La pregunta "¿cómo empezó exactamente la vida?" es uno de los mayores misterios de la ciencia moderna. Si bien la mayoría de los científicos creen que todas las formas de vida evolucionaron a partir de un microorganismo antiguo primitivo común, los detalles terminan ahí. ¿Qué tipo de genes poseía esta forma de vida y dónde vivía? Un nuevo estudio publicado en Nature Microbiology arroja luz sobre el origen y desarrollo de este organismo ancestral.
Los científicos experimentados interesados en el origen de la vida suelen abordar este problema de dos formas diferentes. Uno de ellos es un enfoque de abajo hacia arriba, en el que intentan imaginar cuánto tiempo hace que comenzó la vida y luego recrear las principales etapas de su origen en el laboratorio. Un enfoque alternativo de arriba hacia abajo es analizar y "cortar" las células modernas para simplificarlas y deducir los pasos clave en la evolución de la complejidad celular.
Los informáticos que intentan resolver este problema están explotando las enormes cantidades de datos que han surgido como resultado de la revolución: la secuenciación del ADN. Ha inundado a los científicos con información sobre los genomas de organismos, desde bacterias hasta humanos. Pueden ocultar información sobre las secuencias de ADN de las células primitivas, las primeras células del planeta en usar el código genético moderno, que se han transmitido a lo largo de miles de millones de generaciones.
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El "último ancestro común universal" es hipotéticamente una de las primeras células de las que se originó toda la vida en la Tierra. La relación entre este antepasado y los organismos modernos a menudo se visualiza como árboles evolutivos, cuyos primeros ejemplos conocidos se remontan a Charles Darwin.
La secuenciación del ADN proporciona una medida excelente y altamente cuantitativa de la conectividad genética que impregna toda la biología. Casi todos los organismos del planeta usan el mismo código de cuatro bases A, C, G y T. Por lo tanto, en principio, podría usarse para construir árboles evolutivos de toda la vida. Sabemos que ciertos genes existieron en los albores de la vida celular y fueron heredados por todas las formas de vida posteriores. En el transcurso de cuatro mil millones de años, copias de, por ejemplo, un pequeño gen de ARNr 16S han cambiado gradualmente en el curso de mutaciones aleatorias en linajes individuales que condujeron a diferentes formas de vida. De ello se deduce que cada uno de ellos tiene una secuencia característica, que será similar en los organismos recién desarrollados, pero cada vez más diferente en los pedigríes.que apareció antes en el segmento evolutivo.
Los primeros análisis de estas secuencias de ADN “universales”, llevados a cabo hace unos 30 años, llevaron a cambios significativos en nuestra evaluación de la diversidad de la vida en la Tierra, y especialmente la diversidad de organismos unicelulares sin núcleo (procariotas). También identificaron un dominio completamente nuevo de la vida procariota, que ahora se llama arqueas.
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Los intentos de desarrollar árboles verdaderamente universales que determinarán el origen de todas las células modernas a partir de sus últimos antepasados universales se han visto limitados por una serie de problemas técnicos. Un problema es la gran cantidad de grupos que se han separado desde el principio de la vida. Además, las bacterias también pueden intercambiar genes entre sí, lo que dificulta determinar su origen.
¿Comedores de hidrógeno?
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron un método inteligente y de vanguardia para organizar genes procariotas secuenciados en familias. Luego, buscaron similitudes y patrones en todos los grupos de bacterias y encontraron un pequeño conjunto de genes que estaban presentes tanto en arqueas como en bacterias. Los científicos pudieron demostrar que estos genes probablemente se heredaron directamente de un ancestro común y no se obtuvieron mediante intercambio.
Este resultado es significativo porque identifica los grupos específicos de bacterias (clostridios) y arqueas (metanógenos) que portan versiones tempranas de estos genes, e indica que son muy antiguos y pueden ser similares a los primeros organismos que dieron lugar a linajes separados de bacterias. y arqueas.
Más importante aún, la naturaleza de los genes que sobrevivieron cuenta una historia asombrosa sobre el entorno en el que vivió su último antepasado, incluida la forma en que recibió energía. La investigación muestra que el mundo habitado por estos organismos hace cuatro mil millones de años era muy diferente al nuestro. No había oxígeno disponible en él, pero si crees en los genes, el ancestro común recibió energía del hidrógeno, producido, aparentemente, por la actividad geoquímica de la corteza terrestre. Los gases "inertes", incluidos el dióxido de carbono y el nitrógeno, proporcionaron los componentes básicos para la producción de todas las estructuras celulares. El hierro estaba disponible en abundancia y la falta de oxígeno no lo convirtió en óxido insoluble, por lo que este elemento fue utilizado por enzimas en la primera celda. Se cree que varios de los genes participaron en la adaptación a altas temperaturas,lo que sugiere lo contrario: los organismos evolucionaron en un entorno hidrotermal, similar a los respiraderos hidrotermales modernos o las fuentes termales, donde las bacterias aún viven con placer.
Desafortunadamente, sin una máquina del tiempo, no podemos verificar directamente estos resultados. Pero dicha información es de gran interés, especialmente para los científicos que intentan recrear las formas de vida primitiva. Da miedo pensar que nuestros primeros antepasados (los primeros) pasaron sin oxígeno.
Ilya Khel
