Una ribozima capaz de reparar el ARN roto refuerza la teoría del origen de la vida basada en el mundo de ARN
¿Cómo consiguieron sobrevivir las primeras moléculas capaces de transmitir información genética en una Tierra primitiva extremadamente hostil? Un equipo internacional ha descubierto una ribozima que repara ARN escacharrado sin necesidad de proteínas, un hallazgo que refuerza la hipótesis del mundo de ARN y, además, abre nuevas posibilidades para el diagnóstico de enfermedades como el cáncer y las infecciones virales.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Recreación artística de la Tierra primitiva, donde una ribozima —una enzima formada únicamente por ARN— repara una molécula de ARN rota. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
Los científicos llevan tiempo tratando de reconstruir, palabra por palabra, uno de los capítulos más fascinantes y esquivos de la historia de nuestro planeta: el momento en que la materia inerte comenzó a organizarse hasta dar lugar a los primeros seres vivos.
Sabemos que hoy toda forma de vida depende de un sofisticado reparto de funciones. El ADN almacena la información genética; y las proteínas realizan la inmensa mayoría de las tareas químicas que mantienen viva a una célula. Pero esa elegante división del trabajo plantea una paradoja que ha desconcertado a los biólogos desde hace más de medio siglo.
El ADN necesita proteínas para copiarse y repararse. Las proteínas, por su parte, solo pueden fabricarse siguiendo las instrucciones almacenadas en el ADN. Entonces, ¿quién apareció primero?
Qué dice la hipótesis del mundo de ARN
Una de las respuestas más sólidas es la llamada hipótesis del mundo de ARN, según la cual, mucho antes de que existieran el ADN y las proteínas, la vida estuvo basada exclusivamente en el ARN, una molécula extraordinaria capaz de desempeñar ambos papeles: almacenar información genética y, al mismo tiempo, actuar como catalizador de reacciones químicas.
Ahora, un equipo internacional, encabezado por investigadores de la Universidad de Notre Dame (Estados Unidos), ha encontrado una pieza que faltaba en ese rompecabezas, que empezó a cobrar form en los años sesenta del siglo pasado de manos del microbiólogo Carl Woese, el biólogo molecular Francis Crick y el químico Leslie Orgel, que propusieron formalmente la hipótesis de que el ARN pudo haber servido tanto para almacenar información genética como para catalizar reacciones químicas (actuando como una enzima) antes de que aparecieran el ADN y las proteínas.
El hallazgo: una enzima de ARN que reconoce y repara ARN roto
Los científicos han desarrollado una ribozima —una enzima formada solo por ARN— capaz de identificar y reparar moléculas de ARN rotas, un mecanismo que podría haber permitido a aquellas formas de vida primitivas conservar su información genética generación tras generación. Los resultados de esta apasionante estudios han sido recogidos por la revista Nature Communications.
Hasta ahora, el mundo de ARN, término popularizado por el físico, bioquímico y premio Nobel estadounidense Walter Gilbert en un célebre artículo publicado en la revista Nature en 1986, se enfrentaba a una dificultad importante. Y era esta: si aquellas primeras moléculas contenían toda la información necesaria para la vida, ¿cómo conseguían sobrevivir en un entorno extremadamente agresivo?
Sin duda alguna, el calor, los cambios de acidez, la radiación solar o diversas reacciones químicas rompían continuamente las cadenas de ARN. Y sin un mecanismo de reparación, cada rotura supondría la pérdida irreversible de información genética y, con ella, el final de cualquier intento de evolución.
🗣️ «Los organismos modernos disponen de mecanismos para recomponer el ADN dañado; si las primeras formas de vida almacenaban sus genes en ARN, debía existir un proceso parecido. De lo contrario, cuando el calor, un pH elevado u otros factores dañaran inevitablemente el genoma de ARN, la información genética se habría perdido para siempre y la vida se habría detenido en seco», explica Saurja DasGupta, profesor de Química y Bioquímica de la Universidad de Notre Dame y autor principal del trabajo.
