Proteinoide

Los proteinoides, o proteínas térmicas, son moléculas similares a proteínas, a menudo entrecruzadas, formadas abióticamente a partir de aminoácidos. Sidney W. Fox propuso inicialmente que podrían haber sido precursores de las primeras células vivas (protocélulas). El término también se usó en la década de 1960 para describir péptidos que tienen menos de veinte aminoácidos que se encuentran en la proteína hidrolizada, pero este término ya no se usa comúnmente.

Historia

Al tratar de descubrir las etapas intermedias de la abiogénesis, el científico Sidney W. Fox en las décadas de 1950 y 1960, estudió la formación espontánea de estructuras peptídicas en condiciones que posiblemente podrían haber existido temprano en la historia de la Tierra. Demostró que los aminoácidos podían formar espontáneamente pequeñas cadenas llamadas péptidos. En uno de sus experimentos, permitió que los aminoácidos se secaran como si estuvieran en un charco en un lugar cálido y seco en condiciones prebióticas. Descubrió que, a medida que se secaban, los aminoácidos formaban glóbulos polipeptídicos microscópicos largos, a menudo entrecruzados, similares a hilos, a los que denominó "microesferas proteinoides".

Polimerización

Se pensaba que la polimerización abiótica de aminoácidos en proteínas mediante la formación de enlaces peptídicos solo se producía a temperaturas superiores a 140 °C. Sin embargo, el bioquímico Sidney Walter Fox y sus colaboradores descubrieron que el ácido fosfórico actuaba como catalizador de esta reacción. Fueron capaces de formar cadenas similares a proteínas a partir de una mezcla de 18 aminoácidos comunes a 70 °C en presencia de ácido fosfórico, y denominaron proteinoides a estas cadenas similares a proteínas. Más tarde, Fox encontró proteinoides naturales similares a los que había creado en su laboratorio en la lava y las cenizas de los respiraderos volcánicos de Hawái y determinó que los aminoácidos presentes se polimerizaban debido al calor de los gases y la lava que escapaban. Desde entonces se han encontrado otros catalizadores; uno de ellos, la carbodiimida de amidinio, se forma en experimentos en la Tierra primitiva y es eficaz en soluciones acuosas diluidas.

Cuando están presentes en ciertas concentraciones en soluciones acuosas, los proteinoides forman pequeñas microesferas. Esto se debe a que algunos de los aminoácidos incorporados en las cadenas de proteinoides son más hidrófobos que otros, por lo que los proteinoides se agrupan como gotas de aceite en el agua. Estas estructuras exhiben algunas características de las células vivas:

1. Una pared exterior.
2. Inflamación osmótica y encogimiento.
3. Budding.
4. Fisión binaria (dividiendo en dos microsféricos hija).
5. Streaming movement of internal particles.

Fox pensó que las microesferas podrían haber proporcionado un compartimento celular dentro del cual las moléculas orgánicas podrían haberse concentrado y protegido del entorno exterior durante el proceso de evolución química.

Hoy en día, las microesferas de proteinoides se están considerando para su uso en productos farmacéuticos, proporcionando cápsulas biodegradables microscópicas en las que envasar y administrar fármacos orales.

En otro experimento que utilizó un método similar para establecer las condiciones adecuadas para que se formara la vida, Fox recolectó material volcánico de un cono de ceniza en Hawái. Descubrió que la temperatura superaba los 100 °C (212 °F) a solo 4 pulgadas (100 mm) por debajo de la superficie del cono de ceniza, y sugirió que este podría haber sido el entorno en el que se creó la vida: las moléculas podrían haberse formado y luego ha sido arrastrado a través de la ceniza volcánica suelta hacia el mar. Colocó grumos de lava sobre aminoácidos derivados del metano, amoníaco y agua, esterilizó todos los materiales y horneó la lava sobre los aminoácidos durante unas horas en un horno de vidrio. Una sustancia marrón y pegajosa se formó sobre la superficie y cuando la lava se empapó en agua esterilizada, se filtró un líquido espeso y marrón. Resultó que los aminoácidos se habían combinado para formar proteinoides y los proteinoides se habían combinado para formar pequeñas esferas. Fox llamó a estas 'microesferas'. Sus protobiontes no eran células, aunque formaban grumos y cadenas que recordaban a las bacterias. Basándose en tales experimentos, Colin Pittendrigh afirmó en diciembre de 1967 que "los laboratorios crearán una célula viva dentro de diez años", una observación que reflejaba los típicos niveles contemporáneos de ignorancia de la complejidad de las estructuras celulares.

Legado

Fox ha comparado los glóbulos de aminoácidos con las células y propuso que uniera la macromolécula con la transición celular. Sin embargo, su hipótesis fue descartada más tarde ya que los proteinoides no son proteínas, presentan principalmente enlaces no peptídicos y enlaces cruzados de aminoácidos que no están presentes en los organismos vivos. Además, no tienen compartimentación y no hay contenido de información en las moléculas.

Aunque su papel como precursor evolutivo ha sido reemplazado, la hipótesis fue un catalizador para investigar más a fondo otros mecanismos que podrían haber provocado la abiogénesis, como el mundo del ARN, el mundo de los PAH, el mundo del hierro y el azufre y las hipótesis de las protocélulas.