“La vida surgió como resultado de una serie de eventos, muchos de ellos muy simples, y de hecho casi inevitables”

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El doctor Jack Szostak, premio Nobel de Medicina 2009, nos comenta en esta entrevista algunos aspectos del cáncer y la longevidad y el papel de las telomerasas. Posteriormente nos comenta sobre su tema actual de trabajo: el origen de la vida. Nos habla acerca de las primeras moléculas autorreplicativas y de cómo de lejos nos encontramos de sintetizar vida en el laboratorio.

Hoy La Ciencia y sus Demonios se viste de largo para recibir al premio Nobel de Medicina 2009, Jack W. Szostak, que recibió el galardón de la academia sueca junto con Elizabeth Blackburn y Carol Greider por sus estudios acerca del cáncer y del envejecimiento. El doctor Szostak es biólogo molecular y trabajó en los años 80 del pasado siglo en el estudio de las telomerasas. En la actualidad ha cambiado por completo su línea de investigación, y desde su laboratorio en la Universidad de Harvard estudia el origen de la vida, en concreto la formación de las primeras moléculas con capacidad de autorreplicarse.

1. Usted debe su Nobel a sus investigaciones realizadas sobre las telomerasas. ¿Podría contarnos que son exactamente estas fascinantes enzimas? ¿Qué conocimientos nos aportaron sus investigaciones? / Your Nobel Prize was the recognition of your research on telomerase. Could you tell us what exactly are these fascinating enzymes? What knowledge provided their research?

La telomerasa es una enzima que añade ADN a los extremos de los cromosomas. El descubrimiento de esta enzima resolvió un misterio mantenido durante mucho tiempo: cómo se mantienen los extremos de las moléculas de ADN en la célula durante muchas generaciones (teniendo en cuenta que la maquinaria de replicación no puede copiar por completo los extremos de dichas moléculas de ADN). Trabajé en ello desde 1980 hasta 1989, y desde entonces he trabajado en otros temas. Para más información puedes leer la página web oficial de los premios Nobel / Telomerase is an enzyme that makes new DNA to add to the ends of chromosomes. The discovery of the telomerase enzyme solved a long-standing mystery about how DNA ends are maintained in cells over many generations (since the normal replication machinery cannot fully copy the ends of DNA molecules). I worked on this from about 1980 to 1989; since then I have worked on different problems. For more info, see the Nobel Prize web site here

2. ¿Qué relación existe entre las telomerasas y el cáncer?/ What is the relationship between telomerase and cancer?

Las células normales de nuestro cuerpo se dividen solamente por un número limitado de veces, en parte debido a que tienen muy poca o carecen de telomerasa. Las células cancerosas continúan dividiéndose indefinidamente y una de las cosas que permite que se estén dividiendo continuamente es volver a producir telomerasa. El enlace web anteriormente citado tiene más información sobre el tema. / Normal cells in our body divide only a limited number of times, in part because most normal cells have no or very little telomerase. Cancer cells keep dividing indefinitely, and one of the things they do to allow this unlimited division is that they start making telomerase again. The Nobel Prize web site has more info on this topic.

3. ¿Hasta que punto el conocimiento íntimo del funcionamiento de las telomerasas y de los telómeros podría extender la duración de nuestras vidas? ¿la inmortalidad es un sueño inalcanzable? / Will the intimate knowledge of the function of the telomerase and the influence in the length our lives? The immortality is a chimera?

Tenemos la esperanza de que una mayor comprensión de las telomerasas podría ayudar a luchar contra enfermedades asociadas al envejecimiento. Pero la idea de producir más telomerasa en todas en nuestras células es demasiado simple, ya que puede llevar asociado la aparición de más tumores. Lo que es posible que tenga resultados esperanzadores es encender y apagar la producción de telomerasa durante cortos intervalos de tiempo; hay muchos grupos trabajando en ello.

Por otra parte, el envejecimiento es un proceso complicado, y los telómeros y la telomerasa no son más que una parte de la historia. Dudo que haya una solución sencilla que permita ampliar la esperanza de vida, pero sí pienso que podría ser posible llegar en un mejor estado de salud a edades avanzadas. / The hope is that a better understanding of telomerase could help with diseases associated with aging. The idea of just turning on telomerase in all our cells is definitely too simple, as that might just lead to more cancer. It might be possible to have good effects by turning the enzyme on or off in certain cells for a limited time – many people are working on this.

Aging is a complicated process, and telomeres and telomerase are just part of the story. I doubt there will be a simple solution that leads to much longer lifespan, but I think that perhaps we can hope for a healthier old age.

