La energía lumínica desempeñó un papel destacado para que emergiera la vida según el experimento.
Micelas sintéticas creadas en la Universidad de Harvard simulan funciones vitales sin ADN. El hallazgo ofrece una nueva visión sobre cómo pudo surgir la vida a partir de materia inerte bajo condiciones similares a las de la Tierra primitiva
Un experimento liderado por el científico español Juan Pérez-Mercader en la Universidad de Harvard reformuló cómo podría haberse originado la vida hace 4.000 millones de años. Mediante compuestos sintéticos no biológicos activados por luz, el equipo construyó estructuras dinámicas que se dividen, replican y evolucionan sin necesidad de ADN ni proteínas naturales.
Los investigadores desarrollaron sistemas moleculares artificiales capaces de reproducir funciones que antes solo se atribuían a organismos vivos, como el metabolismo y la reproducción. Las estructuras aparecen mediante autoensamblaje físico-potenciado por estímulos energéticos. Muestran una posible transición previa a las células vivas modernas sin involucrar componentes bioquímicos complejos.
Las moléculas utilizadas son afines a las que se encuentran en el medio interestelar y podrían haber sido depositadas en la Tierra primitiva por cometas o meteoritos. En condiciones favorables ―humedad, temperatura y luz― estos polímeros inducen formación de micelas, cápsulas químicas que funcionan como recipientes funcionales capaces de conservar, transformar y responder al entorno.
El científico español Juan Pérez-Mercader lidera el equipo de Harvard que creó micelas sintéticas que simulan funciones vitales sin ADN, lo que plantea que la vida se pudo originar desde materia inerte / huelvainformacion.es
La vida, según el enfoque, comienza mucho antes del ADN a partir de materia inerte / billiken.lat.com
“Creo que deberíamos ser muy abiertos sobre otras formas de vida en otras partes del universo, y que pueden no parecerse a la vida tal como la reconocemos ahora”, dice el físico Juan Pérez-Mercader
Mediante experimentación controlada, confirmaron que algunas micelas persisten y se reproducen, mientras que otras desaparecen. Se configura así un sistema de evolución química sin genoma. La vida, según el enfoque, comienza mucho antes del ADN a partir de materia inerte.
Salto conceptual hacia los orígenes de la célula
Los hallazgos, publicados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos, tienen implicaciones que cruzan diversas disciplinas. Desde la química prebiótica hasta la astrobiología, el estudio abre nuevas rutas para entender cómo la materia inerte puede aprender a comportarse como sistemas vivos, sin ADN con instrucciones genéticas ni herencia evolutiva tradicional.
Los científicos de Harvard retan la narrativa tradicional prescindiendo de biomoléculas esenciales al crear microestructuras químicas capaces de autoorganizarse y replicarse. Con ello descartan la necesidad de genes o proteínas, un enfoque que redefine la frontera entre física y biología en el origen celular.
Los sistemas no buscan reproducir células actuales, sino protocélulas con funciones básicas. En ambientes controlados, esas entidades emergen espontáneamente y presentan dinámica propia: crecen, se dividen y compiten. El modelo experimental sugiere un estado intermedio más simple, pero funcional previos a la biología.
La autonomía de las estructuras reside en su respuesta a condiciones externas, principalmente energía lumínica, que activa reacciones químicas de autoensamblaje. Tales procesos permiten mantener organización y reproducir variantes, lo que no requiere información genética heredada ni mecanismos enzimáticos complejos.
La visión propone que la “vida” empezó como un fenómeno físico-químico: materia que se organiza y adapta sin los instrumentos moleculares modernos. Así, la evolución fue un fenómeno dominado en los primeros estadios por reglas termodinámicas y estructurales, mucho antes de que aparecieran biomoléculas codificadas.
Los científicos llaman a la etapa “química viva”, un puente que conecta la materia inerte con la biología temprana. Bajo esta luz, la célula es una consecuencia tardía, mientras que fenómenos simples de autoorganización molecular constituyeron la base original de la vida.
En suma, el avance invita a repensar no solo el origen de la vida, sino también las condiciones necesarias para que sistemas complejos surjan en cualquier rincón del cosmos.
Cómo emergen funciones vitales sin biomoléculas
El experimento asegura que funciones típicamente vivas pueden originarse sin moléculas hereditarias ni biomasas clásicas. Procesos metabólicos, reproducción y evolución pueden derivar de interacciones físico-químicas simples, impulsadas por energía externa, no necesariamente por información genética.
Las micelas formadas en el laboratorio logran compartimentar reacciones químicas dentro de sus membranas simuladas. Dicho aislamiento es clave para que procesos análogos al metabolismo persistan y evolucionen, creando entornos protegidos para reacciones químicas múltiples y diversificadas.
