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Vías de reacción primitivas: algunas reacciones en el ciclo de Krebs inverso también se pueden realizar bajo catálisis de meteoritos.

Algunas reacciones en el ciclo de Krebs inverso también se pueden realizar bajo catálisis de meteoritos Wiley-VCH/Angewandte Chemie

Las reacciones químicas naturales pueden haber evolucionado hasta convertirse en los procesos bioquímicos que conocemos hoy. Un equipo de investigadores ha descubierto ahora que una secuencia de reacción en el llamado ciclo de Krebs inverso, un proceso bioquímico fundamental, también puede ocurrir sin enzimas. El equipo escribe en la revista Angewandte Chemie que los metales e incluso el material de meteorito en polvo pueden catalizar reacciones de hidrogenación.

Las células obtienen energía y bloques de construcción moleculares a través de procesos metabólicos. Los compuestos se sintetizan y descomponen nuevamente en procesos bioquímicos universales con la ayuda de enzimas. Sin embargo, se han encontrado moléculas orgánicas simples como ácidos orgánicos, aminoácidos y péptidos en objetos extraterrestres, lo que sugiere que las moléculas orgánicas pueden haber existido en la Tierra primitiva, incluso antes de que se desarrollara la vida tal como la conocemos.

Tomando la teoría de una red química autoorganizada, algunas secuencias de reacciones bioquímicas fundamentales derivadas de reacciones químicas naturales pueden haber evolucionado hasta convertirse en los procesos bioquímicos que conocemos hoy. Sophia Rauscher y Joseph Moran, de la Universidad de Estrasburgo, Francia, ya investigaron una secuencia del ciclo de Krebs inverso, un proceso bioquímico utilizado por algunos microorganismos para fijar el dióxido de carbono. En esta parte del proceso, la pequeña molécula orgánica de oxalacetato se hidrogena y deshidrata a succinato en tres pasos químicos.

En el ciclo de Krebs inverso celular, la hidrogenación, la unión de los átomos de hidrógeno, se produce mediante el uso de enzimas que transfieren el hidrógeno unido orgánicamente. Para simular la hidrogenación como podría haber ocurrido en la Tierra primordial hace tres o cuatro mil millones de años, Rauscher y Moran utilizaron hidrógeno elemental y catalizadores metálicos. Justificaron estas elecciones porque el hidrógeno se forma en procesos geológicos naturales y puede acumularse en depósitos en el suelo o en respiraderos hidrotermales. Además, los meteoritos que cayeron a la Tierra durante este período trajeron consigo metales.

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En el experimento, el malato se formó inicialmente a partir de oxaloacetato en una reacción de hidrogenación, incluso en condiciones de reacción moderadas, imitando el primer paso de hidrogenación de la ruta. Después de la deshidratación del malato en fumarato, se formó succinato a partir de fumarato en un paso de hidrogenación adicional, siguiendo la misma secuencia de moléculas y reacciones que en el ciclo biológico inverso de Krebs. Metales como el níquel e incluso muestras de meteoritos en polvo puro fueron capaces de catalizar las reacciones. Estos hallazgos pueden ser relevantes para nuestra comprensión de los orígenes de algunas vías metabólicas clave, argumentan los autores.

Sobre el Autor

Dr. Joseph Moran es profesor de química y catálisis en la Universidad de Estrasburgo y el CNRS. El Grupo de Investigación de Moran explora las redes de retroalimentación autoorganizadas para comprender el origen de la vida; en particular, la evolución de las vías bioquímicas.

El hidrógeno impulsa parte del ciclo de Krebs inverso bajo catálisis de meteoritos o metalesEdición internacional de Angewandte Chemie

Astrobiología, Astroquímica

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