El umbral crítico de la vida 🌱

La vida en la Tierra experimentó un punto de inflexión decisivo hace aproximadamente 2.600 millones de años. Un equipo internacional de investigadores acaba de demostrar cómo la aparición de células complejas, llamadas eucariotas, cambió profundamente la forma en que funciona la vida.

Estas células son la base de todos los organismos complejos, desde plantas hasta animales, incluyéndonos a nosotros. Este cambio estaría relacionado con una especie de "salto" en la forma en que se organizan y utilizan las informaciones genéticas. Los científicos hablan de una transición de fase algorítmica. Un estudio publicado en PNAS describe este fenómeno asombroso.


Para entender esta transformación, los investigadores analizaron miles de genomas, es decir, conjuntos completos de ADN. Descubrieron que las longitudes de los genes y las proteínas obedecen a reglas matemáticas precisas, que indican un proceso evolutivo progresivo... hasta cierto umbral crítico.

Todo cambió cuando los genes alcanzaron en promedio 1.500 letras (o nucleótidos). En ese momento, las proteínas dejaron de alargarse, pero apareció algo nuevo: secuencias de ADN que no codifican directamente proteínas.

Gracias a estas secuencias llamadas no codificantes, la célula pudo sortear un límite físico: producir proteínas largas se volvió demasiado complicado. Estas nuevas porciones de ADN permitieron añadir más funciones sin necesidad de alargar las proteínas, haciendo que el sistema genético fuera más flexible y potente.

Este descubrimiento combina biología, informática y física para explicar uno de los momentos clave de la evolución. También permite plantear nuevos escenarios sobre cómo pueden surgir sistemas complejos —biológicos o no—.

Una "transición de fase algorítmica", ¿qué es eso?

Una transición de fase se ilustra cuando el agua se convierte en hielo: un cambio repentino debido a condiciones que evolucionan progresivamente. En el caso de las células, fue la acumulación de pequeños cambios en los genes lo que desencadenó un gran salto de complejidad.

Al alcanzar cierto umbral, las células comenzaron a integrar secuencias no codificantes en su ADN. Esto cambió por completo la forma en que se utilizan los genes y se producen las proteínas.

Este concepto, proveniente de la física, ayuda a entender cómo formas de vida simples pueden evolucionar repentinamente hacia mayor complejidad.

¿Por qué son tan importantes estas secuencias no codificantes?

Durante mucho tiempo consideradas inútiles, incluso como ADN "basura", estas secuencias juegan en realidad un papel central. Permiten a las células controlar con mayor precisión la expresión de los genes.

Facilitan, por ejemplo, el empalme alternativo, un mecanismo mediante el cual un solo gen puede producir varias proteínas diferentes. Resultado: más diversidad, sin aumentar el tamaño del ADN.

El estudio muestra que su aparición permitió a las células eucariotas innovar. Separaron ciertas etapas del procesamiento de la información genética, lo que les dio acceso a un inmenso abanico de nuevas posibilidades.

Fue esta innovación la que hizo posibles pasos mayores como la aparición de organismos multicelulares, donde cada célula puede especializarse.