4. El estudio de las ribozimas puede desentrañarnos muchas cosas del origen de la vida. Aparte de ese conocimiento, ¿qué aplicaciones podían tener en biomedicina? / The study of ribozymes unravels many aspects about the origin of life. What other contributions in the knowlegde of the ribozymes might be used in medicine?

Hay muchas formas en las que se podrían emplear las ribozimas en aspectos médicos si fuésemos capaces de introducirlas en la célula de una forma eficiente. Sin embargo introducir moléculas de gran tamaño, como el ARN, dentro de las células de nuestro cuerpo es complejo, un problema todavía no resuelto. / There are many ways in which ribozymes could be used medically if we could get them inside cells efficiently. However, get large molecules such as RNA into the cells of our body is a difficult and unsolved problem.

5. Existen corrientes de pensamiento que afirman que la vida es demasiado compleja como para que haya surgido por «casualidad» o que proceda de moléculas sencillas. ¿Se puede apelar a la casualidad o no es necesario? / Some researchers think that life is too complex to have arisen by «chance», or born from simple molecules. Can we take in account the chance?

Esa idea está basada en una concepción errónea acerca de cómo empezó el la vida. No había millones de moléculas en una especie de “sopa primordial” que de repente se agruparon y formaron la primera célula. La vida surgió como resultado de una serie de eventos, muchos de ellos muy simples, y de hecho casi inevitables. Otros muchos pasos son desconocidos, y por tanto nos parecen muy difíciles de que ocurrieran (baja probabilidad). Sin embargo, cuanto más aprendemos nos damos cuenta que muchos de esos pasos también resultan ser simples. Las primeras células eran simples, en comparación con una célula moderna, y podían ser auto-ensambladas con bastante facilidad a partir de unos constituyentes adecuados. La pregunta que cabe hacerse es cómo esas células simples empezaron a crecer y dividirse. Tenemos respuesta para alguna de esas preguntas, pero otras quedan por responder. / This is based on a mistaken view of how life began – it was not through millions of molecules in some ‘primordial soup’ suddenly coming together and creating a fully formed modern cell. Rather, life emerged as the result of a long series of steps. Many of the steps seem quite simple and in effect almost inevitable. Many other steps are as yet poorly understood, and therefore appear to us to be difficult steps (low chance of occurring) – however, as we learn more, sometimes these steps also turn out to be simple. The first cells were certainly very simple compared to modern cells, and could have self-assembled quite easily from the right building blocks. The interesting question is how such simple cells could grow and divide. We have answered some of these questions, but others remain.

6. ¿La vida es un accidente cósmico o puede ser relativamente abundante en nuestro universo? / Is the life a cosmic accident or it might be relatively abundant in the universe?

Todavía no los sabemos. Espero que los estudios científicos que se están haciendo, incluyendo los de nuestro laboratorio, arrojen algo de luz sobre esta interesante cuestión, que se ha hecho más interesante aún desde que se han descubierto cientos de planetas que orbitan otras estrellas. Es probable que existan muchos “planetas Tierra” orbitando otras estrellas de nuestra galaxia, por tanto sería interesante conocer si podría haber vida allí. / We don’t know. I hope that scientific studies, including our laboratory work, will shed some light on this interesting question, which has become even more interesting since the discovery of hundreds of planets orbiting other stars. It is likely that there are many earth like planets orbiting other stars in our galaxy, so it would be nice to know if there might be life there.

7. ¿Cómo piensa que se originó la vida?, con qué datos experimentales contamos? / How do you think that life was originated?. What experimental data do we have to support this assumption?

(veáse la respuesta a la pregunta 5) Una larga serie de eventos tuvo lugar desde la formación del planeta hasta la síntesis de pequeñas moléculas, reacciones entre estas moléculas para formar moléculas más complejas, el ensamblaje de esos bloques para construir células muy simples, y a continuación la evolución de esas células hasta otras más complejas y eventualmente, hasta las formas de vida modernas. Aunque tenemos mucha información acerca de algunos pasos de ese proceso (por ejemplo como una primitiva membrana celular puede crecer con facilidad y dividirse), todavía hay muchísimas preguntas sin respuesta, así como muchos problemas sin resolver (por ejemplo encontrar un primitivo polímero de material genético que pueda replicar sin necesidad de una maquinaria enzimática altamente evolucionada). El hecho de que haya tantos problemas sin resolver hace de esta área de investigación un terreno muy interesante, lo que no significa que estos problemas no puedan ser resueltos o que tengamos que invocar a explicaciones sobrenaturales. / (see answer 5) – a long series of steps from planet formation to the synthesis of small molecules, reactions between these molecules to make more complex molecules, the assembly of these building blocks into simple cells, and then the evolution of these cells into more complex cells and eventually into modern life. Although we have a lot of information about various steps in this overall process (for example, we have shown how a primitive cell membrane could easily grow and divide), there are also very many questions and unsolved problems remaining (for example, finding a primitive genetic polymer that can replicate without highly evolved machinery such as enzymes). The fact that there are unsolved problems is what makes this an exciting area of scientific research – it does not in any way mean that the problems cannot be solved or that we need to invoke supernatural explanations.

