Los científicos acaban de descubrir una escalofriante forma en que pudo haber comenzado la vida
Los ciclos repetidos de congelación y descongelación podrían haber sido el motor oculto que ayudó a que las primeras células de la vida se unieran y evolucionaran
Los entornos helados podrían haber sido mucho más importantes para los orígenes de la vida de lo que se creía. Crédito: AI/ScienceDaily.com
Sciencedaily.com
Instituto de Ciencias de Tokio/29 de abril de 2026
Resumen: Nuevos experimentos sugieren que la congelación y descongelación en la Tierra primitiva pudieron haber contribuido al crecimiento y la evolución de estructuras celulares primitivas. Pequeñas burbujas lipídicas se comportaban de manera muy diferente según la composición de su membrana: algunas se fusionaban formando compartimentos más grandes y capturaban ADN con mayor eficiencia. Estos eventos de fusión podrían haber mezclado moléculas clave, sentando las bases para procesos químicos más complejos.
HISTORIA COMPLETA
Las células modernas son sistemas sumamente complejos. Contienen una estructura interna, procesos químicos estrictamente controlados e instrucciones genéticas que guían prácticamente todas sus funciones. Esta complejidad les permite sobrevivir en diversos entornos y competir en función de su aptitud. En contraste, las primeras estructuras similares a células eran extremadamente simples. Estos compartimentos primitivos eran esencialmente diminutas burbujas, donde membranas lipídicas encerraban moléculas orgánicas básicas. Comprender cómo estas protocélulas tan simples dieron origen a las células complejas que vemos hoy sigue siendo una cuestión fundamental en la investigación sobre el origen de la vida.
Un estudio reciente, liderado por investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra y la Vida (ELSI) del Instituto de Ciencias de Tokio, analiza con mayor detalle cómo estas estructuras primigenias pudieron haberse comportado en la Tierra antigua. En lugar de proponer una única explicación sobre el origen de la vida, los investigadores se centraron en experimentos que simulan condiciones ambientales realistas. En concreto, examinaron cómo las variaciones en la composición de la membrana afectan al crecimiento y la fusión de las protocélulas, así como a su capacidad para retener moléculas importantes durante los ciclos de congelación y descongelación.
Construcción de protocélulas modelo con diferentes lípidos
Para investigar esto, el equipo creó pequeños compartimentos esféricos conocidos como vesículas unilamelares grandes (LUV). Estas se construyeron utilizando tres tipos de fosfolípidos: POPC (1-palmitoil-2-oleoil-glicero-3-fosfocolina; 16:0-18:1 PC), PLPC (1-palmitoil-2-linoleoil-sn-glicero-3-fosfocolina; 16:0-18:2 PC) y DOPC (1,2-di-oleoil-sn-glicero-3-fosfocolina; 18:1 (D9-cis) PC).
"Utilizamos fosfatidilcolina (PC) como componente de la membrana, debido a su continuidad estructural química con las células modernas, su disponibilidad potencial en condiciones prebióticas y su capacidad para retener contenidos esenciales", dijo Tatsuya Shinoda, estudiante de doctorado en ELSI y autor principal.
Aunque estas moléculas son similares, sus estructuras difieren en aspectos sutiles pero importantes. El POPC contiene una cadena acilo insaturada con un único enlace doble. El PLPC también tiene una cadena acilo insaturada, pero con dos enlaces dobles. El DOPC incluye dos cadenas acilo insaturadas, cada una con un enlace doble. Estas diferencias influyen en la forma en que las moléculas se empaquetan. El POPC tiende a formar membranas más rígidas, mientras que el PLPC y el DOPC producen membranas más fluidas.
Los ciclos de congelación y descongelación impulsan el crecimiento y la fusión
Posteriormente, los investigadores sometieron estas vesículas a ciclos repetidos de congelación y descongelación (C/D), imitando los cambios de temperatura que pudieron haber ocurrido en la Tierra primitiva. Tras tres ciclos, surgieron diferencias claras. Las vesículas ricas en POPC se agruparon sin llegar a fusionarse por completo. En cambio, las que contenían PLPC o DOPC se fusionaron formando compartimentos más grandes. Cuanto mayor era la cantidad de PLPC, mayor era la probabilidad de que las vesículas se fusionaran y crecieran.