La capacidad de autorreplicación con variación clonal sin ADN representa un desafío a la biología tradicional. Diferentes configuraciones moleculares compiten por estabilidad y longevidad, para que surja una forma rudimentaria de selección natural basada en características estructurales, no en secuencias codificadas.
Reacciones inducidas por energía lumínica conectan de manera directa con la disponibilidad natural en la Tierra primitiva. El experimento muestra que formas simples pueden evolucionar cuando reciben estímulo energético, sin necesidad de biopolímeros complejos o maquinaria enzimática.
Micelas sintéticas creadas en la Universidad de Harvard vistas a través de un microscopio electrónico de barrido / PNAS / Juan Pérez-MercaderLos avances permiten reinterpretar el metabolismo como un conjunto de procesos estructurales y dinámicos que precedieron al material genético. Por primera vez, la evolución y reproducción se observan como fenómenos espontáneos en sistemas no biológicos, un nuevo paradigma para la biogénesis.
En definitiva, esa química funcional abre la puerta para concebir la vida como un fenómeno universal, no dependiente de una química particular, sino de las condiciones físico-químicas que permitan la organización de materia en sistemas abiertos.
El poder de la luz como motor de organización molecular
La energía lumínica desempeñó un papel destacado para que emergiera la vida según el experimento. La irradiación activa reacciones de polimerización y autoensamblaje que guían la formación de estructuras autónomas y enlazan el entorno energético con la complejidad molecular.
Ilustración que muestra cómo se logra un sistema de vida sintética (materia inerte) que se replica solo sin presencia de ADN / phys.orgConvertir la luz en motor químico permitió crear y mantener micelas en equilibrio dinámico. El proceso mimetiza condiciones existentes hace miles de millones de años en pequeños cuerpos acuáticos superficiales, donde radiación solar y química básica interactuaron para generar microambientes complejos.
La luz no solo provee energía, sino también estructura temporal al sistema. Cambios cíclicos en la intensidad lumínica inducen fluctuaciones que fomentan selección dinámica y diferenciación de las micelas, para simular fenómenos naturales de competencia y supervivencia en condiciones prebióticas.
Activar polimerización mediante fotones ofrece ventajas frente a otros métodos. Permite control preciso de la formación molecular y facilita la transición entre diferentes estados químicos sin intervención manual. La iluminación es clave para que surja la ordenación autoestructurada y la replicación espontánea.
La capacidad del sistema para adaptarse a variaciones lumínicas imita respuestas biológicas primitivas al ambiente. Esa interacción dinámica confirma que la energía solar pudo haber sido el impulsor físico y químico esencial para que la materia inerte diera origen de la vida sin ADN en los primeros escenarios terrestres.
Por tanto, el papel de la luz trasciende la simple energía. Aparece como catalizador imprescindible del autoensamblaje molecular y motor inicial para la complejidad que, en etapas subsecuentes, desembocó en vida bioquímica.
Micelas: estructuras que imitan la vida
Configuración de una reacción fotoquímica con luz verde / Chenyu Lin / phys.orgMicelas sintetizadas en el laboratorio funcionan como análogos rudimentarios de células primordiales. Forman compartimentos estables rodeados de un límite químico que permite concentrar moléculas y reacciones internas, lo que facilita la organización y configuración funcional propia de sistemas vivos.
Las estructuras presentan capacidad para crecer, dividirse y exhibir fenómenos de competencia. Aunque no poseen membranas biológicas, la cercanía funcional de sus límites químicos genera dinámicas similares a la fosforilación , transferencia de energía y ciclos metabólicos iniciados en ambientes prebióticos.
El equipo constató que la organización espacial y temporal de las micelas favorece la aparición de variabilidad fenotípica. La presencia constante de energía lumínica modula la estabilidad y replicación alterna de diferentes formas, para otorgar valor adaptativo a variaciones morfológicas espontáneas.
Su comportamiento colectivo crea un sistema evolutivo elemental, donde ciertos grupos predominan por mayor resistencia o eficacia en la utilización de recursos. Esto reproduce procesos darwinianos en el nivel molecular y físico, sin depender de material genético.
El estudio transforma la visión tradicional de compartimentalización y propone a las micelas como plataforma eficaz para la transición de la química a la vida. Más que contenedores pasivos, incrementan en complejidad funcional en respuesta a estímulos externos.
Los resultados motivan propuestas para nuevas líneas de investigación que exploren esas unidades como precursores universales, capaces de emerger en otros planetas, siendo un modelo para detectar vida en formas distintas a las conocidas en la Tierra.
