¿Vida sin ADN?

De ninguna manera soy un experto en el campo, simplemente un visitante curioso, pero he estado pensando en esto y Google no es de mucha ayuda. ¿Conocemos alguna forma de vida que no tenga el ADN convencional de doble hélice tal como lo conocemos? ¿Se han teorizado alternativas serias?

No sé muy bien si los virus y priones pueden ser tratados como "vivos"...
¿Qué se considera vivo? Esta es una buena pregunta. Creo que es seguro definir algo como vivo cuando (1) es capaz de sostenerse y replicarse a sí mismo y (2) puede interactuar con su entorno.
Independientemente de que los virus y los priones estén "vivos", los que conocemos no pueden sobrevivir en una palabra sin ARN/ADN.
Estoy de acuerdo con @Poshpaws, es una gran pregunta.

Respuestas (5)

Para dar seguimiento a lo que dijo mbq, ha habido una serie de estudios sobre el "origen de la vida" que sugieren que el ARN fue un precursor del ADN, el llamado "mundo del ARN" (1). Dado que el ARN puede llevar a cabo las dos funciones que realizan hoy el ADN y las proteínas. Otras especulaciones sugieren cosas como un " PNA " de péptidos y ácidos nucleicos que puede haber precedido al ARN y así sucesivamente.

Generalmente se requiere que las moléculas catalíticas y las moléculas genéticas tengan características diferentes. Por ejemplo, las moléculas catalíticas deberían poder plegarse y tener muchos componentes básicos (para la acción catalítica), mientras que las moléculas genéticas no deberían plegarse (para la síntesis de plantillas) y tener pocos componentes básicos (para una alta fidelidad de copia). Esto pone muchas demandas en una molécula. Además, los biopolímeros catalíticos pueden (potencialmente) catalizar su propia destrucción.

El ARN parece ser capaz de equilibrar estas demandas, pero la dificultad está en hacer que el ARN sea prebiótico; hasta ahora, esto no se ha logrado. Esto ha llevado al interés en los modelos de "metabolismo primero" donde la vida temprana no tiene biopolímero genético y de alguna manera da lugar a la herencia genética. Sin embargo, hasta ahora esto parece haber sido poco explorado y en gran medida sin éxito (2).

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Acabo de ver este popular artículo en New Scientist que también analiza el TNA (ácido nucleico de Threose) y brinda información general sobre PNA, GNA (ácido nucleico de glicol) y ANA (ácido nucleico amiloide).

(1) Gilbert, W., 1986, Nature, 319, 618 "Origen de la vida: El mundo del ARN"

(2) Copley et al., 2007, Bioorg Chem, 35, 430 "El origen del mundo del ARN: coevolución de genes y metabolismo".

De hecho, hubo un estudio en el que pudieron crear (utilizando condiciones teóricas tempranas de la Tierra) dos de los cuatro ARN. Aunque siempre me cuesta encontrar la entrevista en video, encontré esto. wired.com/2009/05/ribonucleótidos

Ha habido un informe reciente en Science, que tuvo mucho eco en la prensa general, en el que se identificó una bacteria que podría vivir en un ambiente donde el arsénico fuera sustituido por fósforo (uno de los componentes del ADN, que forma la columna vertebral del doble hélice).

Este es el artículo original:
Una bacteria que puede crecer usando arsénico en lugar de fósforo
y el comentario aparecido en Nature
El microbio que come arsénico puede redefinir la química de la vida

Sin embargo, hay muchas críticas sobre la metodología utilizada en el documento y sobre si el arsénico realmente se incorporaría en el ADN en lugar del fósforo.

Science publicó varias de estas críticas en una nota del editor y aquí encontrarás la respuesta de los autores .

Aparte de eso... bueno, si consideras a los virus como formas de vida, hay muchos que no tienen ADN de doble cadena, sino que tienen ADN de cadena simple o ARN de cadena simple o ARN de cadena doble.