Saurja DasGupta, bioquímico de la Universidad de Notre Dame y autor principal del estudio, cuyo equipo ha desarrollado una ribozima capaz de reparar ARN estropeado, un hallazgo que refuerza la hipótesis del mundo de ARN. Cortesía: Matt Cashore/University of Notre Dame
Los ARN que aceleran reacciones químicas
El protagonista del estudio es la citada ribozima, un tipo muy especial de molécula de ARN que actúa como si fuera una enzima. Aunque hoy las enzimas son casi siempre proteínas, desde hace décadas se sabe que algunos ARN también pueden acelerar reacciones químicas, una característica que convirtió a estas moléculas en las principales candidatas para protagonizar los primeros pasos de la vida.
El nuevo ribozima hace algo especialmente interesante: reconoce de forma selectiva fragmentos de ARN que se han roto y vuelve a unirlos.
Lo sorprendente es cómo distingue las moléculas dañadas de las que permanecen intactas. Cuando una cadena de ARN se rompe, deja expuesto en uno de sus extremos un grupo fosfato, una pequeña estructura química formada por un átomo de fósforo unido a cuatro átomos de oxígeno. En cambio, una molécula sana termina normalmente en un grupo hidroxilo, que está compuesto únicamente por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.
Ese pequeño detalle químico funciona como una especie de etiqueta molecular. La ribozima desarrollada por los investigadores detecta de manera específica los extremos con fosfato e ignora las cadenas intactas, y repara solo aquellas que realmente han sufrido daños.
🗣️ «El hecho de que esta enzima busque específicamente grupos fosfato terminales en el ARN —y, por tanto, moléculas rotas— mientras ignora las que terminan con grupos hidroxilo normales sugiere que pudo desempeñar un papel importante en la reparación del ARN primordial», señala DasGupta, que ha llevado a cabo el estudio junto al prestigioso investigador Jack W. Szostak, de la Universidad de Chicago, uno de los grandes referentes mundiales en investigaciones sobre el origen de la vida.
Un descubrimiento que nadie estaba buscando
Paradójicamente, este hallazgo no era el objetivo inicial del proyecto.
DasGupta dice que el equipo trataba de modificar el comportamiento de otra familia conocida de ribozimas mediante un procedimiento denominado evolución in vitro. Esta técnica reproduce en el laboratorio un proceso parecido a la selección natural: los investigadores generan billones de moléculas de ARN con ligeras diferencias entre sí y someten esa enorme población a determinadas condiciones experimentales.
Solo sobreviven aquellas variantes que realizan mejor la función deseada. Tras repetir el proceso varias veces, aparecen moléculas con capacidades completamente nuevas.
Sin embargo, la evolución dirigida tiene un punto imprevisible.
🗣️ «El consenso general es que la evolución artificial depende bastante de la suerte. A veces consigues exactamente lo que buscas; otras veces no. Cuando eso ocurre, normalmente vuelves a empezar», reconoce DasGupta.
Una ribozima esperada
En lugar de descartar los resultados inesperados, los investigadores decidieron analizarlos con detalle. Aquellas moléculas aparentemente equivocadas escondían en realidad una actividad completamente desconocida: una nueva forma de unir fragmentos de ARN que nunca se había descrito.
El resultado maravilló incluso a los propios autores.
«Lo que más me sorprende es que esta ribozima no se hubiera descubierto antes», admite el investigador.
La aparición espontánea de este nuevo tipo de ribozima durante los experimentos también aporta otra enseñanza importante. Sugiere que el ARN posee una capacidad catalítica mucho más amplia de lo que se pensaba y que, en la Tierra primitiva, pudieron surgir con relativa facilidad numerosas funciones químicas distintas a partir de una misma población de moléculas.
Jack W. Szostak, investigador de la Universidad de Chicago y pionero en los estudios sobre el origen de la vida, ha colaborado en este trabajo que describe un ribozima capaz de reparar ARN. Cortesía: Universidad de Chicago
Mucho más que una teoría sobre el origen de la vida
El descubrimiento tiene implicaciones que van mucho más allá de resolver una curiosidad sobre la Tierra primitiva. Durante años, uno de los principales argumentos en contra de la hipótesis del mundo de ARN era precisamente su aparente fragilidad. Si aquellas primeras moléculas constituían el único soporte de la información genética, ¿cómo podían resistir el constante bombardeo de agresiones físicas y químicas al que estaba sometido el joven planeta?
