🧪 Origen de la vida: científicos reviven una enzima de 3 mil millones de años
Un equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison utilizó la biología sintética para reconstruir una versión probable de una enzima de 3.2 mil millones de años. Partiendo de enzimas modernas, retrocedieron en el tiempo molecular para reconstruir un ADN antiguo, insertarlo en microbios actuales, que posteriormente produjeron la enzima ancestral.
Betül Kaçar, profesora de bacteriología, sostiene una placa de Petri que contiene microbios fijadores de nitrógeno. Es una pionera en paleobiología molecular.
Crédito: Jeff Miller/UW-Madison
La enzima en cuestión, la nitrogenasa, juega un papel fundamental para la vida. Según los científicos, sin ella, las formas de vida que conocemos probablemente no existirían. Transforma el nitrógeno de la atmósfera en compuestos utilizables por las células, permitiendo la formación de ADN y proteínas. Esta función era igual de vital hace miles de millones de años, cuando la Tierra era muy diferente, con una atmósfera rica en dióxido de carbono y metano.
Las enzimas no se fosilizan, pero su actividad puede dejar huellas químicas en las rocas antiguas. Para la nitrogenasa, el proceso de fijación de nitrógeno genera patrones isotópicos distintivos. Los geólogos usan estas firmas para detectar signos de vida pasada. Sin embargo, persistía una pregunta: ¿eran estas firmas iguales hace miles de millones de años que hoy? El estudio reciente aporta una respuesta.
Las pruebas realizadas en la enzima antigua reconstruida demostraron que su firma isotópica sigue siendo idéntica a la de las versiones modernas, a pesar de cambios en su secuencia de ADN. Esta estabilidad inesperada significa que los rastros químicos hallados en las rocas terrestres son fiables para identificar la actividad de la nitrogenasa en el pasado. En consecuencia, esto refuerza la confianza en la interpretación de los archivos geológicos.
Estos trabajos tienen resonancias para la búsqueda de vida extraterrestre. El equipo forma parte del consorcio MUSE, apoyado por la NASA, que busca mejorar las misiones espaciales gracias a una mejor comprensión de la evolución microbiana. Al confirmar que los isótopos ligados a la nitrogenasa son una biofirma fiable en la Tierra, ofrecen un marco para evaluar señales similares en otros planetas.
Los resultados, publicados en Nature Communications, abren el camino a nuevas exploraciones, tanto en nuestro planeta como en el cosmos.
La biología sintética: una máquina para viajar en el tiempo molecular
La biología sintética es una disciplina que combina ingeniería y biología para diseñar o modificar sistemas biológicos. En este estudio, permite reconstruir enzimas antiguas partiendo de versiones modernas. Los investigadores analizan las secuencias de ADN actuales para deducir las formas probables del pasado, como se rastrearía la evolución de un idioma.
Esta reconstrucción se lleva a cabo en laboratorio gracias a técnicas de ingeniería genética. Los científicos sintetizan el ADN correspondiente a la enzima antigua, y luego lo introducen en microbios vivos. Estos últimos producen entonces la enzima, lo que permite estudiar sus propiedades y funcionamiento en un entorno controlado.
Este enfoque ofrece una ventaja mayor: permite probar directamente hipótesis sobre el pasado, sin fiarse únicamente de fósiles o rocas fragmentarias. Al observar cómo estas enzimas interactúan con su entorno, se puede comprender mejor las condiciones de la Tierra primitiva y la evolución de los mecanismos biológicos.