Un trabajo desarrollado en el Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) explica las posibilidades de supervivencia de este compuesto en una Tierra primigenia
Para comprender el origen de las biomoléculas que componen los organismos vivos, un equipo del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) se ha dado a la tarea de estudiar la respuesta a la luz de sistemas estructuralmente similares a las nucleobases de ADN y ARN.
Estudios recientes han establecido las propiedades que estos precursores del material genético deben satisfacer para su supervivencia en las etapas primigenias de la vida en la Tierra, atendiendo a su disponibilidad, estabilidad o la capacidad para interaccionar entre sí.
De los cientos de moléculas estudiadas, únicamente dos cumplen con todos los criterios establecidos, siendo el ácido barbitúrico una de ellas. Ahora, a partir de simulaciones computacionales, el equipo de Inés Corral en la UAM ha investigado la respuesta de este compuesto a la radiación ultravioleta.
El trabajo, publicado en Physical Chemistry Chemical Physics, ha sido reconocido por parte de la revista como uno de los resultados más relevantes del año (2022 PCCP Hot Article).
Biomoléculas y fotoestabilidad
Cuando una molécula absorbe luz tiende a perder este exceso de energía para volver a la situación de partida, lo que puede ocurrir de diversas maneras. Por un lado, es posible que emita la luz absorbida, lo que se conoce como fluorescencia o fosforescencia. También es posible que la molécula cambie su estructura y evolucione hasta otras especies, lo que se conoce como fotorreactividad.
Por último, están las especies fotoestables, que transforman toda la energía absorbida en calor, de modo que su estructura permanece intacta. Estas características son las deseables para las biomoléculas (o moléculas de la vida), ya que han permitido y permiten salvaguardar su integridad, especialmente en las etapas en las que se originó la vida en la Tierra, cuando las condiciones climáticas eran muy distintas a las actuales.
En concreto, en aquellas etapas no existía una capa de ozono en la atmósfera que bloqueara la radiación ultravioleta, muy dañina para nuestro material genético.
Radiación UV y ácido barbitúrico
Los resultados presentados demuestran que, en efecto, la exposición a la luz UV del ácido barbitúrico conduce a la disipación de la energía absorbida en forma de calor, sin que su estructura experimente cambios químicos.
“De acuerdo con nuestras simulaciones y otros trabajos experimentales, estos procesos tendrían lugar en escalas de tiempo ultrarrápidas, en el rango de picosegundos, la billonésima parte de un segundo”, apunta Inés Corral, cuyo grupo se especializa precisamente en estudiar la interacción entre las moléculas y la luz (fotoquímica y fotofísica).
“Este trabajo —concluye la investigadora— forma parte de una línea de investigación que pretende establecer cuáles son los factores electrónicos y estructurales que determinaron la superioridad de las cinco nucleobases que componen el ADN y el ARN, y que por tanto controlan la fotoestabilidad de la biomolécula de ADN tal y como la conocemos hoy en día”.
Referencia bibliográfica:
Romeo-Gella, F., Arpa, E. M., Corral, I. 2022. A molecular insight into the photophysics of barbituric acid, a candidate for canonical nucleobases’ ancestor. Physical Chemistry Chemical Physics 24, 1405-1414. doi: 10.1039/D1CP04987A
Fotografía:
La estabilidad del ácido barbitúrico frente a la luz UV apoya su posible papel como precursor de las nucleobases de ADN y ARN /UAM