La nueva investigación ofrece una respuesta plausible. Las ribozimas descritas por el equipo estadounidense podrían haber funcionado como auténticos mecánicos moleculares, capaces de localizar las roturas y reconstruir las cadenas de ARN antes de que la información genética desapareciera para siempre.
No se trata de una demostración directa de que ese mecanismo existiera hace casi cuatro mil millones de años —algo imposible de comprobar porque aquellos organismos desaparecieron hace eones—, pero sí de una prueba de que semejante estrategia resulta químicamente viable.
Un sistema muy selectivo
Los experimentos muestran, además, que el sistema es extraordinariamente selectivo. Las ribozimas no unen fragmentos de ARN al azar, sino que reconocen una característica muy concreta de las moléculas dañadas: la presencia de un grupo fosfato en el extremo roto.
Esa especificidad recuerda, de forma llamativa, a los sofisticados sistemas de reparación del ARN que utilizan hoy muchas células modernas, aunque en este caso todo ocurre sin intervención de proteínas.
Según los autores, esto sugiere que algunos de los mecanismos fundamentales de mantenimiento del material genético pudieron aparecer mucho antes de la evolución de las complejas proteínas que hoy realizan esas funciones.
Por qué este descubrimiento es importante para explicar el origen de la vida
Estudiar el origen de la vida presenta una dificultad evidente: no quedan fósiles moleculares de aquellos primeros organismos.
Por eso los investigadores recurren a una estrategia muy diferente. En lugar de buscar restos imposibles de encontrar, intentan reconstruir en el laboratorio procesos que podrían haber ocurrido en la Tierra primitiva. Es una especie de arqueología química en la que los experimentos sustituyen a los fósiles.
En este trabajo, los científicos emplearon la llamada evolución in vitro, un procedimiento que permite seleccionar moléculas de ARN entre billones de variantes distintas hasta encontrar aquellas capaces de realizar una determinada reacción química.
Un regalo evolutivo
El resultado fue inesperado. Más del 60 % de las moléculas seleccionadas no hacían exactamente aquello para lo que habían sido diseñadas, sino algo diferente y potencialmente aún más interesante: reparar ARN roto mediante un mecanismo nunca descrito antes.
Ese detalle tiene una lectura importante desde el punto de vista evolutivo. Si una única presión selectiva es capaz de generar múltiples funciones catalíticas distintas en el laboratorio, quizá algo parecido ocurrió durante los primeros millones de años de evolución de la vida.
En otras palabras, el ARN podría haber sido mucho más versátil de lo que se había imaginado.
Una ventana hacia nuevas herramientas biomédicas
Como sucede con frecuencia en ciencia, una investigación concebida para responder una pregunta fundamental terminó abriendo otra completamente distinta.
Las aplicaciones potenciales del nuevo ribozima podrían extenderse hasta la medicina moderna.
En nuestras células, y también durante muchas infecciones virales, las moléculas de ARN se rompen sin parar. Esa fragmentación del ARN también aparece asociada a diversos procesos patológicos, entre ellos algunos tipos de cáncer, enfermedades neurodegenerativas y alteraciones celulares relacionadas con el estrés biológico. Sin embargo, la mayor parte de esas moléculas dañadas pasa inadvertida para las técnicas actuales de secuenciación genética.
Modelo tridimensional de unaribozima, una molécula de ARN con capacidad para catalizar reacciones químicas. Cortesía: Inside Precision Medicine
El motivo vuelve a ser químico
Los métodos convencionales de secuenciación están diseñados para reconocer extremos intactos de ARN. Cuando una molécula aparece rota y termina en un grupo fosfato, los adaptadores empleados durante la secuenciación no consiguen unirse a ella. Es como intentar leer un libro del que faltan precisamente las primeras páginas.
🗣️ «Los ARN rotos son esencialmente invisibles para los protocolos estándar de secuenciación, lo que dificulta comprender la relación entre la fragmentación del ARN y muchas enfermedades», explica DasGupta.
La nueva ribozima podría cambiar esa situación. Al reconocer exclusivamente los ARN dañados, permitiría aislarlos antes de la secuenciación y hacer visibles unas moléculas que hasta ahora permanecían ocultas para los investigadores. El propio estudio demuestra que el sistema puede capturar específicamente ARN con extremos fosforilados incluso cuando estos se encuentran mezclados con grandes cantidades de ARN celular normal, lo que abre la puerta a futuras aplicaciones en transcriptómica y diagnóstico molecular.