Este comportamiento pone de relieve la importancia de la química de las membranas. Los lípidos con enlaces más insaturados hacen que las membranas estén menos compactas, lo que parece favorecer la fusión. «Bajo las tensiones de la formación de cristales de hielo, las membranas pueden desestabilizarse o fragmentarse, lo que requiere una reorganización estructural al descongelarse. La organización lateral menos compacta, debida al mayor grado de insaturación, puede exponer más regiones hidrofóbicas durante la reconstrucción de la membrana, facilitando las interacciones con vesículas adyacentes y haciendo que la fusión sea energéticamente favorable», comentó Natsumi Noda, investigadora del ELSI.
Mezcla de moléculas y retención de ADN
La fusión es importante porque permite que el contenido de compartimentos separados se mezcle. En la Tierra primitiva, donde las moléculas orgánicas estaban dispersas en el ambiente, este tipo de mezcla pudo haber reunido ingredientes clave. Dicha interacción pudo haber propiciado reacciones químicas que condujeron a sistemas más complejos, similares a las células.
El equipo también evaluó la capacidad de estas vesículas para capturar y retener ADN. Compararon vesículas compuestas exclusivamente de POPC con vesículas compuestas exclusivamente de PLPC. Los resultados mostraron que las vesículas de PLPC atrapaban mejor el ADN incluso antes de los ciclos de congelación/descongelación. Tras varios ciclos, seguían reteniendo más ADN que las vesículas de POPC.
Los entornos helados como posible cuna de la vida.
Tradicionalmente, los científicos se han centrado en entornos como charcas desecadas en tierra o fuentes hidrotermales en las profundidades oceánicas como posibles escenarios para el origen de la vida. Este estudio añade otra posibilidad: sugiere que los entornos helados también pudieron haber desempeñado un papel importante.
En la Tierra primitiva, los ciclos de congelación y descongelación podrían haberse repetido durante largos periodos. Al congelarse el agua, los cristales de hielo en crecimiento empujaban las moléculas disueltas hacia el líquido restante, concentrándolas en espacios reducidos. Este proceso podría haber aumentado la probabilidad de interacciones entre moléculas y vesículas. Al mismo tiempo, las membranas compuestas de fosfolípidos más insaturados habrían sido más propensas a la fusión, favoreciendo la mezcla. Sin embargo, existe una contrapartida. Si bien las membranas fluidas favorecen la fusión, también pueden volverse inestables durante el estrés inducido por la congelación y descongelación, lo que provoca fugas.
Equilibrio entre estabilidad y evolución en las células primitivas
Para las primeras protocélulas, mantener un equilibrio entre estabilidad y permeabilidad habría sido crucial. Las membranas deben retener su contenido, pero también permitir interacciones que impulsen cambios químicos. Es probable que las composiciones de membrana más exitosas dependieran de las condiciones ambientales.
"La selección recursiva de vesículas cultivadas inducidas por F/T a lo largo de generaciones sucesivas puede lograrse mediante la integración de mecanismos de fisión como la presión osmótica o la cizalladura mecánica. Con el aumento de la complejidad molecular, el sistema intravesicular, es decir, la función codificada genéticamente, puede llegar a controlar la aptitud protocelular, lo que conduce a la aparición de una célula primordial capaz de evolución darwiniana", concluye Tomoaki Matsuura, profesor del ELSI e investigador principal de este estudio.
En conjunto, estos hallazgos sugieren que procesos físicos simples como la congelación y la descongelación pueden haber ayudado a guiar la transición desde los compartimentos moleculares básicos hasta las primeras células en evolución.
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Fuente de la noticia:
Materiales proporcionados por el Instituto de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado para ajustarse al estilo y la extensión.
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Referencia de la revista:
Tatsuya Shinoda, Natsumi Noda, Takayoshi Watanabe, Kazumu Kaneko, Yasuhito Sekine, Tomoaki Matsuura. La selección composicional de los compartimentos de fosfolípidos en ambientes helados impulsa el enriquecimiento de la información genética encapsulada . Chemical Science , 2025; 16 (48): 23321 DOI: 10.1039/d5sc04710b
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Instituto de Ciencias de Tokio. «Científicos acaban de descubrir una forma escalofriante en que pudo haber comenzado la vida». ScienceDaily. ScienceDaily, 29 de abril de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/04/260428045559.htm > .
