LOS CIENTÍFICOS EXPLORAN EL ORIGEN DEL METABOLISMO PARA REVELAR LOS SECRETOS DE LA VIDA PRIMORDIAL

2 DE JULIO DE 2019
POR TIBI PUIU

Muchos científicos creen que la vida probablemente apareció por primera vez en las fuentes hidrotermales ricas en hierro y azufre. Las primeras células incorporaron estos elementos en péptidos que se convirtieron en las primeras ferredoxinas. Crédito: Ian Campbell, Rice University.
La vida no podría existir sin algún tipo de energía para alimentarla, y para acceder a la energía del medio ambiente (es decir, los alimentos), los animales y las plantas han tenido que evolucionar a un proceso de conversión conocido como metabolismo. En un nuevo y emocionante estudio, los investigadores de la Universidad de Rutgers y la Universidad de Rice diseñaron a la inversa una proteína primordial que podría parecerse a las primeras máquinas biológicas involucradas en el metabolismo. Al hacerlo, los investigadores nos han acercado un paso más hacia el descubrimiento de los orígenes de la vida misma.
"Estamos más cerca de comprender el funcionamiento interno de la antigua célula que fue el antepasado de toda la vida en la tierra y, por lo tanto, de comprender cómo surgió la vida en primer lugar, y los caminos que la vida podría haber tomado en otros mundos", dijo el autor principal Andrew Mutter, asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de la Universidad de Rutgers.
Mutter y sus colegas estudiaron una clase de proteínas llamadas ferredoxinas, que desempeñan un papel crucial en el apoyo del metabolismo de bacterias, plantas y animales al mover la carga eléctrica a través de las células.
Aunque las ferredoxinas de hoy en día son complejas, los científicos creen que en los primeros días de la vida, estas proteínas tenían una forma mucho más simple. Pero, ¿qué aspecto tenían exactamente? De manera similar a cómo los biólogos comparan aves y reptiles modernos para inferir características sobre su ancestro compartido, los investigadores compararon varias ferredoxinas que se encuentran en todo tipo de seres vivos. Con la ayuda de modelos informáticos, esta información permitió al equipo diseñar posibles formas que podrían haber tomado las primeras proteínas metabólicas.
Los investigadores crearon una versión básica de la proteína y luego la insertaron en las células vivas. Los investigadores primero eliminaron el gen responsable de codificar la ferredoxina del genoma de la bacteria E. coli y lo reemplazaron con un gen por su proteína simple. Sorprendentemente, las bacterias modificadas sobrevivieron y se replicaron, aunque la tasa de crecimiento de la colonia fue más lenta de lo normal.
Los hallazgos subrayaron que los hallazgos tienen implicaciones importantes para la biología sintética y la bioelectrónica.
“Estas proteínas canalizan la electricidad como parte del circuito interno de una célula. Las ferredoxinas que aparecen en la vida moderna son complejas, pero hemos creado una versión reducida que aún es compatible con la vida. Los experimentos futuros podrían basarse en esta versión simple para posibles aplicaciones industriales”, dijo el coautor Vikas Nanda, profesor de la Escuela de Medicina Rutgers Robert Wood Johnson y Centro de Biotecnología Avanzada y Medicina.
El nuevo estudio fue publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.