25.11.2022 - Université de Strasbourg

Vías de reacción primigenias

Algunas reacciones del ciclo de Krebs inverso también pueden llevarse a cabo bajo la catálisis del meteorito

Las reacciones químicas que se producen de forma natural pueden haber evolucionado hasta convertirse en los procesos bioquímicos que conocemos hoy en día. Un equipo de investigadores ha descubierto ahora que una secuencia de reacciones del llamado ciclo de Krebs inverso -un proceso bioquímico fundamental- también puede tener lugar sin enzimas. El equipo escribe en la revista Angewandte Chemie que los metales e incluso el material meteorítico en polvo pueden catalizar las reacciones de hidrogenación.

Las células obtienen energía y componentes moleculares mediante procesos metabólicos. Los compuestos se sintetizan y descomponen de nuevo 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 podrían haber existido en la Tierra primitiva, incluso antes de que se desarrollara la vida tal y como la conocemos.

Siguiendo la teoría de una red química autoorganizada, algunas secuencias de reacciones bioquímicas fundamentales derivadas de reacciones químicas naturales podrían haber evolucionado hasta convertirse en los procesos bioquímicos que conocemos hoy. Sophia Rauscher y Joseph Moran, de la Universidad de Estrasburgo (Francia), han investigado ahora 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 oxaloacetato es hidrogenada y deshidratada para dar succinato en tres pasos químicos.

En el ciclo de Krebs inverso celular, la hidrogenación -la unión de átomos de hidrógeno- se lleva a cabo mediante enzimas que transfieren el hidrógeno ligado orgánicamente. Para simular la hidrogenación tal y como podría haber ocurrido en la Tierra primigenia hace entre tres y cuatro mil millones de años, Rauscher y Moran utilizaron hidrógeno elemental y catalizadores metálicos. Justificaron esta elección 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 periodo trajeron metales consigo.

En el experimento, el malato se formó inicialmente a partir del oxaloacetato en una reacción de hidrogenación, incluso en condiciones de reacción suaves, imitando el primer paso de hidrogenación de la vía. Tras la deshidratación del malato a fumarato, se formó succinato a partir del fumarato en un nuevo paso de hidrogenación, siguiendo la misma secuencia de moléculas y reacciones que en el ciclo de Krebs inverso biológico. Metales como el níquel e incluso una muestra de meteorito puro en polvo fueron capaces de catalizar las reacciones. Estos hallazgos podrían ser relevantes para nuestra comprensión de los orígenes de algunas vías metabólicas fundamentales, afirman los autores.

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