Antes de que bacterias y arqueas se convirtieran en dos grandes ramas de la vida, su ancestro común ya poseía parte de la química necesaria para la vida. Pero aún le faltaban muchas enzimas. Según un nuevo estudio, cada uno de los dos linajes habría completado después este sistema por su cuenta.
Este sistema es el metabolismo: una red de reacciones que permite a las células fabricar sus componentes y transformar la energía. Las enzimas son las proteínas que aceleran y controlan hoy la mayoría de estas reacciones. Las arqueas, por su parte, son microbios distintos de las bacterias, aunque ambos grupos pueden parecerse.
Imagen ilustrativa de Pixabay
Para remontarse tan lejos en el pasado, evidentemente no existe ningún fósil de proteína. Por ello, los autores compararon las enzimas presentes en 552 genomas bacterianos y 401 genomas de arqueas. Relacionaron estas proteínas con 361 reacciones necesarias para fabricar, entre otras cosas, aminoácidos, bases del ADN y diversos auxiliares químicos de las células.
Esta comparación permite buscar las enzimas heredadas de un ancestro muy antiguo. Los investigadores atribuyen 166 de ellas a LUCA, nombre que recibe el último ancestro común de bacterias y arqueas. En cambio, otras 89 habrían aparecido más tarde en la rama que conduce a las bacterias, y 38 en la que conduce a las arqueas. En el caso de 37 enzimas, los datos siguen siendo demasiado dispersos para decidir.
Un aspecto cambia notablemente la manera de interpretar este resultado: la ausencia de una enzima en LUCA no significa necesariamente que la reacción correspondiente fuera imposible. Podía realizarse de otra manera, antes de la aparición de la proteína moderna.
Los autores proponen que algunos metales presentes en el entorno habrían realizado parte de este trabajo. El hierro, el níquel o el cobalto pueden acelerar reacciones químicas sin enzimas. Varios experimentos anteriores ya han reproducido, con estos metales y en condiciones hidrotermales, reacciones correspondientes a más de la mitad del metabolismo central actual.
Este escenario remite a las fuentes hidrotermales, donde el agua circula por rocas calientes y desencadena numerosas reacciones químicas. Algunas de estas reacciones producen hidrógeno y exponen metales capaces de transformar moléculas pequeñas. La química del entorno habría podido proporcionar así una parte de lo que las células realizan hoy por sí mismas.
El estudio también aporta una prueba sobre el fosfito, un compuesto del fósforo presente en algunos entornos hidrotermales. En presencia de metales, puede participar en la adición de un grupo fosfato al AMP para formar ADP. Esta molécula forma parte del sistema ATP-ADP que las células utilizan hoy para sus intercambios de energía. Los autores también relacionan 17 auxiliares químicos modernos con funciones que los metales pueden sustituir en experimentos de laboratorio.
Por tanto, el escenario propuesto no implica dos orígenes independientes de la vida. Bacterias y arqueas habrían heredado una misma red química ya bastante desarrollada y después habrían sustituido algunas ayudas minerales por enzimas diferentes. Queda por determinar hasta qué punto estas reacciones sin enzimas pueden funcionar juntas en un mismo entorno y alimentar de forma duradera una red comparable a la de las primeras células.