Todavía no hemos respondido por completo a la pregunta de cómo surgió la vida por primera vez en nuestro planeta, pero la ciencia se acerca cada vez más, y un nuevo estudio identifica las estructuras de las proteínas que bien podrían haberlo hecho posible.
Para empezar, el equipo detrás del estudio decidió partir de la premisa de que la vida, tal como la conocemos, depende de la recolección y el uso de energía. En la sopa primordial de la Tierra antigua, esa energía muy probablemente habría venido de los cielos, en forma de radiación del Sol, o de las profundidades de la Tierra misma, como calor que se filtraba a través de respiraderos hidrotermales en el fondo de los mares antiguos.
A nivel molecular, este uso de energía significa la transferencia de electrones, el proceso químico fundamental que implica que un electrón se mueva de un átomo o molécula a otra. La transferencia de electrones es el núcleo mismo de reacciones de oxidación-reducción (también conocidas como reacciones redox) que son vitales para algunas de las funciones básicas de la vida.
Dado que los metales son los mejores elementos para llevar a cabo la transferencia de electrones, y las moléculas complejas llamadas proteínas son las que impulsan la mayoría de los procesos biológicos, los investigadores decidieron combinar los dos y buscar proteínas que se unan a los metales.
Se utilizó un enfoque computacional metódico para comparar las proteínas buscadoras de metales, revelando ciertas características comunes que coincidían en todas ellas, independientemente de la funcionalidad de la proteína, el metal al que se une o el organismo involucrado.
“Vimos que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes son de hecho similares, aunque las propias proteínas pueden no serlo”. dice la microbióloga Yana Bromberg, de la Universidad de Rutgers-New Brunswick en Nueva Jersey.
“También vimos que estos núcleos de unión a metales a menudo están formados por subestructuras repetidas, algo así como bloques de Lego. Curiosamente, estos bloques también se encontraron en otras regiones de las proteínas, no solo en los núcleos de unión a metales, y en muchas otras proteínas. que no se consideraron en nuestro estudio”.
Estas características compartidas bien pueden haber estado presentes y funcionando en las primeras proteínas, sugieren los investigadores, cambiando con el tiempo para convertirse en las proteínas que vemos hoy, pero manteniendo ciertas estructuras comunes.
el pensamiento es que los metales solubles en el Océano Arcaico que cubría la Tierra hace miles de millones de años podrían haber sido utilizados para impulsar el barajado de electrones requerido para la transferencia de energía y, a su vez, la vida biológica.
“Nuestra observación sugiere que los reordenamientos de estos pequeños bloques de construcción pueden haber tenido un solo ancestro común o un pequeño número de ancestros y dado lugar a toda la gama de proteínas y sus funciones que están disponibles actualmente”. dice Bromberg. “Es decir, a la vida tal como la conocemos”.
En particular, el equipo pudo identificar evoluciones en los pliegues de proteínas, las formas que adoptan las proteínas a medida que se vuelven biológicamente activas, que pueden haber producido las proteínas que conocemos hoy, casi como un proyecto de árbol genealógico molecular.
El estudio también concluye que los péptidos biológicamente funcionales, las versiones más pequeñas de las proteínas, pueden haber precedido a las primeras proteínas que se remontan a hace 3.800 millones de años. Todo esto se suma a nuestra comprensión de cómo comenzó la vida.
Como siempre, cualquier análisis de los comienzos de la vida en la Tierra también puede ser importante para buscar vida en otros planetas, donde la vida podría comenzar a evolucionar (o podría haber evolucionado ya) a lo largo de caminos biológicos similares.
“Tenemos muy poca información sobre cómo surgió la vida en este planeta, y nuestro trabajo aporta una explicación que antes no estaba disponible”. dice Bromberg. “Esta explicación también podría contribuir potencialmente a nuestra búsqueda de vida en otros planetas y cuerpos planetarios.
“Nuestro hallazgo de los bloques de construcción estructurales específicos también es posiblemente relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos pretenden construir proteínas específicamente activas de nuevo”.
La investigación ha sido publicada en Avances de la ciencia.
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