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La reproducción es una función esencial para garantizar la continuidad y evolución de las especies. Hasta ahora, los procesos bioquímicos se han considerado indispensables en la procreación. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard, liderado por el astrobiólogo español Juan Pérez Mercader, está desafiando esta premisa: han demostrado que es posible generar vida artificial desde cero mediante componentes ajenos a las reacciones químicas propias de los seres vivos.
«Hemos mostrado cómo se pueden crear sistemas completamente sintéticos en un medio acuoso, cuyas moléculas iniciales no guardan relación con las de la vida natural, pero que, al hacerlas reaccionar mediante luz, generan nuevas moléculas que se autoensamblan dando lugar a estructuras microscópicas que imitan a los sistemas vivos. Hemos llegado a ello mediante técnicas experimentales complejas», explica Pérez Mercader en una declaración retomada por la agencia EFE.
Partes del genoma humano son altamente susceptibles a mutaciones espontáneas que no son herencia de nuestros progenitores. Establecer la variación genética podría ayudar a determinar si una condición podría ser heredada a generaciones futuras.
La investigación, publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), detalla que los científicos analizaron el crecimiento no lineal de vesículas poliméricas formadas a través de una reacción de autoensamblaje inducido por polimerización (PISA).
Para el experimento, emplearon un grupo reducido de moléculas simples de menos de cinco nanómetros de diámetro, conocidas como moléculas anfifílicas. Estas se caracterizan por tener una parte soluble en agua (hidrofílica) y otra que no lo es (hidrofóbica).
Estas moléculas, que no están vivas y no se organizan en estructuras complejas por sí solas, fueron sometidas a un proceso de fotopolimerización RAFT, en condiciones controladas, sin presencia de oxígeno y a temperatura constante. El método consiste en aplicar luz para iniciar y controlar la formación de cadenas moleculares con precisión en cuanto al tamaño y composición de los polímeros resultantes.
Así, los científicos lograron que las moléculas se autoensamblaran en estructuras celulares semiporosas, que eventualmente se degradaron al ser expuestas a la luz. Después de 90 minutos, se detectó la formación de esporas que dieron origen a vesículas esféricas de entre una y dos micras de diámetro.
(A) Las diferentes etapas del crecimiento de vesículas de polímero que conducen a la acción de expulsión de anfifilos. (B) Formación de nuevas vesículas a partir de la reorganización a través de la autorreproducción de anfifilos expulsados a la masa.
Cortesía PNAS
Formas de vida artificiales con capacidades evolutivas
Según los autores, estas vesículas no solo se generaron de forma espontánea, sino que también mostraron la capacidad de reproducirse. «Logramos que sistemas sencillos y pequeños, en presencia de luz y de ‘comida’ proveniente del entorno original, se reproduzcan por esporas, expulsando moléculas que retornan al medio, se encuentran con otras y, al recibir luz, inician un nuevo ciclo», detalló Pérez Mercader.
Los especialistas también observaron que estas estructuras son capaces de transmitir cierta información estructural hereditaria a las generaciones siguientes, lo cual es fundamental para la evolución. Asimismo, identificaron patrones de exclusión competitiva, un fenómeno en el que algunas vesículas prevalecen sobre otras, lo que implica una forma incipiente de selección darwiniana.
«Nos hemos dado cuenta de que crear sistemas con propiedades propias de la vida no requiere bioquímica, y eso implica que estos sistemas pueden evolucionar; es decir, si el entorno cambia, se adaptan a las nuevas condiciones y se vuelven más complejos», destaca Pérez Mercader.
Los investigadores afirman que sus hallazgos sugieren que la autorreproducción, e incluso una forma básica de evolución, pueden emerger en sistemas abióticos simples, sin necesidad de procesos bioquímicos complejos. Subrayan que esto abre nuevas posibilidades para el desarrollo de nuevas formas de vida artificial y el diseño de materiales funcionales. Además, podría facilitar el estudio de protocélulas y del origen de la vida. “Nuestro estudio podría servir incluso como herramienta para evaluar el potencial de existencia y detección de vida en otros sistemas planetarios”, concluyen.
