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La historia sobre cómo comenzó la vida en la Tierra podría ser más compleja de lo estimado hasta ahora. Un estudio publicado en Science Advances plantea que las dos grandes ramas de organismos celulares más antiguas, las bacterias y las arqueas, pudieron desarrollar de manera parcialmente independiente los mecanismos que les permitieron convertirse en células capaces de vivir por sí mismas.
La propuesta cuestiona una idea habitual sobre LUCA, el llamado último ancestro común universal (Last Universal Common Ancestor). En lugar de haber sido una célula completamente formada de la que posteriormente se separaron bacterias y arqueas, LUCA pudo haber sido un sistema de entidades precelulares que dependía de las reacciones químicas y los metales disponibles en los respiraderos hidrotermales del fondo oceánico.
El trabajo fue dirigido por el biólogo evolutivo William Martin, de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf, y tuvo como primera autora a Natalia Mrnjavac, investigadora del mismo grupo.
Los científicos analizaron los procesos metabólicos que habrían sido necesarios para transformar sustancias disponibles en la Tierra primitiva, como hidrógeno, amoníaco, dióxido de carbono, agua, sulfuro de hidrógeno y fosfato, en los componentes fundamentales de las primeras formas de vida.
Según explicó Martin a Scientific American, el análisis se concentra en unas 420 reacciones químicas necesarias para producir aminoácidos, bases nucleotídicas y otros compuestos esenciales para el metabolismo.
Al comparar genomas de diferentes grupos de bacterias y arqueas, los investigadores encontraron que ambos grupos comparten genes relacionados con aproximadamente la mitad de las enzimas necesarias para esas reacciones. El resto de los mecanismos metabólicos difieren entre las dos ramas.
Para los autores, esa diferencia sugiere que bacterias y arqueas pudieron recorrer de manera parcialmente independiente el camino que llevó desde sistemas químicos asociados con minerales y metales hasta células capaces de sostener su propio metabolismo.
Un ancestro que quizá no era una célula
La hipótesis tradicional sitúa a LUCA como el organismo del que descienden todos los seres vivos actuales. Los análisis genéticos indican que pudo existir hace unos 4.200 millones de años, durante el eón Hádico, cuando la Tierra todavía atravesaba una etapa geológica muy diferente de la actual.
Sin embargo, existe muy poca evidencia directa de ese periodo. Los fósiles indiscutibles más antiguos de vida son estructuras microbianas conocidas como estromatolitos, de unos 3.500 millones de años.
El nuevo estudio plantea que LUCA pudo haber sido algo mucho menos parecido a una célula moderna. En el escenario propuesto, conjuntos de ARN, ADN y enzimas habrían permanecido atrapados en minerales de respiraderos hidrotermales y utilizado metales del entorno para impulsar reacciones químicas.
Con el tiempo, diferentes sistemas habrían desarrollado enzimas propias capaces de sustituir esas funciones catalíticas de los metales. Ese proceso habría permitido que algunos de ellos se independizaran progresivamente de la roca y del entorno inmediato del respiradero.
El grupo de Martin ha investigado previamente la capacidad de determinados metales para realizar reacciones que en los organismos actuales dependen de enzimas. En el nuevo trabajo, los investigadores encontraron que el paladio puede catalizar una reacción que transforma fosfito en fosfato y libera energía, un proceso que, según su hipótesis, pudo contribuir al metabolismo de aquellos sistemas primitivos.
La idea de que la geoquímica de la Tierra primitiva pudo proporcionar funciones que todavía no habían sido desarrolladas por la biología resulta plausible, según Betül Kaçar, directora de un centro de astrobiología de la NASA y profesora de la Universidad de Wisconsin-Madison, quien no participó en la investigación.
Kaçar, citada por Scientific American, advirtió, sin embargo, que LUCA no equivale al origen de la vida. Determinar cómo la química y la geología dieron paso a los primeros sistemas biológicos sigue siendo una de las grandes preguntas de la ciencia.
Por eso, el nuevo estudio no demuestra exactamente que la vida surgiera dos veces de manera independiente. Lo que propone, en palabras sencillas, es que las dos ramas celulares más antiguas pudieron desarrollar por separado parte de las capacidades metabólicas necesarias para convertirse en organismos de vida libre.
