L.U.C.A. ÚLTIMO ANTEPASADO COMÚN UNIVERSAL

LA VIDA COMENZÓ CON LUCA UN MEGA ORGANISMO PLANETARIO

nov 26th, 2011 | Por universy | Categoria: ASTROBIOLOGIA, BIOLOGIA, CIENCIAS DE LA TIERRA, DESTACADO, ULTIMAS NOTICIAS

27 noviembre 2011. Había una vez, hace 3 mil millones de años, que vivía en la tierra un solo organismo denominado LUCA. Era enorme: un mega organismo -como nunca se visto desde entonces, que llenaba los océanos del planeta antes de dividirse en tres y dar a luz a los antepasados de todos los seres vivos en la Tierra hoy en día.

Esta extraña imagen está saliendo de los esfuerzos para concretar el último ancestro común universal – no es la primera forma de vida que surgió en la Tierra, pero es la forma de vida que dio origen a todos los demás.

Los últimos resultados sugieren que LUCA fue el resultado de la lucha de la vida temprana por sobrevivir, los intentos cuando se convirtió el mar en una tienda de intercambio genético global de cientos de miles de millones de años. Las células que luchan por sobrevivir en su propio intercambio de partes útiles entre sí, sin competencia – de hecho la creación de un mega-organismo mundial.

Fue alrededor de 2,9 millones millones de años que se separó LUCA en los tres ámbitos de la vida: las bacterias unicelulares y Archaea, y los eucariotas más complejas que dieron origen a los animales y las plantas. Es difícil saber lo que pasó antes de la división. Casi no existe ninguna evidencia fósil o restos de esta época, y todos los genes de esa fecha tan atrás es probable que han mutado más allá de su reconocimiento.

Eso no es un obstáculo insuperable para la pintura del retrato de LUCA, dice Gustavo Caetano-Anollés de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Mientras que la secuencia de los genes cambia rápidamente, la estructura tridimensional de las proteínas que codifican es más resistente a la prueba del tiempo. Así que si todos los organismos que hoy en día existen tienen proteínas con la misma estructura general, dice, es una buena apuesta sobre la posible estructura que estaba presente en LUCA.

Él llama a estas estructuras fósiles vivientes, y señala que dado que la función de una proteína depende en gran medida su estructura, nos puede decir qué podía hacer LUCA.

“La estructura es conocida por ser conservada en secuencias que ya no existen”, coincide Anthony Poole , de la Universidad de Canterbury en Christchurch, Nueva Zelanda, aunque advierte de que dos estructuras muy similares posiblemente podrían haber evolucionado de forma independiente después de LUCA.

Para reconstruir el conjunto de proteínas que LUCA podría tener, Caetano-Anollés ha buscado una base de datos de proteínas a partir de 420 organismos modernos, en busca de estructuras que son comunes a todos. De las estructuras que encontró, sólo 5 a 11 por ciento eran universales, lo que significa que se conservan lo suficiente como para haberse originado en LUCA ( BMC Evolutionary Biología , DOI: 10.1186/1471-2148-11-140 ).

Al mirar su función, concluye que LUCA tenia enzimas para descomponer y extraer energía de los nutrientes, y algunos equipos de proteínas, pero carecía de las enzimas para la toma y lectura de las moléculas de ADN.

Esto está en consonancia con la obra inédita de Wolfgang Nitschke , del Instituto Mediterráneo de Microbiología en Marsella, Francia. Se reconstruyó la historia de las enzimas esenciales para el metabolismo y se encontró que LUCA podría utilizar tanto nitrato y carbono como fuentes de energía. Nitschke presentó su trabajo en el Simposio de la UCL en el origen de la vida en Londres el 11 de noviembre.

Si LUCA se hizo de las células que deben haber tenido membranas, y Armen Mulkidjanian de la Universidad de Osnabrück en Alemania, cree que sabe de qué tipo. Trazó la historia de las proteínas de la membrana y la conclusión de que LUCA sólo podía hacer membranas simples isoprenoides, que se fugan en comparación con los diseños más modernos ( Actas de la Conferencia Internacional de Moscú en la biología molecular computacional , 2011, p 92 ).

LUCA probablemente también tenía un orgánulo, un compartimento de la célula con una función específica. Los Orgánulos se pensaba que eran del dominio exclusivo de los eucariotas, pero en 2003 los investigadores encontraron un orgánulo llamado acidocalcisome en las bacterias . Caetano-Anollés ha encontrado que los gránulos pequeños en algunas archaea son también acidocalcisomes, o al menos sus precursores.

Los acidocalcisomes medios se encuentran en los tres ámbitos de la vida, y se remontan a LUCA ( Biología directa , DOI: 10.1186/1745-6150-6-50 ).

Así LUCA tenía un metabolismo rico que utiliza diferentes fuentes de alimento, y que tenía orgánulos internos. Hasta ahora, tan familiar. Sin embargo, su genética es una historia completamente diferente.

Para empezar, LUCA no han utilizado el ADN. Poole ha estudiado la historia de enzimas llamadas ribonucleótido reductasas, que crean las bases de ADN, y no encontró ninguna evidencia de que ellos existian en LUCA ( BMC Evolutionary Biología , DOI: 10.1186/1471-2148-10-383 ). Por el contrario, pudo haber utilizado ARN: muchos biólogos piensan que el ARN fue primero, ya que puede almacenar la información y el control de reacciones químicas ( New Scientist , 13 de agosto, p. 32) .

El punto crucial es que LUCA fue un “progenote” , con mal control de las proteínas que lo contruyeron, dice Massimo Di Giulio , del Instituto de Genética y Biofísica en Nápoles, Italia. Los Progenotes pueden hacer uso de proteínas de los genes como una plantilla, pero el proceso es tan propenso a errores que las proteínas puede ser muy diferente a lo que el gen específico.

Tanto Di Giulio y Caetano Anollés-han encontrado evidencia de que los sistemas que hacen que la síntesis de proteínas sea precisa aparecen mucho tiempo después de LUCA. “Luca era un tipo torpe tratando de resolver las complejidades de la vida en la Tierra primitiva”, dice Caetano-Anollés.

Él piensa que con el fin de hacer frente a las condiciones del entorno, las primeras células han compartido sus genes y las proteínas entre sí. Las Moléculas nuevas y útiles se han transmitido de una célula a otra, sin competencia, y, finalmente, se han globalizado. Las celdas que se retiraron de la tienda de intercambio estaban condenadas. “Era más importante mantener el sistema de vida en lugar de competir con otros sistemas”, dice Caetano-Anollés. Él dice que el libre intercambio y la falta de competencia significa que en este océano primordial en que viven básicamente funcionaba como una único mega-organismo.

“No es un argumento sólido a favor de compartir genes, enzimas y metabolitos”, dice Mulkidjanian. Los restos de este sistema de intercambio de genes se ve en las comunidades de microorganismos que sólo pueden sobrevivir en comunidades mixtas . Y las membranas que gotean en LUCA habrían hecho más fácil para las células de compartir.

“Es una idea plausible,” está de acuerdo Eric Alm del Instituto de Tecnología de Massachusetts. Pero él dice que “honestamente no sé” si es verdad.

Sólo cuando algunas de las células evolucionaron a formas de producir todo lo que necesita el mega organismo podría haberse roto. No sabemos por qué sucedió esto, pero parece haber coincidido con la aparición del oxígeno en la atmósfera, alrededor de 2,9 mil millones de años. Independientemente de la causa, la vida en la Tierra nunca fue la misma.