Algo de luz en el misterio de cómo era el ancestro común más reciente de todos los seres vivos de la Tierra

Toda la vida sobre la Tierra procede de un ancestro común, un organismo unicelular que en muchos aspectos debió ser una criatura excepcional, pero cuyo aspecto, su forma de vida y su evolución hasta dar lugar a las células modernas actuales sigue siendo un misterio de varios miles de millones de años. Los resultados de una nueva investigación, basada en el uso de modelado matemático, podrían aportar algo de luz a este enigma, uno de los mayores de la biología, y al mismo tiempo ayudar a resolver otros dos: El de por qué todas las células usan el mismo mecanismo extraño y complejo para recolectar energía; y el de por qué dos tipos de organismo unicelular que forman la rama más profunda del árbol de la vida (bacterias y arqueas) poseen membranas celulares completamente diferentes.

Los resultados obtenidos por el equipo de Nick Lane y Victor Sojo, del University College de Londres en el Reino Unido, sugieren, por vez primera, que las membranas del último ancestro común universal eran más permeables de lo creído, con una composición en la que había una mezcla de sustancias anfifílicas (incluyendo ciertos ácidos grasos) pero careciendo de grupos de cabeza glicerol-fosfato.

Las características peculiares de sus membranas permitieron al último ancestro común universal estar energizado por la energía de su entorno, muy probablemente fumarolas hidrotermales en el fondo del mar, manteniendo al mismo tiempo todos los otros componentes necesarios para la vida.

El equipo de investigación modeló cómo debería haber cambiado la membrana original para permitirles a los descendientes de ese último ancestro común universal adaptarse a entornos nuevos y más complicados, y evolucionar hacia dos tipos distintos de organismo unicelular, las bacterias y las arqueas, creando la rama más antigua del árbol evolutivo de la vida. En ese árbol, el último ancestro común universal ocupaba el tronco.

Las bacterias y las arqueas comparten muchas características comunes tales como genes, proteínas y mecanismos de lectura del ADN, lo que llevó inicialmente a la comunidad científica a creer que sólo eran dos tipos distintos de bacteria. Su clasificación cambió en los años 70, después de que se encontraran diferencias extremas en la forma en que replican el ADN y en la estructura de su membrana celular. Dado que ambos proceden del último ancestro común universal, los cambios que permitieron esta bifurcación debieron ser muy específicos, lo que ha permitido estrechar el cerco en torno al tipo de membranas que por fuerza debió poseer el último ancestro común de todas las formas de vida actuales de la Tierra.

Nuevos detalles sobre cómo tuvo que ser la bifurcación evolutiva entre arqueas y bacterias a partir del último ancestro común universal, LUCA por sus siglas en inglés, un ser excepcional en muchos sentidos. (Imagen: Sojo et al.)

Los datos del estudio sugieren con contundencia que el último ancestro común universal vivió en lugares donde el agua marina primitiva, rica en protones, partículas cargadas positivamente, se mezcló con un cálido fluido alcalino procedente de las fumarolas hidrotermales del fondo del mar, que contenía pocos protones. La diferencia en la concentración de protones entre estos dos entornos permitió a los protones fluir al interior de la célula, dirigiendo la producción de una molécula conocida como trifosfato de adenosina (ATP), que suministró energía para hacer posible el crecimiento y proliferación de las células, justo como lo hace hoy en día. Toda forma de vida conocida que pueda considerarse como tal está energizada por un proceso donde el ATP, definido a menudo como la "batería química recargable" para la vida, se descompone y recompone durante la respiración a fin de suministrar la energía utilizada para impulsar las reacciones químicas propias de la vida, que constituyen el metabolismo de las especies.

Información adicional