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Miércoles, 15 febrero 2012
Bioquímica

La enzima que pudo ser la primera en generar oxígeno molecular en la Tierra

Un punto crítico en la historia de la vida ocurrió hace entre 2.000 y 3.000 millones de años aproximadamente, cuando apareció y aumentó a pasos agigantados el oxígeno molecular en la Tierra.

Ahora se ha identificado una enzima que fue la primera, o una de las primeras, que generó oxígeno molecular en la Tierra.

El hallazgo es el fruto de los esfuerzos canalizados en más de una docena de estudios previos, destinados a rastrear la evolución molecular de la vida mediante la búsqueda de evidencias de esa historia en estructuras de proteínas presentes en la actualidad. Estos estudios, dirigidos por Gustavo Caetano Anollés, profesor de ciencias de los cultivos de la Universidad de Illinois y del Instituto de Biología Genómica, se centran en regiones estructural y funcionalmente distintas de las proteínas. Se trata de zonas conocidas como pliegues, que forman parte de la "caja de herramientas" universal de las células vivas.

Los pliegues de proteínas son mucho más estables que las secuencias de aminoácidos que las componen. Las mutaciones u otros cambios que aparecen en la secuencia a menudo no alteran la función o estructura de los pliegues. Esto hace que los pliegues sean marcadores mucho más fiables de patrones evolutivos muy antiguos.

En el nuevo estudio, Caetano Anollés, junto a colegas del Instituto de Investigación de Biociencia y Biotecnología en Corea, la Universidad Agrícola de Huazhong y la Universidad Tecnológica de Shandong, ambas en China, abordó un antiguo misterio: ¿Por qué algunos de los primeros organismos comenzaron a generar oxígeno?

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En la comunidad científica se acepta mayoritariamente que hace unos 2.400 millones de años hubo un gran aumento de oxígeno molecular en la Tierra. Por lo general, los expertos coinciden en sostener que este aumento de oxígeno, llamado la Gran Oxigenación, estuvo asociado al surgimiento de organismos fotosintéticos.

Pero entonces surge la siguiente y conflictiva pregunta: El oxígeno es tóxico, así que ¿por qué un organismo vivo generaría oxígeno? Tuvo que haber una razón de peso.

Los investigadores buscaron respuestas en los "fósiles moleculares" aún presentes en las células vivas. Ellos analizaron pliegues de proteínas en casi un millar de organismos, que representaban a todos los dominios de la vida, para confeccionar una cronología de la historia de las proteínas.

El análisis reveló que en la reacción más antigua de metabolismo aeróbico, hace unos 2.900 millones de años, intervino la síntesis de piridoxal (la forma activa de la vitamina B6, que es esencial para la actividad de muchas enzimas). Una enzima que genera oxígeno, la manganeso-catalasa, apareció en esa misma época.

Las catalasas convierten el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Los investigadores suponen que los organismos primigenios "descubrieron" esta enzima cuando trataban de hacer frente a una gran cantidad de peróxido de hidrógeno en su entorno. Algunos geoquímicos creen que el peróxido de hidrógeno era muy abundante en aquellos tiempos, como consecuencia de una radiación solar intensa sobre los glaciares que cubrían gran parte de la Tierra.


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