Vesícula autorreplicativa obtenida en el laboratorio del Dr. Szostak

8. ¿Estamos muy lejos de conseguir la primera entidad autorreplicativa? / How far are we to obtain the first self-replicating entity?

Lo que nos gustaría encontrar no es solamente una entidad autorreplicativa (hay muchas de ellas), sino una entidad autorreplicativa capaz de realizar una evolución darwiniana. Esto es que se necesita para que una forma primitiva se adapte al ambiente, ser eficientes y capaces de reproducirse de una forma eficaz, para poco a poco llegar a ser más compleja alcanzando una bioquímica más moderna.
En mi laboratorio estamos explorando las propiedades de las moléculas que son similares al ARN y al ADN, que con pequeñas diferencias químicas que permiten su autorreplicación. Aún queda mucho trabajo por hacer, con lo que no puedo adivinar cuando tiempo tendremos que esperar para alcanzar a tener una molécula genética con capacidad autorreplicante. What we would like to see is not just a self-replicating entity (there are plenty of those) but a self-replicating entity that is capable of Darwinian evolution. This is what is needed to allow primitive life to adapt to its environment, become more efficient and able to survive and reproduce in a more robust fashion, gradually becoming more complex and developing modern biochemistry.
In my lab we are exploring the properties of molecules that are similar to RNA and DNA, but which have small chemical differences that might allow for self-replication. There is still a lot to do, so I can’t even guess how long it will take to come up with a self-replicating genetic molecule.

9.¿Cómo de factible ve el modelo del «mundo ARN»? / How feasible is the model termed as «RNA world»?

Lo que parece claro en estos momentos es que hubo un periodo en la evolución de la vida en el que el ARN jugó un papel dominante en la bioquímica (jugando el mismo papel que ahora juegan el ADN y las proteínas). Una de las evidencias más potentes es que es el ARN (en el ribosoma) el encargado de fabricar todas nuestras proteínas. Las pregunta cruciales son ¿cómo apareció el “mundo ARN”?, ¿qué apareció antes que el RNA, cual fue la ruta desde los compuestos químicos de la Tierra primitiva hasta la primera forma de vida y luego al mundo de ARN? / It is now quite clear that there was an early period in the evolution of life in which RNA played the dominant role in biochemistry (playing the roles now played by DNA and proteins). One of the strongest pieces of evidence for this is that it is RNA (in the ribosome) that makes all of our proteins. The real question now is how did the RNA world arise? What came before it, i.e. what was the pathway from the chemistry of the early planet to the first life forms and then on to the RNA World?.

10. Investigaciones recientes ofrecen una nueva posibilidad al origen de las moléculas autorreplicativas: un mundo de APN (Ácido peptidonucleico) que pudo ser anterior al mundo ARN y ADN. ¿Cree que el APN pudo llegar a jugar un papel tan importante como éste? ¿En tal caso, porqué desapareció totalmente del universo orgánico? / Recent research showed a new possibility to the origin of self-replicating molecules: the APN-world (peptide nucleic acid- world) that could appeared before the RNA and DNA molecules. Do you think that the APN was able to play an important role? If yes, why disappeared from the modern organisms.

Hay muchas posibilidades para moléculas autorreplicantes más sencillas que el ARN, necesitamos explorar todas las posibilidades, ver como se habrían podido formar en la Tierra primitiva y también ver si tienen las propiedades adecuadas. Por otra parte, el ARN podría haber llegado en primer lugar, pero tenemos que explorar la química que ha producido ese ARN. Los científicos que están trabajando en estos problemas tienen diferentes opiniones acerca de cuál es la respuesta correcta, por tanto eso nos motiva para hacer más y mejores experimentos para tratar de averiguar que fue lo que pudo haber sucedido hace mucho tiempo. / There are many possibilities for ‘simpler’ self-replicating molecules than RNA – we need to explore all these possibilities, see how they might have formed on the early earth and also see if they have the right properties. Alternatively, RNA might have come first, and we also need to explore the chemistry that might have led to RNA. Scientists working on these problems have different opinions about the right answer, so this drives us to do more and better experiments to try to figure out what might have happened so long ago.

Nota final: Esta entrevista es original y ha sido realizada por el equipo de La Ciencia y sus Demonios al Dr. Szostak / Final notice: This interview is original and has been conducted by the staff of “Science and its Demons” to Dr. Szostak

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