El carbono podría ser la base de la química orgánica, pero la vida en la Tierra no podría sustentarse sin tener en cuenta a otro miembro crítico de la tabla periódica: el fósforo.

Lograr la ejecución de las «fábricas» de hidrocarburos para obtener los tipos de moléculas que incluyen este elemento importante es un salto evolutivo gigantesco, desde el punto de vista químico. Pero ahora los científicos creen saber cómo se logró este paso tan vital.

Investigadores del Instituto de Investigación Scripps en California han identificado una molécula capaz de realizar la fosforilación en agua, lo que la convierte en una gran candidata para lo que hasta ahora ha sido un eslabón perdido en la cadena, desde la sopa sin vida hasta las células en evolución.

En el clásico enigma de los orígenes de la biología del huevo y la gallina, continúa el debate sobre qué proceso dio inicio a los demás para cobrar vida. ¿El ARN fue seguido por estructuras de proteínas? ¿El metabolismo provocó todo esto? ¿Y dónde quedan los lípidos?

No importa de qué escuela de abiogénesis provenga, la producción de estas diversas clases de moléculas orgánicas requiere un proceso llamado fosforilación: obtener un grupo de tres oxígenos y un fósforo para unirse a otras moléculas.

Nadie ha proporcionado pruebas sólidas en apoyo de ningún agente en particular que pueda haber sido responsable de hacer que esto ocurra con los compuestos prebióticos. Hasta ahora.

«Sugerimos una química de fosforilación que podría haber dado lugar, todos en el mismo lugar, a oligonucleótidos, oligopéptidos y estructuras similares a células para encerrarlos», dice el investigador Ramanarayanan Krishnamurthy.

Combinado con el imidazol que actúa como catalizador, diamidophosphate (DAP) podría haber salvado la brecha crítica de los compuestos iniciales como la uridina y la citidina. Eso puede no parecer demasiado emocionante, pero la fosforilación de nucleósidos como estos es un paso crucial en el camino para construir las cadenas de ARN que podrían servir como los primeros genes primitivos.

Algunos DAP en agua a temperatura ambiente también lograron fosforilar aminoácidos, así como ayudar en su vinculación en cadenas de proteínas cortas.

Incluso mejor que eso, los investigadores demostraron que el mismo agente también podría unirse con grupos fosforilo con glicerol y ácidos grasos, produciendo los tipos de fosfolípidos que se alinean en las membranas celulares.

«Con DAP y agua y estas condiciones suaves, puedes obtener estas tres clases importantes de moléculas prebiológicas para que se unan y se transformen, creando la oportunidad de que interactúen juntas», dice Krishnamurthy.

El siguiente diagrama le da una idea de cómo interactúan todos los miembros, formando este elegante compuesto.

Esto no es una prueba positiva del rol de DAP en los orígenes de la biología, por supuesto. En primer lugar, aún no se ha demostrado que el diamidofosfato estuvo presente en el «pequeño estanque cálido» de Darwin hace unos 4 mil o más millones de años.

Pero quedan algunas huellas dactilares sospechosas parecidas a las de DAP en la bioquímica de hoy.

«DAP fosforila a través de la misma rotura de enlace fósforo-nitrógeno y en las mismas condiciones que las proteínas quinasas, que son omnipresentes en las formas de vida actuales», dice Krishnamurthy.

«La química de fosforilación de DAP también se parece mucho a lo que se ve en las reacciones en el corazón del ciclo metabólico de cada célula».

El siguiente paso será trabajar con geoquímicos para identificar una posible fuente no biológica de DAP, si no encuentra algo similar.

Durante la mayor parte de un siglo, los investigadores han buscado formas en que los químicos no vivos podrían autoensamblarse en sistemas complejos basados ​​en reglas simples.

Es probable que siempre haya porciones faltantes en nuestro conocimiento sobre los orígenes de la vida. DAP podría ayudar a llenar ese vacío, al menos.

Esta investigación fue publicada en Nature Chemistry.