La vida en la Tierra pudo haber surgido dos veces, según un estudio

Es posible que las primeras células de vida libre en la Tierra no hayan surgido en un único evento. En su lugar, las bacterias y las arqueas, los dos linajes primordiales de la vida, parecen haber cruzado de forma independiente el umbral entre la química inerte y los organismos vivos, según un estudio publicado este martes en Science Advances.eurekalert+1

Un equipo internacional liderado por biólogos de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf rastreó la historia profunda del metabolismo, la red de aproximadamente 420 reacciones químicas que las células utilizan para sintetizar aminoácidos, bases de ARN y vitaminas a partir de compuestos simples. Su análisis apunta a un inicio químico compartido en fuentes hidrotermales, seguido de dos rutas independientes hacia la autonomía celular.

Un ancestro compartido con una química incompleta

Los investigadores reconstruyeron las capacidades metabólicas de LUCA, el último ancestro común universal de todas las células. Descubrieron que LUCA poseía enzimas para solo la mitad de las reacciones necesarias para el metabolismo. Las reacciones restantes probablemente eran catalizadas por metales (hierro, níquel, cobalto y paladio) presentes de forma natural en los sistemas de fuentes hidrotermales.thebrighterside+1

El equipo identificó cuatro etapas en el surgimiento de la catálisis: una fase inicial que dependía por completo de los metales, una etapa híbrida de metal y enzima en LUCA, y luego dos caminos divergentes a medida que las bacterias y las arqueas desarrollaban sus propias enzimas para reemplazar los catalizadores ambientales. En cinco casos, ambos linajes desarrollaron proteínas estructuralmente no relacionadas para llevar a cabo la misma reacción esencial, lo que evidencia una invención paralela e independiente.sciencealert+2

"Los nuevos datos dejan una sola conclusión", afirmó el autor principal, William Martin. "Los linajes de bacterias y arqueas realizaron la transición al estado de vida libre de forma independiente. Solo las células de vida libre están vivas. Llamémoslo por su nombre: estamos ante un único origen del código genético, pero dos orígenes de la vida".eurekalert+1

Una fuente de energía anterior al ATP

El estudio también aborda cómo se alimentaba el metabolismo primitivo antes de que existiera el ATP. El equipo demostró que el fosfito, una forma reducida de fósforo que se encuentra en entornos hidrotermales de serpentinización, combinado con paladio, podía impulsar reacciones de fosforilación en el agua de un día para otro, reemplazando la función del ATP y las enzimas en la transferencia de energía química.bioengineer+2

"El fosfito y el paladio reemplazan al ATP y a las enzimas; es asombroso y hace que la evolución temprana sea mucho más fácil de comprender", señaló Manon Schlikker, del equipo de Düsseldorf.sciencealert

Reescribiendo el árbol de la vida

Los hallazgos replantean el origen de la vida como dos eventos en lugar de uno. Aunque todos los organismos celulares comparten un único código genético heredado de LUCA, la capacidad de vivir de forma independiente de un entorno de fuentes hidrotermales ricas en minerales pudo haber sido alcanzada por separado por bacterias y arqueas. Aún quedan incertidumbres: las enzimas de las arqueas están menos caracterizadas, y muchas de las reacciones propuestas impulsadas por metales aún carecen de confirmación experimental directa. Sin embargo, el estudio ofrece a los investigadores una red de reacciones definida, una posible fuente de energía y un entorno geológico específico para seguir realizando pruebas.smithsonianmag+2