El equipo ya trabaja en aumentar la eficiencia del ribozima y ampliar el número de moléculas que puede reconocer.
Del laboratorio a la historia de la vida
Aunque todavía queda un largo camino antes de que estas herramientas lleguen a utilizarse en investigación biomédica, el trabajo ilustra una característica habitual de la ciencia básica: las preguntas más abstractas terminan generando aplicaciones inesperadas.
El proyecto comenzó intentando comprender cómo pudo surgir la vida sobre la Tierra. Ha acabado proponiendo una tecnología capaz de mejorar el estudio de enfermedades humanas.
🗣️ «Lo que empezó como una búsqueda para comprender el origen de la vida basada en ARN terminó proporcionando también una posible solución a un importante desafío de la biotecnología moderna —resume DasGupta. Y concluye—: Estamos deseando seguir explorando estas nuevas fronteras, tanto en la biología del ARN ancestral como en el desarrollo de nuevas herramientas de diagnóstico».
Más allá de sus posibles aplicaciones, el trabajo aporta una nueva pieza a uno de los mayores rompecabezas científicos de todos los tiempos. La transición desde la química prebiótica hasta las primeras formas de vida sigue siendo un territorio lleno de incógnitas, pero cada avance permite reconstruir con mayor precisión ese escenario remoto.
Hace casi cuatro mil millones de años no existían células complejas, ni ADN, ni proteínas. Solo pequeñas moléculas luchando por copiarse antes de desaparecer.
Si alguna de ellas aprendió a reparar sus propias heridas, pudo dar un paso decisivo hacia la vida tal como hoy la conocemos. Y quizá ese pequeño truco químico, descubierto por casualidad en un laboratorio del siglo XXI, sea uno de los ecos más antiguos que aún conservamos de nuestros orígenes.▪️(14-julio-2026)
PREGUNTAS & RESPUESTAS: ARN y Origen de la Vida
🧬 ¿Qué es la hipótesis del mundo de ARN?
Es una teoría que propone que las primeras formas de vida utilizaron únicamente ARN para almacenar información genética y realizar reacciones químicas, antes de que aparecieran el ADN y las proteínas.
🧬 ¿Por qué es importante este descubrimiento?
Porque demuestra que el ARN podría haber dispuesto de mecanismos propios para reparar su material genético, resolviendo una de las principales objeciones a la hipótesis del mundo de ARN.
🧬 ¿Qué es una ribozima?
Es una molécula de ARN con capacidad para actuar como enzima y acelerar reacciones químicas.
🧬 ¿Qué aplicaciones puede tener?
Podría mejorar las técnicas de secuenciación de ARN y ayudar a estudiar enfermedades relacionadas con la degradación del ARN, como algunos cánceres, infecciones virales y enfermedades neurodegenerativas.
🧬 ¿Se ha demostrado que así surgió la vida?
No. El estudio no demuestra cómo apareció la vida, pero sí evidencia que uno de los mecanismos necesarios para que una biología basada únicamente en ARN pudiera mantenerse es perfectamente viable desde el punto de vista químico.
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
Un equipo de la Universidad de Notre Dame ha desarrollado una ribozima capaz de reparar moléculas de ARN rotas.
El descubrimiento respalda la hipótesis del mundo de ARN, una de las principales teorías sobre el origen de la vida.
La ribozima reconoce únicamente los fragmentos dañados gracias a un marcador químico presente en los extremos del ARN roto.
El mecanismo demuestra que la reparación del material genético pudo existir antes de la aparición del ADN y las proteínas.
La tecnología también podría mejorar las técnicas de secuenciación de ARN y facilitar el estudio de enfermedades como algunos cánceres o infecciones víricas.
El trabajo se publica en la revista Nature Communications.
Información facilitada por la Universidad de Notre Dame
Fuente: Biswas, A., Weiss, Z., Szostak, J. W. et al.A ribozyme ligase that requires a 3′ terminal phosphate on its RNA substrate.Nature Communications (2026). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-74622-8
