producto similar a la proteína". Science . New Series. 128 (3333): 1214. Bibcode :1958Sci...128.1214F. doi :10.1126/science.128.3333.1214. JSTOR 1756313. PMID 13592311.
- Matsuo M, Kurihara K (septiembre de 2021). "La proliferación de gotitas de coacervados como el eslabón perdido entre la química y la biología en los orígenes de la vida". Nature Communications . 12 (1): 5487. doi :10.1038/s41467-021-25530-6. PMC 8463549 . PMID 34561428.
- Pappelis A, Fox SW (marzo de 1995). "Dominio Protolife: Protocélulas y metaprotocélulas dentro de matrices proteínicas térmicas". Journal of Biological Physics . 20 (1–4): 129–132. doi :10.1007/BF00700429.