Estas son las moléculas de la vida

Resulta extremadamente definir lo que es la vida. Podríamos decir que los organismos vivos son sistemas metabólicos que extraen del entorno la energía y los materiales necesarios para su supervivencia y replicación. Como bien sabemos, la vida evoluciona con el tiempo por selección natural: ante las limitaciones de recursos, sólo sobreviven aquellos que mejor se adaptan al medio.

Ahora bien, de toda la complejidad que podemos ver en los seres vivos, todos ellos requieren para su funcionamiento tres componentes clave: una membrana que controle todo intercambio de materia y energía con el exterior; un conjunto de enzimas que controlan las velocidades de los procesos metabólicos y el intercambio de información, y un conjunto de componentes genéticos a través de los cuales pueda transmitir información a futuras generaciones.

Toda ello se lleva a caba gracias a largas moléculas en las cuales un determinado patrón se repite una y otra vez, en ocasiones con pequeñas variaciones. En química se usa el término monómero para describir cualquiera de los muchos tipos de moléculas que pueden unirse para formar otras más grandes y más largas, los llamados polímeros. Así pues los monómeros serían como los eslabones de una cadena, el polímero. Entre los monómeros más importantes para la vida se encuentran los aminoácidos (que forman las proteínas); otros son los azúcares, los ácidos grasos y los nucleótidos.

Además, algunos de esos polímeros -como las proteínas- se pliegan de manera elaborada, compleja y extremadamente precisa. Esto les permite actuar como catalizadores, acelerando la velocidad de las reacciones químicas. A estos catalizadores se les llama enzimas.

Clasificando las moléculas de la vida

Moléculas de la vida
En esencia, podemos agrupar las moléculas de la vida en cuatro grupos: azúcares (que aportan la energía), lípidos (cuya función es principalmente estructural, como la formación de membranas), proteínas (que proporcionan la maquinaria que permite el funcionamiento celular, el metabolismo) y ácidos nucleicos (que portan la información).

Resulta sorprendente lo extraordinariamente selectiva que ha demostrado ser la vida a la hora de escoger las moléculas que necesita. Por ejemplo, del enorme número de aminoácidos posibles sólo utiliza 20. Si una proteína típica contiene del orden de un centenar de aminoácidos, entonces con esos veinte podríamos construir al menos 20100, un número muchísimo mayor que el de átomos que existen en nuestra galaxia. Sin embargo, y esta es una sorpresa, la mayoría de los organismos vivos usan menos de 100 000 tipos de proteínas. El número de combinaciones es tan gigantesco que es evidente que la construcción de la vida no puede resultar del simple y puro azar. Debe existir algún tipo de ley, algún principio auto-organizativo que guíe la formación de esas estructuras macromoleculares.

La clave: la duplicación

Una de las propiedades básicas de la vida es su habilidad para reproducirse a sí misma. A pesar de toda la diversidad que observamos, a nivel molecular la reproducción de todos los organismos sigue el mismo plan: un cierto tipo de polímero -un ácido nucleico- con forma de doble hélice, el ADN, gobierna el proceso a través de un mecanismo de ‘molde’.

Los eslabones -monómeros- con los que se construye el ADN se llaman nucleótidos, y están compuestos únicamente de un azúcar, un fosfato y uno de cuatro posibles carbohidratos llamados bases nitrogenadas. Podrían haberse utilizado muchas, pero la vida, otra vez, ha sido selectiva y sólo utiliza la adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Son las cuatro letras de nuestro código genético. Por contra, el azúcar y el fosfato son los mismos en esos 4 nucleótidos.

El ADN es donde se conserva y quien transmite la información biológica. Pero hay otro tipo de ácido nucleico, el ARN, fundamental para la supervivencia del individuo: se encarga principalmente de articular instrucciones fundamentales contenidas en el ADN, como la síntesis de proteínas.

Explicar de dónde vino toda esta organización es uno de los grandes retos del siglo XXI. Para hacernos una idea de nuestra ignorancia: no tenemos ni idea de cómo, a partir de los ladrillos básicos de la vida -como los aminoácidos o las bases de los ácidos nucleicos- aparecieron el ARN, el ADN. Ni, por supuesto, cómo apareció la primera célula.