Modelos que simulan evolución sin genes
El comportamiento de las micelas redefine el concepto de evolución de la vida, al demostrar que la selección natural puede operar en sistemas de materia inerte sin la herencia genética del ADN. Variantes estructurales compiten por espacio y recursos, replica del principio de supervivencia diferencial que caracteriza a la evolución biológica.
/ tomi.digital.com
El modelo apoya la idea de que la evolución no comenzó con ácidos nucleicos, sino con mecanismos físicos simples que favorecieron la persistencia de ciertas configuraciones moleculares. La replicación con variabilidad es posible sin código genético. Genera diversidad y cambios en la población.
A medida que algunas micelas se replican con éxito y otras colapsan, se configura un escenario donde las ventajas adaptativas surgen de la estabilidad química y la eficiencia energética. Esto produce presión selectiva que impulsa la evolución, sin intervención programada ni memoria genética.
El experimento pone a prueba teorías de origen de la vida basadas en “quimioevolución”. Ofrece evidencia tangible que reorganizaciones moleculares pueden obedecer leyes evolutivas en ambientes químico-físicos simples. Esa evolución es gradual y dinámica, no dependiente exclusivamente de información genética.
Los resultados también estimulan debates sobre qué define “vida” y sugieren ampliar criterios para incluir sistemas que evolucionan sin genoma. El proceso descrito encaja en la definición física de sistemas abiertos que aprenden y tienen una adaptación dinámica al medio.
La perspectiva abre la puerta para estudiar la evolución desde un punto de vista interdisciplinario, integrando la física, química y biología en la búsqueda de manifestaciones más universales y primitivas de la vida.
Nuevas preguntas
El logro científico trasciende la química local para impactar la búsqueda de vida en el cosmos. Si los procesos de autoorganización y evolución ocurren sin biomoléculas, los criterios para detectar vida en planetas y lunas se amplían de manera significativa.
Tipos de formas de vida / es.wikipedia.orgMisiones científicas en Marte podrían ahora considerar presencia de estructuras autoensambladas como signo de vida, incluso en ausencia de ADN o proteínas. El hallazgo redefine estrategias de exploración y los instrumentos diseñados para detectar bioseñales.
El trabajo amplía la posibilidad de vida no terrestre como fenómeno físico-químico universal. Procesos que generan competencia, adaptación y evolución podrían presentarse en diversos entornos extraterrestres, condicionados por fuentes de energía y química local simple.
La astrobiología comienza a conceptualizar la vida desde un plano más general, menos centrado en la biología terrestre, y más en las propiedades universales que sustentan sistemas complejos. Se abre una nueva rama para el diseño de experimentos y modelos predictivos.
Por otra parte, los avances permiten imaginar futuros humano-robóticos capaces de crear vida sintética adaptada para misiones espaciales, donde organismos terrestres no podrían sobrevivir, valiéndose de principios de autoorganización sin genomas específicos.
Lo que viene
Los sistemas sintéticos creados ofrecen recursos inéditos para aplicaciones biotecnológicas, sobre todo en ambientes extremos que no soportan vida basada en ADN. La capacidad de autoorganización y evolución química podría utilizarse para crear organismos funcionales capaces de sobrevivir en el espacio.
Entre los posibles usos se incluyen sensores moleculares capaces de adaptarse y autorepararse, sistemas de descontaminación, producción bioquímica sin agricultura tradicional y organismos auxiliares para misiones espaciales de larga duración, que interactúan con ambientes incompletos o peligrosos.
/ Pixabay
La creación de “vida química” abre también puertas a diseñar biosistemas que no requieran biomasas pesadas ni condiciones terrestres. Se facilitaría la exploración y colonización de otros planetas o lunas, donde las condiciones sean hostiles a la vida tradicional.
Además, los avances pueden revolucionar la medicina regenerativa en la Tierra. Sistemas sintéticos que replican funciones vitales podrían emplearse para terapias innovadoras. Generar tejidos o estructuras que evolucionen en respuesta a estímulos específicos, sin riesgo de mutaciones genéticas no controladas.
La ingeniería genética se complementará con biología sintética basada en química dinámica, con el fin de ampliar el rango de materiales y funciones disponibles. Por ende se acelerará el desarrollo de tecnologías avanzadas con potencial de impacto ecológico y económico altamente positivo.
El conocimiento derivado del estudio ampliará la comprensión filosófica y científica sobre qué constituye la vida y sus límites. De modo que fomentará una nueva revolución científica y tecnológica con implicaciones éticas y sociales relevantes para el futuro de la humanidad.
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