La enzima más antigua usada en la respiración por la vida de la Tierra

Cuando en la Tierra apareció por vez primera vida, esta no disponía de oxígeno en su ambiente. La vida primigenia tuvo que desarrollarse en un ambiente anóxico (sin oxígeno). Las primeras bacterias probablemente obtuvieron su energía descomponiendo varias sustancias químicas por medio de la fermentación. Sin embargo, también parece que se usó una especie de "respiración sin oxígeno” con la intervención de una enzima, a juzgar por los indicios hallados en análisis de microbios de tipo primigenio que aún hoy se encuentran en los hábitats anóxicos.

Un equipo de investigación, que incluye a Volker Müller, Martin Kuhns y Dragan Trifunovic, los tres de la Universidad Goethe en la ciudad alemana de Fráncfort, ha encontrado lo que es quizás la enzima más antigua en la respiración celular.

Estos científicos han conseguido aislar el extremadamente frágil complejo proteico Rnf de la bacteria termófila Thermotoga maritima.

De hecho, los genes que codifican para la enzima ya fueron descubiertos tiempo atrás. Sin embargo, ahora los investigadores han logrado por primera vez aislar la enzima y demostrar así que realmente la producen esas bacterias y que la utilizan para obtener energía.

Los autores del nuevo estudio han comprobado que el complejo enzimático funciona en algunos aspectos como una central eléctrica de bombeo, que bombea agua a un estanque situado más arriba y luego produce electricidad mediante una turbina a partir del agua que vuelve a fluir hacia abajo.

Dragan Trifunovic con una gran botella y un pequeño tubo de ensayo que contiene bacterias Thermotoga maritima cultivadas. (Foto: Uwe Dettmar for Goethe University Frankfurt, Germany)

Solo en la célula bacteriana, la enzima Rnf transporta los iones de sodio desde el interior de la célula a través de la membrana celular hacia el exterior y al hacerlo produce un campo eléctrico. Este campo eléctrico se utiliza para impulsar una "turbina" celular (ATP sintasa): Permite que los iones de sodio fluyan de vuelta a lo largo del campo eléctrico hacia el interior de la célula y de este modo la bacteria obtiene energía, en forma de trifosfato de adenosina (ATP). A esta sustancia se la llama a veces "la central de energía de la vida" porque es crucial para el metabolismo energético en todos los seres vivos conocidos.

La evidencia bioquímica y la caracterización bioenergética de esta enzima primordial explican cómo las primeras formas de vida producían ATP. La enzima Rnf obviamente funciona tan bien que aún hoy en día está contenida en muchas bacterias y algunas arqueas. (Fuente: NCYT de Amazings)