El origen y evolución de la vida.
Panorama de fitness de nuestro sistema. (a) gráfico 3D y (b) mapa de calor del pliegue de aptitud m∗/m∗ para el estado cooperativo en nuestro sistema en función de la mejora de la tasa de escisión catalítica β/β0 y la asimetría de elongación. La coevolución de β y β aumentará juntas. Una línea discontinua muestra un camino evolutivo típico en el que pequeños cambios en estos parámetros son independientes entre sí. – biorxiv.org
La vida tal como la conocemos depende de la interacción entre la actividad catalítica y el procesamiento de la información llevado a cabo por los polímeros biológicos.
Aquí presentamos una vía plausible mediante la cual un conjunto de oligómeros que codifican información prebiótica pueden adquirir una función catalítica temprana, es decir, actividad de escisión específica de secuencia. Comenzando con un sistema capaz de replicación no enzimática, demostramos que incluso la escisión espontánea no catalizada puede mejorar la replicación generando fragmentos cortos que sirven como cebadores.
Además, mostramos que la función de escisión catalítica puede surgir y reproducirse normalmente en este sistema. Específicamente, una red catalítica cooperativa que comprende cuatro subpoblaciones de oligómeros se selecciona a través de la evolución en competencia con cadenas que carecen de actividad catalítica.
El sistema cooperativo surge a través de la diferenciación funcional de oligómeros en catalizadores y sus sustratos. El modelo está inspirado en la estructura de la enzima ARN del tiburón martillo, así como en otras enzimas basadas en ADN y ARN con actividad de escisión que surge fácilmente mediante selección natural o artificial.
Identificamos las condiciones necesarias para el surgimiento de una red catalítica cooperativa. En particular, mostramos que requiere que la mejora de la tasa catalítica sobre la tasa de escisión espontánea sea al menos 102 −103, un factor consistente con los presentes experimentos. La presión evolutiva conduce a un mayor aumento de la eficiencia catalítica.
El mecanismo presentado proporciona una ruta de escape de la repetición por pares relativamente simple de oligómeros hacia un comportamiento más complejo que involucra una función catalítica. Esto proporciona un puente entre los escenarios de origen de la vida basados en la información y el modelo de grupos e hiperciclos autocatalíticos, aunque se basa en la escisión más que en la síntesis de reactivos.
Alexéi F. Tkachenko, Serguéi Maslov
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.04.11.536473v2
Astrobiología
«Erudito en viajes incurable. Pensador. Nerd zombi certificado. Pionero de la televisión extrema. Explorador general. Webaholic».