XKCD sobre la vida basada en arsénico

"sobre si el arsénico realmente se incorporaría en el ADN en lugar del fósforo". - Yo también soy bastante escéptico. La diferencia en radios (atómicos, covalentes) es bastante grande , entre otras cosas. La diferencia en las entalpías de enlace con el oxígeno (fosfato versus arseniato) también parece sustancial, como era de esperar (cuanto más grande es el átomo, más débiles son los enlaces).
También soy escéptico, ¡pero fascinante si es correcto!
No quiero profundizar demasiado en la controversia sobre este estudio, pero al leer el artículo yo mismo y hablar con otros, el peso de la opinión actual ciertamente está en contra del resultado del arsénico.
Yamad, ¿es posible resumir el escepticismo imperante para aquellos de nosotros que tenemos curiosidad por el resultado?
@KatieBanks, este no es mi campo, por lo que los interesados ​​deben leer las 8 críticas. Sin embargo, una de las principales críticas es que su medio As+/P- tiene suficientes trazas de fósforo para sustentar el crecimiento que atribuyen a la incorporación de arsénico. Los autores argumentan que su control As-/P-, que no muestra ningún crecimiento, indica que no se trata solo de trazas que respaldan el crecimiento. Este es un buen punto, pero todavía no requiere realmente una interpretación de que As está incorporado en el ADN. Sus otros datos también han sido criticados por la pureza insuficiente en sus muestras/preparaciones.
@woliveirajr los documentos originales se pueden encontrar aquí: GFAJ-1 es un organismo resistente al arseniato, dependiente de fosfato y ausencia de arseniato detectable en el ADN de células GFAJ-1 cultivadas con arseniato . Sin embargo, no iría tan lejos como para decir que "desacreditaron" el estudio, simplemente dieron una mejor explicación de sus resultados (es decir, aplicaron el método científico).

Depende de si llamas a los priones una forma de vida, pero los priones no hacen uso (directo) del ADN para propagarse. Fuerzan a otras proteínas a un estado de proteína mal plegada.

Una vez más, queda la cuestión de si los priones deben considerarse "vivos".

La cuestión de que estén vivos es discutible; los priones dependen en última instancia del ADN para su propagación, ya que el huésped debe generar sustrato adicional para que se renueven.
Esa es la razón por la que puse "directo" entre paréntesis. Estrictamente hablando, los priones no utilizan el ADN para propagarse. Sin embargo, como usted indica, definitivamente hay espacio para el debate.
Sin embargo, los priones no pueden cambiar ninguna proteína a un estado mal plegado... son un estado mal plegado de la proteína PrP, que normalmente es sintetizada por el organismo, y para la cual existe un gen.
Por suerte no pueden. Sin embargo, teniendo en cuenta la pregunta anterior, no creo que esto tenga ninguna relevancia.

Existen serias especulaciones de que los orígenes de la vida fueron utilizando ARN tanto como enzimas como portadores de información genética.
Más tarde, estos ARN informativos evolucionaron hacia ADN más estables y menos reactivos, el papel enzimático se delegó a las proteínas y el ARN solo permaneció en las partes más cruciales de la cadena de expresión (ARNm y ribosoma) y algunos mecanismos de regulación.

Este artículo reciente de Cell menciona una ribozima (enzima de ARN) que liga dos oligonucleótidos en sí misma. Dada una fuente suficiente de oligonucleótidos de entrada y las condiciones correctas, puede catalizar su propia replicación y sufrir una evolución darwiniana, y puede considerarse como una forma rudimentaria de vida basada en el ARN.

Los autores plantean la hipótesis de que los replicadores de ARN basados ​​en ligasa podrían haber sido los primeros replicadores de ARN, que luego fueron reemplazados por la polimerización ahora estándar:

Un enfoque algo diferente se basa en enzimas de ARN con actividad de ligasa de ARN con plantilla de ARN para unir sustratos de oligonucleótidos para formar productos de ARN complementarios. Se ha propuesto que los primeros sistemas replicantes y evolutivos en la Tierra operaron mediante este mecanismo y solo más tarde llegaron a depender de la polimerización residuo por residuo.

Cabe señalar que las ARN ribozima polimerasas ya existen, pero muchas de ellas requieren proteínas además de la estructura del ARN.

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