Una nueva teoría para explicar el origen del código genético

Por David F. Delgado S.

24 de agosto de 2018

“Explicar el origen de la vida sigue siendo uno de los grandes retos de la ciencia, y un aspecto esencial de este reto es explicar el origen del código genético”, escriben los autores de un artículo publicado el pasado 23 de febrero en la revista científica Scientific Reports.

La investigación realizada por investigadores del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3), la Facultad de Estudios Superiores Aragón y el Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas (IIMAS) de la UNAM, México y del Tokyo Institute of Technology, la Keio University y la Waseda University de Japón busca comprender cómo fue que el código genético evolucionó hasta llegar a la configuración que tiene en la actualidad y cómo era en un inicio.

Como todo lenguaje, el código genético contiene una serie de reglas que permite convertir información de un formato a otro distinto. Es la Piedra de Roseta que permite traducir la información biológica codificada en forma de ácidos nucleicos para convertirla en una secuencia de aminoácidos.

Los investigadores difieren con la teoría más aceptada del origen del código genético que propone una herencia vertical –esto es, que se hereda de padres a hijos—. Por el contrario, sus resultados sugieren que el código genético, antes de la aparición de la primera célula, no se heredaba sino que más bien evolucionó por un mecanismo similar al que las bacterias modernas usan para adquirir la resistencia a antibióticos y que los científicos denominan transferencia horizontal genética.

https://www.nature.com/articles/s41598-018-21973-y.pdf

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El código genético en la actualidad se considera universal o estándar porque lo utilizan la mayor parte de los organismos (con algunas puntuales excepciones). El código genético dicta las normas que permiten traducir del lenguaje de los ácidos nucleicos, basado en un código de 4 letras (DNA y RNA), al lenguaje de las proteínas, basado en un código de 20 aminoácidos. "El código genético estándar tomó forma a través de la selección natural para minimizar los efectos que tuvieran las mutaciones o los errores al traducir la información", explican los autores.

La teoría mayormente aceptada asume que el código genético fue heredado a lo largo de toda la historia evolutiva, y que dentro de las protocélulas –pequeñas esferas lipídicas precursoras de las células—, se formó de manera estable el código genético para poder heredarse.

Sin embargo, los autores del artículo ponen en duda esta teoría y retoman la propuesta del biólogo Woese quien plantea la idea de que en el tiempo de las protocélulas la transferencia del código genético era por transferencia horizontal. La transferencia horizontal es un fenómeno común en el mundo de las bacterias donde fácilmente intercambian información con otras bacterias vecinas.

Para probar las ideas de Woese, el equipo internacional de investigadores utilizó un modelo de aprendizaje iterado para probar si podría ser posible que en condiciones primigenias el código genético pudo ser transmitido de forma horizontal.

Un modelo de aprendizaje iterado funciona como el juego de teléfono descompuesto, explica vía correo electrónico Tom Froese, primer autor del artículo, “comienzas con una frase al azar y conforme pasa de una persona a otra el mensaje, eventualmente, surgen de forma espontánea frases con significado”. A través de transferir la información de manera repetida y azarosa (iteraciones), los investigadores obtuvieron resultados que respaldan su hipótesis.

El modelo comienza con un grupo de protocélulas que contienen información genética capaz de traducirse a aminoácidos. Además, estas protecélulas sólo son capaces de realizar transferencia horizontal de manera que una protocélula vecina puede adquirir la información genética y el sistema para traducirla.

"Después de decenas de miles de iteraciones de transferencia horizontal, comienzan a surgir códigos genéticos artificiales que exhiben las características clave del código genético estándar", explica Froese, investigador del departamento de Ciencias de la Computación del IIMAS y miembro del C3, UNAM.

“Lo que me fascina de este modelo es que sugiere que la vida debió de ser social desde un inicio”, explica Froese sobre cómo esta nueva forma de entender la evolución del código genético permite comprender mejor el origen de la vida. “Quizas deberíamos dejar de pensar que el origen de la vida ocurrió en una sóla y única protocélula aislada sino que más bien surgió como una pequeña comunidad de protocélulas”.

LIGAS:

Revista Scientific Reports : https://www.nature.com/articles/s41598-018-21973-y.pdf

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